3. Розрахунок здавачів струму і частоти обертання дпс

Функціями здавачів є перетворення вимірювальних величин в електричний уніфікований сигнал. При цьому максимальне значення вимірювальної величини повинно відповідати так званій напрузі схеми U_сх, під якою розуміють номінальне значення сигналів у схемі управління. Сучасні схеми побудовані на основі транзисторів, операційних підсилювачів та інтегральних мікросхем, в яких величини сигналів складають 5 – 10 В. Візьмемо U_сх таким, що дорівнює 10 В.

а) Розрахунок коефіцієнта передачі здавача струму.

Чутливим елементом для здавача струму є шунт. Шунт являє собою прецизійний опір, стійкий до температурних коливань. Значення опору обирається таким, що при номінальному струмі, який проходить через нього, падіння напруги складало 75 мВ. Тому коефіцієнт передачі здавача струму мАтиме вигляд:

К_ДС=U_ДС /і_я=U_сх /І_{я мах}.= U_сх /k і_я∙ (3.1)

Підставимо числові значення:

б) Розрахунок здавача частоти обертання ДПС.

Розрахунок здавача частоти обертання ДПС будується на основі тахогенератора, який перетворює механічне обертання вала в електричний сигнал. Отже, коефіцієнт передачі здавача частоти обертання буде

К_ДШ=U_ДШ /ω=U_сх /ω_н. (3.2)

де

Підставимо числові значення:

4. Синтез системи підпорядкованого регулювання управління електроприводу

   1. Розрахунок внутрішнього контуру за умови його налаштування на мо.

Відповідно до схеми, наведеної в додатку А, САК двигуна постійного струму з незалежним збудженням буде мати два контури регулювання: внутрішній (контур струму) і зовнішній (контур регулювання швидкості обертання двигуна).

Незмінна частина внутрішнього контуру з урахуванням тиристорного перетворювача буде мати наступний вигляд (рис.4.1).

Рисунок 4.1 – Незмінна частина внутрішнього контуру САК ДПС з незалежним збудженням

( – тиристорний перетворювач; – якірне коло; – здавач струму)

Така незмінна частина характерна для багатьох об’єктів управління, а в даному випадку для ДПС, причому .

При настроюванні на МО до даної системи необхідно ввести регулятор струму і забезпечити структурну компенсацію елементів кола зворотного зв’язку шляхом введення компенсаційного елемента послідовно до контуру регулювання (рис.4.2). Тоді у результаті компенсації систему можна розглядати як систему з одиничним зворотним зв’язком.

Рисунок 4.2 – Структурна компенсація передатної функції датчика струму

Відповідно до принципу структурно-параметричної оптимізації зобразимо САК ДПС у вигляді послідовного сполучення незмінної частини, яка підлягає компенсації, фільтра, що забезпечуватиме необхідну швидкість перехідного процесу в системі, та регулятора, який безпосередньо структурно компенсує незмінну частину. Всі ці елементи охоплені одиничним від’ємним зворотним зв’язком (рис.4.3).

Рисунок 4.3 – Еквівалентна схема САК ДПС зображена у відповідності до принципів структурно-параметричної оптимізації .

( − регулятор, який забезпечує налаштування внутрішнього контуру на МО;

− фільтр; − незмінна частина внутрішнього контуру, що підлягає компенсації)

Розрахунок регуляторів, які забезпечують налаштування системи на модульний оптимум, зручно проводити відповідно до формули

, (4.1)

де − передатна функція регулятора і-го контуру для налаштування його на МО; − незмінна частина і-го контуру; − постійна часу перехідних процесів у системі.

Взагалі дана САУ 2-контурна, тому і = 1, 2, а внутрішньому контуру відповідає значення і =1. Відповідно розрахунок регулятора для налаштування внутрішнього контуру на МО необхідно провести відповідно виразу

. (4.2)

Підставивши до виразу (2.17) значення передатної функції , отримаємо

Отже, для налаштування на МО внутрішнього контуру в нього необхідно ввести ПІ-регулятор струму з коефіцієнтами налаштування

(4.3)

Підставимо числові значення:

(4.4)

(4.5)

При цьому передатна функція внутрішнього контуру буде відповідати передатній функції фільтра Баттерворса 2-го порядку:

(4.6)

Промодулюємо систему, за умови налаштування внутрішнього контуру на модульний оптимум (МО) в пакеті прикладних програм для вирішення завдань технічних обчислень MATLAB R2008a.

Схема моделювання наведена в додатку Б.