Идентификация контура скорости по частотным характеристикам

Для снятия частотных характеристик на вход электропривода (рис. 14) подается синусоидальный входной сигнал постоянной амплитуды и изменяемой частоты

, В,

где

– амплитуда входного сигнала;

– угловая частота входного сигнала, ;

– частота входного сигнала, Гц.

Управляющее воздействие определяет требуемое изменение скорости двигателя

, рад/с,

где – заданное амплитудное значение скорости, рад/с.

Исследования проводятся отсутствии нагрузки на валу двигателя (при моменте нагрузки ). Временные диаграммы изменения заданной и фактической скорости снимаются в установившемся режиме работы, например, начиная с пятого периода входного гармонического воздействия (рис. 16).

Рис. 16. Установившийся переходный процесс отработки электроприводом гармонического входного сигнала частотой 20 Гц ( рад/с)

По результатам обработки графиков переходных процессов для ряда частот входного сигнала 1, 5, 10, … Гц определяются параметры ЛЧХ:

Полученные результаты рекомендуется свести в табл. 1.

Таблица 1

Логарифмические частотные характеристики РЭП

	1	5	10	…
	6.28318	31.4159	62.8318	…

При частоте входного сигнала 1Гц определяется значение коэффициента обратной связи контура скорости

.

Значения амплитуды и фазы выходного сигнала определяют предельные значения частоты пропускания контура скорости по модулю и фазе . По полученным значениям полосы пропускания и по выражениям () для П-регулятора скорости и () для ПИ-регулятора скорости определяется значение эквивалентной малой постоянной времени контура скорости , с;

Примечания:

1. При снятии частотных характеристик следует убедиться, что принятое значение амплитуды входного сигнала не приводит к насыщению регулятора скорости. В противном случае амплитуду входного сигнала следует уменьшить.

2. Достаточно изменяя частоту входного сигнала , определить ее наименьшее численное значение, при котором выполняется одно из следующих условий: или . Найденное значение и будет определять максимальное значение диапазона частот полосы пропускания по модулю или фазе.

Идентификация контура скорости по переходным функциям

Для снятия переходных характеристик на вход электропривода (рис. 14) подается ступенчатый входной сигнал .

Приведенные ожидаемые показатели качества работы контура скорости соответствуют его работе в линейной зоне, когда регуляторы контура не входят в насыщение. Поэтому при экспериментальных исследованиях значение ступенчатого входного сигнала выбирается из условия, исключающего режим работы электропривода с ограниченным током двигателя.

Приведенная выше методика оптимизации контуров регулирования основана на том, что при настройке внешнего контура внутренний контур описывается усеченной до 1-го порядка передаточной функцией. В результате оптимизированный внешний контур приближенно описывается передаточными функциями 2-го порядка при настройке на МО и 3-го порядка при настройке на СО. В действительности оптимизированный внешний контур описывается передаточными функциями более высокого порядка и, как следствие, имеет несколько другие показатели качества работы. По этой причине экспериментально найденные значения параметров контура скорости являются приближенными и требуют дальнейшего уточнения при настройке контура положения.

В общем случае замкнутый контур скорости может быть представлен (таблица 2):

– апериодическим звеном первого порядка (пункт 1);

– апериодическим звеном второго порядка (пункт 2);

– колебательным звеном второго порядка (пункт 3);

– колебательным звеном третьего порядка (пункты 4 и 5).

Параметры контура скорости и определяются по приведенным в табл. 2 выражениям.

При наличии задатчика интенсивности на входе контура скорости реакция контура на ступенчатый входной сигнал будет однотипной, не зависящей от значения входного сигнала (рис. 17). Постоянная времени звена аппроксимации задатчика интенсивности определяется по выражению (37).

Таблица 2

№ п/п	Реакция контура на ступенчатое задание	Передаточная функция контура	Параметры
			с
1
2
3
4
5			*

* – на входе контура скорости необходимо установить фильтр вида (24) и подбором постоянной времени фильтра получить реакцию контура на ступенчатое воздействие, соответствующую пункту 4.