5. Оформлення звіту.

Звіт повинен містити:

1. Назву роботи та мету роботи.

2. Схему моделі та розрахунки коефіцієнтів.

3. Графіки для кривих швидкості та струму двигуна.

4. Висновки, які полягають у порівнянні характеру отриманих перехідних кривих з теоретичними уявленнями про динаміку ДПС.

6. Контрольні питання

1. Що є критерієм завершення перехідного процесу електромеханічної системи?

2. Як впливає величина напруги якірного кола на величину швидкості холостого ходу ДПС?

3. Від яких факторів залежить статичне падіння швидкості ДПС?

4. Впливом на які величини ЕМС можна компенсувати падіння швидкості у замкнутій системі?

5. Дайте оцінку статичних властивостей дослідженого електроприводу за результатами другого експерименту (п.4).

Практичне заняття 2

Моделювання системи підпорядкованого управління електроприводом постійного струму з урахуванням обмежень

Мета роботи - вивчення особливостей моделювання ПІ-регуляторів та дослідження впливу обмежень сигналів регуляторів на характер перехідних процесів системи стабілізації швидкості в типових динамічних режимах.

Порядок виконання роботи.

1.Розрахувати коефіцієнти регуляторів СУЕП за наведеною методикою, використовуючи модель ДПС, побудовану при виконанні завдання №1.

1.1 Пропорційно-інтегральний (ПІ) регулятор струму (РС) описується передатною функцією вигляду (де s-оператор диференціювання за часом)

, де .

Рівень обмеження сигналу регулятора має враховувати спроможність приводу здійснювати компенсацію статичного спадання швидкості за рахунок запасу за напругою не меншого, ніж спадання напруги у якірному колі при максимальному струмі навантаження , отже . Наближено можна прийняти .

1.2 Пропорційно-інтегральний (ПІ) регулятор швидкості (РШ) описується передатною функцією , де , .

Рівень обмеження сигналу регулятора швидкості, який своїм вихідним сигналом формує завдання для контуру струму, має дорівнювати . Ця величина зазвичай визначається за умовами теплового навантаження машини та навантажувальною спроможністю перетворювача. Приймемо для досліджуваної системи .

При відсутності статичного моменту розрахункова тривалість розгону з нерухомого стану до швидкості при постійному прискоренні, що відповідає максимальному рівневі струму (тобто з оптимальною швидкодією) становитиме : , де - максимальне прискорення за відсутності навантаження. За рахунок дотягувань або перерегулювань реальна тривалість процесу у моделі дещо перевищуватиме розрахункову.

1.3 Схема моделі СУЕП представлена на рисунку 2.1. Інтегральні ланки, використані у початковому варіанті моделі, є лінійними і не створюють обмежень інтегральних складових сигналів регуляторів. Величини визначають режим роботи привода і задаються окремо у кожному досліді.

1.4 Коефіцієнти моделі: , ,

.

2. Набрати модель в програмі MatLab Simulink, вибираючи потрібні функціональні блоки та поєднуючи їх структурними зв’язками.

2.1 Введення розрахункових коефіцієнтів можна здійснити під час створення блоку або в режимі редагування. До початку моделювання бажано записати модель на диск ЕОМ для подальшого використання з метою уникнення втрати даних при можливих збоях у роботі програми.

2.2 Встановити попередньо такий режим моделювання:

метод Рунге-Кутта 4-го порядку, крок 10^-4с, тривалість процесу 1с.

вікно осцилографа слід розгорнути до початку процесу інтегрування.

3. Дослідити розгін приводу до номінальної швидкості, для чого:

3.1 Ввести в модель СУЕП такі дані:

задана величина швидкості ,

час початку навантаження t_с=0,

величина навантаження І_с=0.

3.2 Перевірити правильність набору моделі та вводу параметрів та здійснити розрахунок перехідного процесу.

Зауваження. Доцільно розгорнути вікна осцилографа до початку процесу інтегрування.

3.3 Після отримання результатів побудувати графіки

а)

б) , де і₁ - сигнал інтегратора зі складу РШ.

Зауваження. В разі недосягнення заданої швидкості необхідно продовжити інтегрування зі збільшенням розрахункового часу. Характер процесу слід оцінювати за діаграмою збільшеної у 10 разів похибки регулювання , яка демонструє деталі завершального етапу динамічного режиму, коли похибка є відносно малою. Обмеження амплітуди сигналу на рівні половини заданої швидкості 0,5 дозволяє спостерігати збільшену похибку в однаковому масштабі з діаграмою швидкості.

3.4 Після завершення перехідного процесу визначити тривалість розгону та порівняти її з розрахунковою величиною. Надрукувати отримані графіки, або зберегти їх у вигляді графічних файлів.

4. У моделі, дослідженій у попередньому експерименті, застосувати обмеження сигналів інтегральних ланок регуляторів, що дозволить змоделювати насичення інтеграторів реальних систем (обмеження вводиться відповідною позначкою при редагуванні блоків). Рівні обмеження для інтегратора зі складу РШ слід встановити , а для інтегратора РС – величиною . Вигляд моделі підпорядкованої системи регуляторів з насиченням інтеграторів показаний на рисунку 2.2. Насичення вводиться відповідною позначкою при редагуванні блоків.

5. Дослідити розгін ненавантаженого приводу до номінальної швидкості з подальшим навантаженням номінальним статичним струмом, для чого:

5.1 Ввести в модель СУЕП такі дані:

задана величина швидкості ,

час початку навантаження t_с=1,5t_розг (округлити у бік збільшення),

величина навантаження І_с=І_н.

5.2 Здійснити розрахунок перехідного процесу, встановивши кінцевий час розрахунку близько 2t_розг.

Зауваження. В разі отримання незадовільних результатів моделювання (характер процесу суттєво відрізняється від теоретичного), слід перевірити правильність: розрахунку коефіцієнтів; набору моделі; вводу параметрів; режиму моделювання та повторити розрахунок перехідного процесу;

5.3 Після отримання задовільних результатів побудувати на екрані графіки

а)

б) , де і₁ - сигнал інтегратора зі складу РШ (першого від входу).

і надрукувати їх, або зберегти у вигляді графічних файлів.

5.4 Визначити тривалість процесу розгону та порівняти її з розрахунковою величиною.