1.-Принципы построения системы 2-х зонного регулирования скорости двигателя постоянного тока по структуре подчиненного управления.

Двухзонный ЭП – это такой электропривод, в котором изменение скорости осуществляется как за счет изменения напряжения на якоре, так и за счет изменения поля двигателя. Поэтому двухзонный АЭП состоит из двух подсистем: одна изменяет напряжение на якоре, другая изменяет поле двигателя. Управление этими подсистемами может быть зависимым и независимым. Современные системы АЭП зависимые, т.е. ослабление поля начинается при достижении напряжения или ЭДС на якоре номинальных значений.

Под управлением с постоянным моментом следует понимать, что в установившемся режиме момент двигателя не должен быть больше номинального, а в переходных режимах меньше максимального (I зона). Во II зоне ток двигателя в установившемся режиме I£I_н, а в переходных режимах I£I_макс.

Функциональная схема двухзонного АЭП.Функциональная схема двухзонного АЭП (с реверсом по ЯД) с зависимым управляемым полем двигателя в функции ЭДС приведена на рисунке 5.52, где приняты обозначения: ВМ – выявитель модуля (нужен, т.к. ЭП реверсивный по Я); ТПВ – нереверсивный; РЭ – регулятор ЭДС; РП – регулятор потока; ФП – функциональный преобразователь (в статическом режиме воспроизводит кривую намагничивания); R_зэ – резистор подстроечный (его устанавливают в момент наладки и дальше не трогают, причем U_зэ º Е_н).

Оптимизация контуров регулирования.Оптимизация контура тока якоря и скорости осуществляется так же, как в однозонном ЭП. При большом диапазоне регулирования во второй зоне, т.е. за счет ослабления поля двигателя, требуется проводить линеаризацию контура скорости с целью поддержания коэффициента в контуре скорости на одном и том же уровне при различных потоках двигателя.Оптимизация подсистемы, осуществляющей регулирование потока двигателя, начинается с внутреннего контура потока.

2.-Оптимизация контура регулирования тока возбуждения в системе двухзонного подчиненного регулирования скорости.

Объект управления: Wт = Твтр +1/Тв∑р+1, Твт=0,1-0,3Тв , Тв∑= Тв+ Твт

Синтезируем контур тока возбуждения:

Рисунок 5.56

βпв – коэф. усиления преобразователя цепи возбуждения,τ – малая некомпенсируемая постоянная времени системы,Котв – коэф. обратной связи по току возбуждения. Котв= Uзтвmax/ iзтвmax×Rв=10/ iзтвmax×Rв

Uзтв- напряжение задания тока возбуждения.Тф- постоянная времени фильтра. Тф= ТвтНастраиваем контур на модульный оптимум. Передаточная функция разомкнутого контура:

Желаемая передаточная ф-ия: Wже, мо=1/2 τр(τр+1)

П риравниваем Wр= Wже, мо

Передаточная функция регулятора тока:

Передаточная функция замкнутого контура тока:

3.Оптимизация контура регулирования эдс в системе двухзонного подчинённого регулирования скорости.

Структурная схема контура ЭДС представлена на рисунке

,

где Т_п = 2Т_ – эквивалентная постоянная времени контура потока, оптимизированного на МО.

,

где Т_э = Т_п + Т_яц^/ – малая постоянная времени контура ЭДС.

МО: 

 .

РЭ – интегрального типа.

Оптимальная настройка контура ЭДС будет выполняться только в одной расчетной точке, т.е. при скорости, при которой была проведена оптимизация. Если оптимизация была проведена для номинальной скорости, то при увеличении скорости (за счет ослабления поля двигателя), коэффициент регулятора ЭДС увеличивается, что приведет к подъему ЛАЧХ.

Для сохранения коэффициента усиления в контуре ЭДС неизменным при изменении скорости, на выходе регулятора ЭДС включают делительное (рисунок а), либо

множительное устройство (рисунок б).

4.Особенности оптимизации контура регулирования скорости в системе двухзонного подчинённого регулирования скорости.

Н еоптимизированный контур скорости

5.Применение метода модального управления при разработке суэп.

Задачей синтеза системы управления является определение структуры системы и параметров её элементов , удовлетворяющей заданным показателям качества регулирования, для чего в системах электропривода используются последовательная и параллельные коррекция по возмущению. Синтез СУЭП производится аналитическим и графоаналитическим методами. Аналитические методы предполагают проведение синтеза решением дифференциальных уравнений , описывающих процессы в системе , с вариацией искомых параметров принятых корректирующих устройств и отысканием необходимых параметров, обеспечивающих требуемое качество динамических режимов. К аналитическим относятся методы синтеза с применением ЭВМ, а так же по нормированным переходным функциям. Из графоаналитических методов получили распространение метод синтеза с помощью логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ) системы электропривода.

Синтез САУ по нормированным переходным функциям основан на том, что существует однозначная связь между передаточной функцией САУ и переходной характеристикой. Если в передаточную функцию СУ, записанную в общем виде,

Ввести нормированный оператор

то полином в знаменателе приводится к виду

где ;

Для заданной степени полинома n варьирую коэффициенты полинома b₁, b₂, b_n-1, можно обеспечить различные переходные функции. Можно подобрать такое сочетание коэффициентов , при котором время переходного процесса будет минимальным при заданном перерегулировании.

Сущность модального управления и его преимущества.- Суть модального управления состоит в определении численных значений коэффициентов передачи безынерционных ОС по всем переменным состояния объекта с целью обеспечения заданного распределения корней характеристического уравнения замкнутой САУ.

Корни характеристического уравнения САУ полностью определяют ее свободное движение

К аждая составляющая такого движения, соответствующая отдельному корню p_i (или паре комплексно сопряженных корней), в зарубежной литературе называется модой – отсюда и термин «модальное управление». Замкнутая система с модальным управлением будет иметь вид, показанный на рис.

6.-Восстановление координат с помощью наблюдателя.

Одним из условий нормального функционирования любой электромеханической системы (ЭМС) является наличие точной информации о координатах этой системы в любой момент времени. Для воспроизведения неизмеряемых координат объекта применяются наблюдающие устройства, или наблюдатели, способные восстановить недостающую информацию об объекте по вектору измеряемых координат.

В ряде случаев может оказаться целесообразным использовать обратную связь по переменной, непосредственное измерение которой невозможно или технически затруднено. Иногда качество управления может быть осуществлено улучшено за счет увеличения объема информации о координатах объекта управления. Часть из которых не может быть измерена. Появляется задача их искусственного воспроизведения или восстановления с помощью наблюдающих устройств ( наблюдателей).

Для построения такого устройства необходимо, чтобы объект был наблюдаем, т.е. чтобы существовала принципиальная возможность восстановить вектор неизмеряемых координат по вектору координат измеряемых.

Физически требование наблюдаемости сводиться к тому, чтобы между неизмеряемой и измеряемыми переменными существовала взаимосвязь, т.е. чтобы изменение неизмеряемой координаты приводило к изменению координат измеряемых.

Наблюдатель строится на основе известных структуры и параметров линейного объекта Пусть объект n-го порядка, имеющий m входов и r измеряемых переменных состояния, описывается уравнением Можно создать аналоговую или цифровую модель объекта, которая для того чтобы переходные процессы в ней соответствовали переходным процессам в объекте, должна описываться уравнением. , где фигурирует не реальный, а восстановленный вектор состояний (его оценка), который по постановке задачи, должен быть равен x и который может быть полностью измерен, поскольку его составляющими являются переменные состояния модели. Начальные значения векторов состояний объекта и модели должны быть одинаковы, а входные воздействия, составляющие вектор входных воздействий u , должны прикладываться и к реальному объекту и к модели. Для уменьшения расхождения между и на вход модели вводят сигнал ошибок воспроизведения тех переменных y, которые доступны измерению.

Это иллюстрируется матричной структурной схемой объекта с наблюдателем.