6.2 Расчет параметров структурной схемы контура скорости.

В контур скорости рассматриваемой системы входят регулятор скорости, тиристорный преобразователь, якорная цепь двигателя и датчик скорости. Максимальное задание, подаваемое на регулятор, примем равным .

Рис.16 Структурная схема контура скорости.

W_рс(p)-передаточная функция регулятора скорости.

W_рт(p)-передаточная функция регулятора тока.

W_тп(p)-передаточная функция тиристорного преобразователя.

W_яц(p)-передаточная функция якорной цепи двигателя.

W_мех(p)-передаточная функция механической части.

W_дт(p)-передаточная функция датчика тока.

W_дс(p)-передаточная функция датчика скорости.

К_Е и К_М- конструктивные постоянные двигателя.

U_зад – задание напряжение на контур скорости.

ω – скорость механизма.

Для вычисления параметров регулятора скорости нужно преобразовать контур тока.

Приведём контур тока к виду , получим передаточную функцию упрощённого контура тока.

Убедимся, что переходная характеристика свёрнутого контура тока имеет незначительные отличия от переходной характеристики реального контура.

Рис.17 Структурная схема реального и свёрнутого контура тока.

Рис.18 Переходный процесс упрощённого и реального контура тока.

Как видно из рисунка, разницей между реальным и свёрнутым контуром можно пренебречь.

Если электромеханическая постоянная времени , много больше Тяц, что мы и видим из расчетов, то без заметного ущерба для точности расчетов обратной связью по ЭДС двигателя можно пренебречь.

Пренебрегая обратной связью по ЭДС и заменив реальную передаточную функцию замкнутого контура тока упрощенной, получим упрощенную схему контура скорости.

Рис.19 Упрощенная труктурная схема контура скорости

Wрс(p)-передаточная функция регулятора скорости.

Wкт(p)-передаточная функция замкнутого контура тока.

Wмех(p)-передаточная функция механической части.

Wдс(p)-передаточная функция датчика скорости.

Км-конструктивная постоянная двигателя.

а) Датчик скорости представляем апериодическим звеном с передаточной функцией:

;

где

(с).

Тогда получаем предполагаемую передаточную функцию датчика скорости в виде:

б) В структурной схеме механическую часть электропривода представляем интегрирующим звеном с передаточной функцией:

;

где =1790 Нм;

Тогда получаем предполагаемую передаточную функцию механической части в виде:

В) Для настройки контура скорости на симметричный оптимум используем пи-регулятор, который имеет передаточную функцию.

;

При настройке внешнего контура в системе подчиненного регулирования, регулятором компенсируем большую постоянную времени, которой является постоянная времени Тмех = Jпр = 1790 (c). А остальные постоянные времени, если они хотя бы на порядок меньше для упрощения настройки принимают как сумму малых постоянных времени. И звенья, содержащие данные малые постоянные времени заменяют одним передаточным звеном.

При таких соотношениях постоянных контура скорости расчет параметров ПИ-регулятора скорости можно осуществить по формулам:

;

Рис.20 Структурная схема упрощённого контура скорости

При подаче задающего импульса получаем переходной процесс, соответствующий настройке на симметричный оптимум (43 % перерегулирования).

Рис.22 Переходная характеристика контура скорости.

Рис.22-ЛАФЧХ контура скорости

а) Амплитудно-частотная характеристика.

б) Фазо-частотная характеристика

Из рисунков видно, что перерегулирование переходного процесса контура тока составляет 46%, запас устойчивости контура тока составляет 36 градусов. Следовательно, контур тока настроен на симметричный оптимум.

Для того, чтобы убедится в том, что настройка контура без учёта обратной связи по ЭДС и со свёрнутым контуром тока не сильно скажется на полном контуре, сравним контура.

Рис.24 Сравнение полного и упрощённого контуров скорости

Рис.25 Сравнение переходных процессов полного и упрощённого контуров скорости.

Как видно из рисунка, допущения сказались не сильно, соответственно настройка подходит и для полного контура скорости.