11. Структурная схема системы автоматического регулирования электропривода
Структурная схема строится на основе функциональной, основные элементы которой представлены типовыми динамическими звеньями с соответствующими передаточными функциями.
Электронный усилитель - безинерционное звено:
Wу(р)=Ку (40)
Тиристорный преобразователь с СИФУ- апериодическое звено:
Wтп= Ктп/(1+ Ктпр) (41)
где Ттп=0,003с
Двигатель постоянного тока можно представить как последовательно соединённые апериодическое и интегрирующее звенья:
д= Кд/((1+ Тдр)р) (42)
Тд=0,13 для двигателей серии ПБВ.
Тахогенератор - безинерционное звено:
Wтг(р)=Ктг =1,3 (43)
На рис.11 показана структурная схема регулируемого электропривода с обратной связью по скорости. Цепь обратной связи по току показана пунктиром.
Рис. 10
По передаточным функциям звеньев необходимо найти выражение системы в разомкнутом и замкнутом состоянии:
W1(р)= Wу(р)∙Wтп(р)∙Wд(р)=
=0,45∙2,97/(1+0,003р)∙1,666/((1+0,013р)р); (44)
Ф1(р)= W1(р)/(1+ W1(р)∙Wтг(р)) =
=[2,227/(1+0,003р)/(1+0,013р)р)]/[1+2,895/(1+0,003р)/(1+0,013р)р)] (45)
Эти выражения используются для оценки устойчивости и автоматического регулирования.
12. Устойчивость системы автоматического регулирования электропривода
Устойчивость спроектированной системы автоматического регулирования электропривода можно оценить по критериям Гурвица, Михайлова, Найквиста.
Наиболее распространённым в инженерной практике является способ, основанный на логарифмических частотных характеристиках (ЛАЧХ, ЛФЧХ) с использованием критерия устойчивости Найквиста.
Замкнутая система устойчива, если на частоте ω, для которой φ = -π, ордината ЛАЧХ разомкнутой системы отрицательна L(ω)<O.
Запас устойчивости по амплитуде ∆L на ЛАЧХ представляет собой отрезок, заключённый между осью абсцисс и ординатой ЛАЧХ при частоте, соответствующей фазовому сдвигу -π.
Запас устойчивости по фазе есть угол ∆φ =180 - | φ(ω ср) |. На ЛФЧХ это угол превышения фазовой характеристики над линией φ =-π при частоте среза ω ср(рис. 12).
Рис. 12
Нормы запасов устойчивости в зависимости от частоты среза представлены в [1] таблица 2
|
Для систем с высокими показателями качества |
Показатели качества для диапазона частот ωср, с-1 | ||||
|
|
10-2..102 |
102..103 |
103..104 |
104..108 | |
|
∆L, дБ |
14 |
16 |
18 |
20 | |
|
∆φ, ° |
45 |
50 |
55 |
60 | |
Для построения ЛАЧХ
. Находим сопрягающие частоты:
для Тд=0,13 ωд=1/ Тд=1/0,13=7,692;
для Ттп=0,003 ωд=1/ Тд=1/0,003=333,333;
. На частоте ω=1 отложим ординату, равную 20lgK=2,52 (точка А), где К=1,337 - коэффициент передачи разомкнутой системы..
. Через точку А проводим прямую с наклоном μ20 дБ/дек, где μ =1- число интегрирующих звеньев (порядок астатизма системы).
. Для каждой из сопрягающих частот изменить наклон ЛАЧХ по отношению к предшествующему участку:
для апериодического и интегрирующего звена на -20дБ/дек;
для колебательного звена на -40дБ/дек;
для дифференцирующего звена на +20дБ/дек.
При построении ЛАЧХ следует учитывать, что каждое звено даёт сдвиг по фазе выходных сигналов по отношению к входным сигналам:
апериодическое (-arctg ωt),
интегрирующее (-π/2),
дифференцирующее (-π/2).