3.2 Синтез контура регулирования скорости

На рисунке 3.10 представлена структурная схема контура регулирования скорости.

Рисунок 4.10 – Схема контура регулирования скорости

Передаточная функция замкнутого контура регулирования момента, в которой опущен член при р²:

Ниже представлена эквивалентная передаточная функция контура, получающаяся при переносе сумматора, значение ее параметров приведены на рисунке 4.11

Рисунок 4.11 – Параметры эквивалентной передаточной функции

Передаточная функция ПИД-регулятора:

Значение её параметров представлены на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 – Параметры ПИД-регулятора

Поскольку постоянные времени фильтра Тэ и Т_ом отличаются друг от друга , то членом при можно пренебречь и заменить двухзвенный фильтр на однозвенный с передаточной функцией:

Получим передаточную функцию разомкнутой цепи для скорректированного контура регулирования скорости:

Таким образом, за счет принятых допущений и приближений, порядок контура регулирования скорости – четвертый.

Передаточная функция замкнутого синтезированного контура:

Далее на рисунке 3.13 приведены расчетные формулы ЛАЧХ и ЛФЧХ синтезированного контура регулирования скорости, на рисунках 3.14 и 3.15 представлены соответственно ЛАЧХ и ЛФЧХ синтезированного контура регулирования скорости.

Рисунок 3.13 – Расчетные формулы ЛАЧХ и ЛФЧХ

Рисунок 3.14 – ЛАЧХ синтезированного контура слежения за перемещением

Рисунок 3.15 – ЛФЧХ синтезированного контура слежения за перемещением

На рисунке 3.16 представлены параметры ЛАЧХ и ЛФЧХ.

Рисунок 3.16 – Параметры ЛАЧХ и ЛФЧХ

На рисунке 3.17 представлен расчет переходных характеристик для контура регулирования скорости при его настройке на ТО.

Рисунок 3.17 – Расчет переходных характеристики контура и показателей качества регулирования

На рисунке 3.18 представлена переходная характеристика контура слежения за перемещением.

Рисунок 3.18 – Переходная функция контура регулирования скорости

Расчет параметров переходной характеристики представлен на рисунке 3.19.

Рисунок 3.19 – Параметры переходной характеристики

На рисунке 3.20 представлена механическая характеристика.

Рис. 3.20 – механическая характеристика

Таким образом, полученные характеристики несколько отличаются от характеристик систем, точно настроенных на ТО. В частности, запас устойчивости по амплитуде не стремится к бесконечности, а составляет около 13,13 дБ, запас устойчивости по фазе примерно на 5° меньше, чем при точной настройке на ТО. Перерегулирование превысило 5% и составило около 7,67%, вследствие чего увеличилось время переходного процесса в контуре регулирования скорости(0267 с), однако оно удовлетворяет требованию ТЗ, в соответствии с которым t_ПП=0,5 с.

4 Электронное моделирование эмс

В соответствии с техническим заданием, требуется провести электронное моделирование контура регулирования скорости.

Разработаем электронную модель этого контура, эквивалентируя его разомкнутой системой. При этом воспользуемся передаточной функцией, для которой известны числитель Bω(p) и знаменатель Aω(p):

Кроме этого, известны корни pω характеристического уравнения Aω(p)=0, вектор которых имеет вид:

В соответствии с приведенными выражениями, замкнутый синтезированный контур регулирования скрости может быть представлен последовательным соединением одного колебательного форсирующего звена и двух инерционных форсирующих звеньев со параметрами, представленными на листинге, расположенном на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Расчёт параметров звеньев

Последовательное соединение колебательного и форсирующего звена можно реализовать с помощью активного четырехполюсника.

Рисунок 4.2 – Расчёт параметров звеньев

Рисунок 4.3 – Расчёт параметров звеньев

На рисунке 4.4 представлена схема моделирования в среде ASIMEC согласно структурной схеме.

Рисунок 4.4 – Схема моделирования

На рисунке 4.5 приведена осциллограмма выходного напряжения модели, отражающая переходную характеристику синтезированного контура регулирования скорости при подаче на вход модели напряжения .

Рисунок 4.5 – Осциллограмма выходного напряжения

Значение перерегулирования, времени перемещения и их погрешности измерения представлены на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – Результаты моделирования

На рисунке 4.7 представлен результат измерения времени переходного процесса.

Рисунок 4.7 – Измерение времени переходного процесса

На рисунке 4.8 представлен результат измерения времени переходного процесса и его погрешность.

Рисунок 4.8 – Результат моделирования

Таким образом, результаты моделирования с небольшой погрешностью совпадают с расчетами.