- •Глава 15. Типовые системы регулирования электроприводов постоянного тока
- •15.1. Системы регулирования скорости
- •15.2. Синтез контура регулирования тока
- •15.3 Синтез контура скорости, настроенного на мо
- •15.4 Синтез контура скорости, настроенного на симметричный оптимум (со)
- •15.5. Ограничение тока якоря в двухконтурных системах регулирования скорости
- •15.7. Замкнутые системы регулирования положения
- •15.7.1 Синтез срп, работающих в следящем режиме
- •15.7.2. Точностные характеристики оптимизированных контуров регулирования положения
- •15.8. Синтез срп, работающих в режиме позиционирования
15.3 Синтез контура скорости, настроенного на мо
Если требуется, что система регулирования скорости имела диапазон регулирования скорости до D=50:1 и сравнительно невысокую точность, то целесообразно контур скорости настраивать на МО, так как в этом случае электропривод будет иметь хорошие динамические показатели качества.
В контуре скорости объектом регулирования является механическая часть электропривода, представляющая собой интергирующее звено с передаточной функцией
. (15.6)
Звеном с малой некомпенсируемой постоянной времени является контур тока, имеющий передаточную функцию второго порядка
. (15.7)
Расчетная структурная схема контура скорости приведена на рис.15.5. Для упрощения решения задачи синтеза контура скорости следу-ет пони-зить поря-док пере-даточной функции контура тока и счи-тать, что контур тока имеет передаточную функцию
, (15.8)
то есть ТС=амТТТ – некомпенсируемая постоянная времени контура скорости.
При этом полная передаточная функция контура тока и упрощенная эквивалентны по времени переходного процесса tпп.
Разомкнутый контур скорости, настроенный на МО, должен иметь передаточную функцию
,
где: амС=1:6 – коэффициент настройки на модульный оптимум контура скорости; амС=2 - стандартный коэффициент настройки на МО.
Передаточная функция регулятора скорости при настройке контура скорости на МО находится, если приравнять W(р)ркс =W(р)ркс мо.
.
Следовательно, регулятор скорости должен иметь передаточную функцию
. (15.9)
Таким образом, для настройки контура скорости на МО следует применять П-регулятор с коэффициентом усиления Крс (15.9).
Передаточные функции контура скорости по задающему воздействию при настройке на МО имеют следующие выражения
, (15.10)
где: – характеристический полином второй степени передаточной функции контура скорости, настроенного на МО,
(15.11)
.(15.12)
Передаточные функции (15.11), (15.12) отличаются только масштабными коэффициентами.
У
Рис.15.6.
Переходные процессы, отработки
ступенчатого задания uЗС
при настройке контура скорости на МО 1
– малое некомпенсируемое апериодическое
звено; 2
– малое некомпенсируемое высокочастотное
колебательное звено 3
– с учетом э.д.с.двигателя
При ступенчатом сигнале uзс-, Iуст=0, Муст=0.
Графики переходных процессов отработки ступенчатого задания скорости приведены на рис.15.6.
Передаточная функция скорости по ошибке при отработке сигнала задания имеет вид
. (15.13)
Числитель передаточной функции по ошибке содержит сомножителем операторр в первой степени. Следовательно, контур скорости имеет астатизм первого порядка относительно сигнала задания скорости. Установившийся сигнал ошибки регулирования скорости при р0 находится из соотношения
. (15.14)
При отработке ступенчатого сигнала задания скорости установившаяся ошибка uуст=0. Следовательно, в установившемся режиме при отработке ступенчатого сигнала задания скорости uзC(р)=uзC. Поэтому коэффициент обратной связи по скорости рассчитывается из соотношения
. (15.15)
где: uзCмакс=8В – для серийных операционных усилителей с учетом возможных перерегулирований.
Передаточные функции контура скорости, по возмущению от момента сопротивления при настройке на МО имеют следующие выражения
, (15.16)
, (15.17)
. (15.18)
Передаточные функции (15.17), (15.18) отличаются только масштабом и подобны передаточным функциям по задающему воздействию .
Из передаточной функции (15.16) следует, что контур скорости при настройке но МО имеет астатизм нулевого порядка по входу Мс, и установившееся отклонение скорости от ступенчатого воздействия момента сопротивления при р0 равно
. (15.19)
Соответственно модуль жесткости механической характеристики при настройке контура скорости на МО определяется соотношением
.
Уравнение механической характеристики системы регулировани скорости при настройке контура скорости на МО
. (15.20)
Статизм по моменту сопротивления при настройке системы регулирования скорости на МО вычисляется из соотношения
,
где: – заданная скорость электропривода.
Самый большой статизм система имеет на нижней характеристике диапазона ре-гулирования. Величину этого статизма обычно указывают в технических данных системы электропривода. Поэтому с точки зрения возможного диапазона регулирования ско-рости система с настройкой на МО имеет сравнительно низкие показатели и соотве-тственно ограниченное при-менение.
Н
Рис.15.7.
Переходные процессы компенсации
возмущения на МС
при настройке контура скорости на МО
.
Из этих графиков видно, что в реальной системе перерегулирование и время переходного процесса увеличиваются по сравнению с упрощенным вариантом. Если к тому же в расчетах учесть влияние внутренней обратной связи по э.д.с. в электродвигателе, то переходные процессы будут еще больше отличатся от идеальных, как показано на рис.15.6.