.3 Расчет параметров объекта управления

Рассчитаем параметры схемы замещения.

Полное фазное сопротивление (базовое сопротивление):

.

Параметры АД в абсолютных единицах:

, ,

, ,

,.

Жесткость статической механической линеаризованной характеристики двигателя:

.

Электромеханическая постоянная времени:

.

Электромагнитная постоянная времени:

.

Рисунок 5.1 - Структурная схема автоматизированного электропривода при стабилизации напора

Линеаризуем механическую характеристику насоса на участке от w = 213 рад/с до w = 307рад/с, что соответствует работе насоса с давлением 30-60м. Тогда коэффициент жесткости механической характеристики механизма:

.

Для синтеза регулятора давления линеаризуем объект таким образом:

,

где .

5.4 Определение структуры и параметров управляющего устройства

После преобразования структурной модели электропривода получим линеаризованную схему, представленную на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Линеаризованная структурная схема

На схеме 5.2 приняты следующие обозначения:

;

;

;

где и.

Рассмотрим передаточную функцию относительно возмущающего воздействия Q_L при Н_З (р) =0:

, (5.7)

Подставив W_р и W₂ в (5.7) получим:

, (5.8)

где .

Пренебрегая коэффициентом Т_э, Т_с при р² и обозначив Т₁=Т_э+Т_с получим:

.

Приняв Т_и=Т₁=Т_э+Т_с получим:

.

В результате преобразований передаточная функция по возмущающему воздействию примет вид:

.

Коэффициент k_р определим из условия:

,

где Н_з - заданный напор, Н_з=57 м;_1ном = 50 Гц.

Находим численное значение коэффициентов k_р и Т_и:

.

.

.

Математическая модель автоматизированного электропривода с рассчитанными параметрами представлена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Математическая модель автоматизированного электропривода

6. Расчет и анализ динамических и статических хараетеристик автоматизированного электропривода

6.1 Разработка имитационной модели электропривода

На основе выражений и расчетов, представленных в разделе 5, разработаем программное обеспечение для компьютерного моделирования в среде Matlab6. x. В результате разработки была получена имитационная модель автоматизированного электропривода, которая включает следующие элементы:

. Модель асинхронного короткозамкнутого двигателя, используется стандартный блок "Asynchronous Machine SI Units" библиотеки SimPowerSystems.

. Модель силового преобразователя. Звено постоянного тока преобразователя представлено идеальным источником постоянного напряжения "Vdc", а автономный инвертор напряжения - стандартным трехфазным преобразователем "IGBT Inverter".

. Модель насоса построена по выражениям (5.3) и (5.4) с использованием стандартных блоков библиотеки Simulink. Модель насоса выполнена в виде подсистемы (рисунок 6.1).

. Модель управляющего устройства включает модели регулятора давления (рисунок 6.2) и системы управления преобразователем (рисунок 6.3).

Имитационная модель автоматизированного электропривода в естественной системе координат представлена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.1 - Модель насоса

Рисунок 6.2 - Модель регулятора давления

Рисунок 6.3 - Модель системы управления преобразователем

Рисунок 6.4 - Имитационная модель автоматизированного электропривода насоса