Задание к курсовому (СУЭП) / Л Р СУЭП 1ч новая_1

сопротивления на выходе блока будет зависеть от скорости. Механическая характеристика реактивной нагрузки представлена на рисунке 3.13,б, а параметры блоков Limit и Dead Band в таблице 3.4.

Рисунок 3.13 – Нагрузки электропривода независящие от скорости движения

Нагрузка вентиляторного характера имеет место на валу двигателей турбомеханизмов: вентиляторов, дымососов, центробежных насосов. Момент сопротивления вентиляторного характера описывается следующей эмпирической зависимостью:

где M0 – момент сопротивления, обусловленный силами трения;

MН – момент сопротивления на валу двигателя при номинальной скорости ωН. Для моделирования такой нагрузки применяется блок Polynomial из библиотеки нелинейных элементов, который реализует алгебраический

полином пятого порядка:

Внешний вид блока Polynomial и окно настройки параметров представлено на рисунке 3.12. Механическая характеристика вентиляторной нагрузки представлена на рисунке 3.14, а параметры блока Polynomial в таблице 3.4.

Рисунок 3.12 – Окно настройки полинома и внешний вид блока Polynomial

ω ωН

M

0 M0 MН

Рисунок 3.14 – Нагрузки электропривода независящие от скорости движения

Таблица 3.4 – Значения параметров блоков для моделирования нагрузок

Моделирование регуляторов электропривода и систем управления

Замкнутой системой регулирования называется такая система, в которой контролируется истинное значение регулируемой величины. В составе замкнутой системы имеются два канала информации: канал задания и канал обратной связи, по которому в систему управления поступает информация о текущем состоянии регулируемой величины.

Регулятор – это устройство, вырабатывающее на основании сигнала ошибки сигнал управления такой величины и знака, чтобы минимизировать ошибку регулирования. Все регуляторы можно условно подразделить на непрерывные, релейные (позиционные) и цифровые.

К непрерывным регуляторам, применяемым в системах автоматизации и управления электроприводами, относятся: пропорциональный (П – регулятор), интегральный (И – регулятор), пропорционально-интегральный (ПИ – регулятор) и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД

– регулятор) регуляторы. Однако, вследствие более постой технической реализации наибольшее применение получили первые три типа регуляторов.

1. П – регулятор (пропорциональный) Передаточная функция регулятора имеет вид:

W (p)= k , (3.3)

где k – коэффициент усиления регулятора. 2. И – регулятор (интегральный)

Передаточная функция регулятора имеет вид:

где TИ – интегральная постоянная времени регулятора;

kИ = 1 – интегральный коэффициент передачи регулятора.

TИ

3. ПИ – регулятор (пропорционально-интегральный) Передаточная функция регулятора имеет вид:

где k – коэффициент передачи регулятора; T – постоянная времени регулятора;

TИ – интегральная постоянная времени регулятора.

Передаточные функции (3.3) – (3.5) представляют собой математическое описание регуляторов без учета насыщения, моделирование которых было рассмотрено в предыдущем разделе. Выходной сигнал реального регулятора всегда ограничен уровнем питающего напряжения, разрядностью системы или допустимым уровнем выходного сигнала. На рисунке 3.15 представлена структурная схема модели ПИ – регулятора с насыщением, на основании которой легко получить П или И регулятор.

Рисунок 3.15 – Структурная схема модели ПИ – регулятора в System View

Модель (рис 3.15) имеет переменную структуру и её параметры различны на линейном участке и в зоне ограничения. Параметры блоков, входящих в состав модели для различных типов регуляторов представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Значения параметров блоков для моделирования регуляторов

Анализ результатов моделирования

Для просмотра и анализа результатов моделирования в System View имеются специальные блоки, объединенные в библиотеке элементов анализа Sink Library. Для вывода на экран или в окно анализа (рис. 3.15) какого-либо сигнала достаточно присоединить в требуемой точке модели один из элементов анализа. Блоки анализа и их характеристики сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 – Блоки анализа и их характеристики

Вернуться

Обновить в рабочее графики окно

Окно графиков

Калькулятор вывода

Рисунок 3.15 – Окно анализа

Выбор шага интегрирования

Важным вопросом при моделировании является правильный выбор шага интегрирования. Задание шага интегрирования, начального и конечного времени переходного процесса осуществляется в SV при помощи окна задания системного времени (рис 3.10).

Параметры окна задания системного времени

1.Start time – начальное время переходного процесса в секундах. Обычно при моделировании принимается равным нулю.

2.Stop time – конечное время переходного процесса в секундах. Определяется, исходя из динамических свойств моделируемой системы.

3.Sample rate – частота расчёта в герцах. Рекомендуется выбирать на порядок больше максимальной частоты в системе: ΩИНТ ≥ (3..10) ΩMAX .

4.Time spacing – шаг интегрирования в секундах: TИНТ ≤ 3T..MIN10 ; значение обратное частоте расчёта.

5.No. of Samples – число точек, в которых вычисляется переходной процесс.

6.No. of System Loops – организует повторный цикл моделирования. Если установлен ключ Reset system on Loop, то после каждого цикла сигналы на выходах блоков сбрасываются в нуль, иначе начальным значением последующего цикла моделирования становится конечное значение предыдущего цикла. Ключ Pause on Loop позволяет организовать паузу между циклами моделирования.

Рисунок 3.16 – Окно задания параметров системного времени

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Моделирование механической части системы электропривода

Цель работы: изучение особенностей моделирования механической части ЭП, представленной в виде упругой двухмассовой системы.

Большинство задач ЭП, в которых механическая часть выступает в виде многомассовой системы, может быть сведено к анализу двухмассовой расчетной схемы механической части. Кинематическая схема механической части электропривода, представленной в виде двухмассовой расчетной схемы представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Кинематическая схема механической части электропривода

ω1, ω2 – скорости первой и второй массы;

MC1, MC2 – момент сопротивления приложенный к первой и второй массе; MВТ – момент сопротивления вязкого трения.

Движение упругой двухмассовой механической системы описывается системой дифференциальных уравнений:

M ВТ = β12 (ω1 −ω2 )

Система дифференциальных уравнений (4.1) может быть представлена в операторной форме:

Уравнения (4.1), (4.2) представляют собой математическое описание механической системы с идеальной передачей. Для реальных систем характерно наличие зазора (люфта) в механических передачах, который складывается из суммы зазоров в зубчатых передачах редуктора. Таким образом, упругая двухмассовая механическая система является нелинейной. Упругий момент с учетом наличия в механической передаче зазора описывается следующими уравнениями:

По уравнениям (4.1), (4.2), (4.3) составляется структурная схема (рис. 4.2) двухмассовой упругой системы с учетом зазора в механической передаче.

Рисунок 4.2 – Структурная схема двухмассовой механической системы

Ход работы

1.По структурной схеме (рис 4.2) в пакете SV составить модель двухмассовой механической системы. Момент инерции первой массы принять равным моменту инерции ДПТ (приложение А, табл. 1). Момент инерции второй массы, приведённый к валу двигателя, принять на порядок