Терехин. Учебное пособие

Пропорциональная часть (коэффициент усиления регулятора) представлена усилителем с коэффициентом усиления Р (Proportional). Постоянная времени регулятора (время изодрома) вводится как I (Inte* gral). Интегральная часть регулятора представлена интегратором Inte* grator c единичным усилением и последовательно включенным усили телем Gain с коэффициентом усиления P/I. Предусмотрено ограниче ние интегральной составляющей выходного напряжения интегратора (Limit Integr) и пропорциональной составляющей (Limit Out).

Рис. 2.44. Окно ввода параметров регулятора скорости

На рис. 2.44 представлено окно ввода параметров регулятора ско рости. Установка ограничения интегратора производится в строке Limit Integr. Напряжение ограничения установлено менее ±10 В из условия обеспечения нормального управления в «большом». Общее ограниче ние выходного напряжения регулятора скорости (Limit Out) установлено ±10 В (рис. 2.44), что соответствует заданию пускового тока около 200 А.

•ПИ регулятор тока Current PI Controller, окно ввода параметров ко торого показано на рис. 2.45;

•фильтр на входе СИФУ Filter3;

•адаптивное устройство (нелинейные звенья Nz1 и Nz2). Выполне но в соответствии с рекомендациями, приведёнными в [7].

При раздельном управлении группами реверсивного ТП в области малых нагрузок преобразователь работает в режиме прерывистого тока и имеет нелинейные характеристики. При проектировании реверсив

182

ных ТП с раздельным управлением для широкорегулируемых быстро действующих РЭП целесообразно принять и осуществить линеариза цию характеристик преобразователя в режиме прерывистого тока, при менив адаптивное устройство (АУ) на входе СУ ТП. АУ состоит из нели нейного звена Nz1 (рис. 2.46) и звена Nz2 (рис. 2.48).

Рис. 2.45. Окно ввода параметров регулятора тока

Окна ввода параметров нелинейного звена показаны на рис. 2.47. Схема модели нелинейного звена Nz2 приведена на рис. 2.48. Окно вво да параметров нелинейного звена Nz2 показано на рис. 2.49. Вводим в разработанную модель электропривода расчетные данные и произве дем моделирование работы электропривода при ступенчатом упра вляющем воздействии, полной нагрузке и при различных задающих на пряжениях в одномассовом варианте. Реакция электропривода на управляющее воздействие ±10 В представлена на рис. 2.50.

183

Рис. 2.47. Окна ввода параметров нелинейного звена Nz1

Полученные результаты свидетельствуют, что электропривод отра ботал управление правильно. Максимальный пусковой ток не превы шает 210 А, установившееся значение частоты вращения 52,44 рад/с

184

незначительно отличается от заданного значения 52,5 рад/с. Электро привод работает с реактивным моментом сопротивления (с изменени ем направления вращения знак момента и тока двигателя также изме нился на противоположный).

Рис. 2.49. Окно ввода параметров нелинейного звена Nz2

В связи с пульсирующим характером тока и момента двигателя из мерение средних значений средствами Simulink затруднено. Поэтому измеренные параметры диаграмм (рис. 2.50) несколько расходятся с теоретическими. При сбросе нагрузки до 5 Н.м в момент времени 0,2 с частота вращения возросла до значения минус 53,99 1/с и восстанови лась до значения минус 52,63 1/с. ПИ регулятор выполнил своё назна чение. Результаты моделирования процесса пуска и реверса привода на частоту вращения 26,25 1/с с реактивной нагрузкой показаны на рис. 2.51. Электропривод отработал задание достаточно чётко.

Исследуем поведение привода при пуске реверсе на минимальную частоту вращения, в тысячу раз меньшую максимальной 52,5 1/с. Зада ние на входе системы ±0,01 В, нагрузка – реактивная 18 Н.м. Результат моделирования проиллюстрирован на рис. 2.52. Характерной особен ностью режима является работа с большими относительными пульса циями всех параметров.

185

Рис. 2.50. Реакция электропривода на управляющее воздействие ±10 В с реактивной нагрузкой 18 Н.м (уменьшение нагрузки до 5 Н.м в 0,2 с)

Рис. 2.51. Реакция электропривода на управляющее воздействие ±5 В с реактивной нагрузкой 18 Н.м (уменьшение нагрузки до 5 Н.м в 0,2 с)

186

Рис. 2.52. Пуск и реверс на малую частоту вращения ±0,0525 1/с с реактивной нагрузкой 18 Н.м

Частота вращения двигателя стала нарастать, когда амплитудное значение пульсирующего момента превышает 18 Н.м. Через 0,65 с ча стота вращения достигла заданного значения. При реверсе наблюдает ся большая пауза, в течение которой идёт переходный процесс в регу ляторах скорости и тока. Как только амплитуда момента двигателя пре высила 18 Н.м, частота вращения начала нарастать в отрицательном на правлении. Время пуска большое, примерно 0,25 с.

Для улучшения наглядности результатов моделирования пропу стим исследуемые сигналы через блоки Mean Value (усреднители) и бу дем наблюдать средние значения пульсирующих сигналов. Схема моде ли принимает вид, показанный на рис. 2.53. Вместо рис. 2.52 получена диаграмма в средних значениях исследуемых сигналов (рис. 2.54). Кро ме наглядности появились некоторые особенности, которые необходи мо пояснить. Процесс нарастания частоты вращения начинается с мо мента двигателя чуть более 10 Н.м, при реактивном моменте нагрузки 18 Н.м. Это вызвано тем, что при таком среднем значении момента двигателя амплитудное его значение достигло 18 Н.м и более. Этим же объясняется отличие среднего значения момента двигателя 15,61 Н.м в установившемся режиме от статической реактивной нагрузки 18 Н.м.

187

Рис. 2.55. Пуск и реверс на малую частоту вращения ±0,0525 1/с с реактивной нагрузкой 18 Н.м (сброс нагрузки до 5 Н.м при 2,5 с)

Отработанное заданное значение частоты вращения просматрива ется более чётко, чем на диаграмме рис. 2.52. Можно сделать вывод, что если тахогенератор способен достоверно формировать сигнал обратной связи по частоте вращения, то данный привод способен работать в диапазоне регулирования частоты вращения 1000.

Исследуем поведение привода на малой частоте вращения при сбросе нагрузки с 18 до 5 Н.м (см. рис. 2.55).

Выделение гладкой усреднённой составляющей частоты вращения двигателя произведено с помощью блока Mean Value. Исследование по казало, что отклонение частоты вращения составило минус 1,661 1/с и через 0,25 с частота вращения восстановилась до заданного значения минус 0,05241 1/с.

Полученные показатели работы привода на малой частоте враще ния должны быть сопоставлены с техническим заданием и принято ре шение о соответствии или дальнейшей доработки привода.

На рис. 2.56 представлена схема модели тиристрного электропри вода с раздельным управлением.

Отличием от предыдущей схемы является использование двух комплектов SIFU. Необходимость применения блока РХ отпала, разре шение работы того или иного SIFU задаётся по входу Block.

189

с отдельными SIFU на каждый комплект (Fig 2_56)

Результаты моделирования работы электропривода на большой, средней и малой частотах вращения аналогичны выше рассмотренному приводу и не приводятся в пособии.

190