Терехин. Учебное пособие

Рис. 4.28. Схема модели исследования влияния насыщения, квантования и способа реализации источника тока (Fig 4_28)

Результаты моделирования показывают, что время переходного процесса увеличилось относительно оптимального в 5 раз. На этом эта пе исследования была определена настройка ограничения интегратора регулятора потока, которая составила величину в 1 В (см. рис. 4.30).

Настройка ограничения интегратора регулятора тока осталась прежней, полученной при проведённых исследованиях контура тока.

В дальнейших исследованиях будем сравнивать показатели работы контура 2 (эталон) с аналогичными показателями работы 3, 4 и 5 го контуров. Основанием для этого является факт, что магнитный поток задаётся номинального значения и только в отдельных случаях осла бляется (уменьшается).

222

4.5.Оптимизация и имитационное исследование

вSimulink контура скорости

4.5.1.Расчёт параметров регулятора скорости

при идеальном источнике тока

Структурная схема контура скорости показана на рис. 4.33.

Рис. 4.33. Структурная схема контура скорости

Схема включает:

•контур тока с регулятором тока Current PI Controller, передаточной функцией инвертора Transfer Fcn Invertor, узлом ввода возмущений Sum13, цепью тока Transfer Fcn Current и цепью обратной связи по току;

•контур скорости с регулятором скорости Speed PI Controller, схемой формирования момента Te (блок Flux, блок умножения Product, усилитель Gain Te), двигателем (Integrator и усилителем 1/J).

Контур тока был оптимизирован в подразделе 4.3, с учётом этого

расчётная схема контура скорости приняла вид, показанный на рис. 4.34.

Рис. 4.34. Расчётная схема контура скорости

Контур содержит эквивалентный подчинённый контур тока с пе редаточной функцией:

где TC = akTμ1 = 0,00044 c – эквивалентная постоянная контура тока.

226

Магнитный поток представлен номинальным значением 0,8 Вб. Коэффициент усиления блока момента:

где Tf32 = 0,0002 c – постоянная времени фильтра, которая соответству ет периоду опроса данных о частоте вращения 400 мкс.

Двигатель представлен интегрирующим звеном с постоянной вре мени Tint = 1 c и коэффициентом усиления

Коэффициент обратной связи по скорости был вычислен ранее и равен:

Расчёт параметров регулятора скорости произведём по симме тричному оптимуму [8]. Все необходимые условия выполнены.

Рекомендуется применение пропорционально интегрального ре гулятора с передаточной функцией вида:

Tμ3 = TC +Tf32 = 0,00044 + 0,0002 = 0,00064 c – малая постоянная време ни контура скорости; Tиз = akbkTμ3 = 2.2.0,00064 = 0,00256 c – эквивалент ная постоянная времени оптимизированного контура скорости, время изодрома регулятора; ak = bk = 2 – коэффициенты оптимизации.

Переходные процессы в оптимизированном по симметричному оптимуму контуре характеризуются большим перерегулированием и колебательностью, причиной которых является форсирующее звено в числителе передаточной функции регулятора. Компенсация форси рующего эффекта достигается установкой в канале задания инерцион ного звена (фильтра) Filtr31 с передаточной функцией:

227

Таким образом, рассчитав все параметры контура скорости (4.25)–(4.31), разработаем модель в Simulink, представленную на рис. 4.5.

Модель реализована на элементах библиотеки Simulink, за исклю чением регулятора скорости Speed PI Controller, схема модели которого открывается по команде Look Under Mask и была показана на рис. 4.8.

Рис. 4.35. Окно ввода параметров ПИ*регулятора скорости

Параметры регулятора вносятся через диалоговое окно, откры вающееся при двойном щелчке по изображению регулятора (рис. 4.35).

Блок Speed задаёт частоту вращения ротора. Частота вращения за даётся в виде напряжения. Для установленных параметров задающему напряжению в 10 В соответствует частота вращения ротора 100 1/с.

На рис. 4.36 представлена модель контура, повторенного дважды. Это сделано для построения кривых переходного режима для двух разных значений задающего напряжения. Напомним, что на регулятор скорости не наложены ограничения, источник тока (инвертор) идеаль ный, поэтому должен формироваться оптимальный режим управления

(см. рис. 4.37).

Исследование проведено для двух задающих напряжения: 10 и 1 В. Показатели переходных процессов близки к оптимальному, соответ ствующие расчёты можно выполнить. Обратим внимание на реакцию источника тока (инвертора) при осуществлении оптимального управле

228