7.3. Синтез контуру регулювання швидкості

Структурна схема контуру регулювання швидкості зображена на рис. 7.5, де внутрішнім є контур регулювання струму якоря, який був синтезований раніше.

Рисунок 7.5 - Структурна схема контуру регулювання швидкості

Механічна частина двигуна представлена ланкою з ПФ , деJ – момент інерції двигуна, який дорівнює: J=с²·ТМ/RЯΣ.

Для забезпечення астатизму за навантаженням використовуємо ПІ-регулятор швидкості, як це показано на рисунку. Його передавальна функція має вигляд

(7.10)

Коефіцієнт РШ визначається за виразом:

(7.11)

При синтезі РШ маємо дві малі некомпенсовані інерційності – Тдш і Тся. У зв’язку з цим постійна часу інтегрування розімкненого КРШ визначається як:

с (7.12)

Налагоджуємо контур на симетричний оптимум:

с (7.13)

Отже, ПФ регулятора швидкості у численному вигляді:

Важливим елементом при синтезі КРШ також є фільтр, який встановлюється на його вході. Фільтр впливає на динамічні властивості контуру, у даному випадку його наявність зменшує перерегулювання та коливальність перехідних процесів.

Таким чином, система матиме перший порядок астатизму за керуванням, який можна підвисити до другого за умови відсутності фільтра.

Реакція КРШ на стрибок зображена на рис. 7.6

Рисунок 7.6 - Перехідна функція замкненого КРШ

8. Дослідження роботи системи методом математичного моделювання

8.1. Вибір базисних величин

1. Базисна напруга на якорі, ЕРС двигуна:

Uб=Епб=Едб=Еd0=1215,9 B;

2. Базисний струм якоря – струм короткого замикання:

Іб=Ікз=Ed0/RЯΣ=1215,9/0,0435=27951,72 А;

3) Базисний магнітний потік

Фб=ФН=1,332 Вб;

4) Базисний струм збудження

Iзб.б = Iзб.Н=179 А;

5) Базисна напруга збудження

Uзб.б=Iзб.Н·Rзб=179·8,077=1445,77 В;

6) Базисний момент – момент короткого замикання

Mб=МКЗ=k·ФН·IКЗ=133,51·27951,72=3731834,14 Н·м;

7) Базисна швидкість двигуна – значення швидкості ідеального Х.Х. на природній характеристиці двигуна (при номінальному потоці);

ωб=ω0Н=6,741;

9) Базисний час – інерційність ТП (найменша стала часу системи);

Tб = Tμ=0,01 с;

10) Базисна напруга керування ТП в колі якоря

UК.Я.б=Еd0/kμЯ=1215,9/121,59=10 В;

11) Базисна напруга керування ТП в колі збудження

UК.зб.б= Iзб.Н·Rзб /kμзб=1445,77/27,7=52,19 В.

8.2. Розрахунок відносних передавальних функцій

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

6) ;

7) ;

8) ;

9) ;

10) ;

11) ;

12) .

8.3. Моделювання системи засобами програмного пакету matlab

Структурна схема показана на рис. 8.1.

9. Розробка питань аналогової реалізації сар

9.1. Реалізація датчика струму

Датчик струму може бути реалізований на базі комірки ДТ-3АИ, схема якої приведена на рис. Його робота заснована на принципі модуляції – трансформування – підсилення змінної напруги - демодуляції.

Модуляція здійснюється частотою 30-40 кГц, що формується генератором, виконаним на мікросхемі А2 і трансформаторі Т1. Модулятор виконаний на ключах А1, А3. Операційний підсилювач А4 підсилює трансформовану напругу, а ОП А5 здійснює фазочутливе випрямлення. Даний датчик забезпечує приведену похибку 1%, температурний дрейф нуля 2,2 мВ/град температурний дрейф коефіцієнта передачі 0,065 %/град, споживаний струм 40 мА. Номінальна напруга комірки U_вх=75 мВ.