
- •Оценка ___________ Краматорск 2002
- •Вариант № 23
- •Аннотация
- •Содержание
- •Введение
- •1 Расчет и выбор источника питания для эп на базе комплектного тиристорного преобразователя
- •1.1 Расчет и выбор силового трансформатора
- •1.2 Расчет и выбор тиристоров для силовых вентильных блоков комплектного преобразователя. Выбор схемы соединения вентильных блоков
- •1.3 Определение параметров якорной цепи электропривода
- •1.4 Построение статических характеристик тиристорного преобразователя
- •1.5 Выбор и краткое описание комплектного тиристорного преобразователя
- •2 Статические режимы работы сау эп
- •2.1 Построение естественной электромеханической характеристики (при питании от сети) и характеристики в разомкнутой системе (при питании от тп)
- •2.2 Составление расчетной функциональной схемы рэп
- •2.3 Расчет задатчика интенсивности
- •2.4 Построение упорной электромеханической характеристики рэп в замкнутой системе
- •2.5 Расчет и выбор регуляторов скорости и тока и их нелинейных звеньев
- •3 Динамика сау рэп
- •3.1 Составление структурной схемы в соответствии с заданным порядком астатизма и функциональным назначением электропривода
- •3.2 Расчет переходных процессов в рэп
- •3.2.1 Составление дифференциальных уравнений в форме Коши и уравнений связи
- •3.2.2 Составление таблицы исходных расчетных данных для реализации стандартных программ построения переходных процессов в рэп
- •3.3 Оценка качества регулирования в различных режимах работы
- •4 Расчет цифрового электропривода – контура скорости в рэп
- •4.1 Определение периода дискретного времени управления в цифровом электроприводе
- •4.2 Составление функциональной и структурной схем цифрового электропривода
- •4.3 Синтез регулятора скорости в цифровом электроприводе на основе технического оптимума
- •4.4 Составление дискретной передаточной функции оптимального регулятора в соответствующем контуре
- •4.4.1 Составление дискретной передаточной функции замкнутой сау рэп по замкнутым звеньям
- •4.4.2 Составление дискретной передаточной функции замкнутой сау рэп по желаемой передаточной функции
- •4.5 Выбор цифровых датчиков скорости
- •4.6 Выбор средств сопряжения микропроцессора с измерительными преобразователями и исполнительными органами
- •4.7 Расчет переходных процессов по скорости в относительных единицах методом разложения в ряд Лорана
- •4.8 Оценка качества регулирования в цэп
- •5 Сравнение качества регулирования в аналоговой и цифровой сау рэп
- •Перечень ссылок
- •Приложение а а.1 Пуск в холостую
- •А.2 Наброс нагрузки
- •А.3 Сброс нагрузки
- •А.4 Генераторное торможение
- •Приложение б
- •Приложение в
4.2 Составление функциональной и структурной схем цифрового электропривода
Рисунок 4.1 – Функциональная схема цифрового электропривода
На рисунке обозначены: a[n]
– код задания для
;
ЦР – цифровой регулятор в контуре
скорости;
– сумматор
;
– код управляющего воздействия; y(t)
– аналоговый сигнал управляющего
воздействия; ЦАП – цифро-аналоговый
преобразователь; АЦП – аналогово-цифровой
преобразователь; НЧ – аналоговая
(непрерывная) часть цифрового
электропривода;
– период квантования;
– код ошибки;
– аналоговый сигнал обратной связи;
– код обратной связи; ОУ – объект
управления.
Рисунок 4.2 – Структурная схема цифрового электропривода
Рисунок 4.3 – Структурная схема РЭП в Z-преобразовании
4.3 Синтез регулятора скорости в цифровом электроприводе на основе технического оптимума
Синтез цифрового регулятора основан на оптимизации контуров управления аналоговых схем регулирования с дальнейшим преобразованием передаточных функций аналоговых регуляторов в передаточные функции цифрового регулятора на основании таблиц Z-преобразования.
Оптимизация аналоговых регуляторов осуществляется на основе идеи последовательной коррекции передаточной функции желаемой разомкнутой системы:
(4.4)
где
– передаточная функция непрерывной
неизменяемой части, в которую входят
двигатель, преобразователь и редуктор;
– передаточная функция желаемой
разомкнутой системы.
(4.5)
где
– передаточная функция замкнутого
контура тока, тогда
.
Желаемая передаточная функция разомкнутой системы составляется на основе технического оптимума:
(4.6)
Отсюда можно определить передаточную функцию регулятора скорости:
(4.7)
Таким образом регулятор скорости
представляет собой пропорциональное
звено системы автоматического управления
с коэффициентом передачи
.
Передаточная функция для разомкнутого контура тока имеет вид:
(4.8)
где
– передаточная функция регулятора
тока;
– передаточная функция тиристорного
преобразователя.
Передаточная функция разомкнутого контура тока составляется на основе технического оптимума:
(4.9)
Отсюда определяется передаточная функция регулятора тока:
(4.10)
Таким образом регулятор тока представляет собой ПИ-регулятор, состоящий из интегральной и пропорциональной части:
(4.11)
Определим частоты сопряжения для построения ЛАЧХ для полученных контуров скорости и тока:
(4.12)
Рисунок 4.4 – ЛАЧХ контуров тока и скорости
На рисунке обозначены: 1 – ЛАЧХ регулятора тока; 2 – ЛАЧХ регулятора скорости.
4.4 Составление дискретной передаточной функции оптимального регулятора в соответствующем контуре
Пользуясь таблицей Z-преобразований получим дискретную передаточную функцию для регуляторов скорости и тока:
(4.13)
Для программной реализации регуляторы тока и скорости необходимо представить в разностных уравнениях:
(4.14)
где
– выходной сигнал регулятора;
– входной сигнал регулятора.
(4.15)
Откуда получим:
.
Представим полученное выражение в
конечных разностях:
,
(4.16)
откуда
.
Полученное выражение позволяет получить
значение выходного сигнала регулятора
в любой момент времени
,
зная значение выходного сигнала в
предыдущий момент времени –
,
и значения входного сигнала –
и
.
Т.е. регулятор может быть реализован
программно.
Проведя аналогичные преобразования для регулятора скорости, получим следующее:
.
(4.17)