Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. На основании исходных данных рассчитать недостающие параметры.
3. Исследовать внутренний контур тока, настроенный на технический оптимум. Рассчитать ПФ регулятора, построить переходные процессы и ЛАЧХ без регулятора и с ним. Сделать выводы.
4. Исследовать внешний контур скорости, настроенный на технический оптимум. Рассчитать ПФ регулятора, построить переходные процессы и ЛАЧХ без регулятора и с ним. Сделать выводы.
5. Исследовать внешний контур скорости, настроенный на симметричный оптимум. Рассчитать ПФ регулятора, построить переходные процессы и ЛАЧХ без регулятора и с ним. Сделать выводы.
6. Определить параметры ПИ-регуляторов, реализованных на операционном усилителе, емкости и сопротивлений.
7. Составить отчет по работе.
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Исходные данные.
Силовая часть электропривода представляет собой систему тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением.
Номинальные напряжения, ток, момент и скорость двигателя:
UНОМ=220 В, IНОМ=21 А, МНОМ=23,5 Н·м, ωНОМ=162 рад/с.
Сопротивление и индуктивность якоря и момент инерции двигателя:
RЯ=1,8 Ом, LЯ=0,019 Гн, J=0,05 кг·м2.
Коэффициент усиления и постоянная времени преобразователя:
kП=25, ТП=Тμ=0,005 с.
Передаточный коэффициент тахогенератора (обратная связь по скорости):
kТГ= kОС=0,035 В·с/рад.
Передаточный коэффициент обратной связи по току:
kОТ =0,16 В/А.
Решение.
1) Рассчитаем недостающие параметры.
Коэффициент ЭДС kЕ:
,
В·с.
Коэффициент момента kМ:
,
Н·м А-1.
Электромагнитная постоянная времени двигателя:
с.
Механическая постоянная времени двигателя:
с.
Вспомогательный коэффициент k0:
,
А/В.
2) Настроим внутренний контур тока на технический оптимум. Передаточная функция регулятора тока согласно (9):
.
Передаточная функция замкнутого контура, согласно (11):
.
Исследование внутреннего контура с регулятором и без, осуществляется самостоятельно, путем построения переходных процессов и логарифмических амплитудно-частотных характеристик.
3) Настроим внешний контур скорости на технический и симметричный оптимум. Передаточная функция регулятора скорости, настроенного на ТО, согласно (13):
.
Передаточная функция регулятора скорости, настроенного на СО, согласно (16):
.
4) Исследуем систему управления электропривода. На рис.8 представлены переходные процессы системы ( 1 – без регулятора скорости, 2 – с регулятором, настроенным на ТО, 3 – с регулятором, настроенным на СО). На рис.9 соответственно представлены логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ). По построенным графикам определяются все характеристики и делаются выводы о влиянии на качество процессов регуляторов, настроенных на технический и симметричный оптимум.
Рис.8. Переходные процессы внешнего контура скорости
Рис.9. ЛАЧХ внешнего контура скорости
5) Определим параметры ПИ-регуляторов.
Параметры усилительного и интегрирующего звеньев ПИ-регулятора тока, равны соответственно: kП=0,495, ТИ=0,022. Зададимся значением емкости С=1 мкФ, тогда с учетом (18):
кОм,
кОм.
Параметры усилительного и интегрирующего звеньев ПИ-регулятора скорости, равны соответственно: kП=11,094, ТИ=1,8·10-3. Зададимся значением емкости С=0,5 мкФ, тогда с учетом (18):
кОм,
кОм.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
|
№ |
UНОМ |
IНОМ |
МНОМ |
ωНОМ |
RЯ |
LЯ |
J |
kП |
ТП |
kОС |
kОТ |
|
1 |
60 |
2,86 |
0,39 |
314 |
0,46 |
0,02 |
15,3·10-4 |
25 |
0,009 |
0,016 |
1,17 |
|
2 |
60 |
2,27 |
0,49 |
209 |
0,94 |
0,038 |
15,3·10-4 |
50 |
0,008 |
0,024 |
1,47 |
|
3 |
110 |
1,53 |
0,39 |
314 |
1,48 |
0,069 |
15,3·10-4 |
25 |
0,009 |
0,016 |
2,18 |
|
4 |
110 |
1,22 |
0,49 |
209 |
3,0 |
0,129 |
15,3·10-4 |
50 |
0,009 |
0,024 |
2,73 |
|
5 |
60 |
4,57 |
0,65 |
314 |
0,23 |
0,013 |
20,4·10-4 |
25 |
0,011 |
0,016 |
0,73 |
|
6 |
60 |
2,72 |
0,585 |
209 |
0,52 |
0,032 |
20,4·10-4 |
50 |
0,012 |
0,024 |
1,23 |
|
7 |
110 |
2,46 |
0,65 |
314 |
0,765 |
0,043 |
20,4·10-4 |
25 |
0,011 |
0,016 |
1,36 |
|
8 |
110 |
1,46 |
0,585 |
209 |
1,74 |
0,108 |
20,4·10-4 |
50 |
0,012 |
0,024 |
2,28 |
|
9 |
60 |
5,6 |
0,81 |
314 |
0,284 |
0,01 |
35,7·10-4 |
25 |
0,007 |
0,016 |
0,60 |
|
10 |
60 |
4,3 |
0,97 |
209 |
0,645 |
0,02 |
35,7·10-4 |
50 |
0,006 |
0,024 |
0,78 |
|
11 |
110 |
3,05 |
0,91 |
314 |
0,945 |
0,034 |
35,7·10-4 |
25 |
0,007 |
0,016 |
1,09 |
|
12 |
110 |
2,33 |
0,97 |
209 |
2,2 |
0,068 |
35,7·10-4 |
50 |
0,006 |
0,024 |
1,43 |
|
13 |
110 |
8,2 |
2,96 |
262 |
0,237 |
0,015 |
135·10-4 |
25 |
0,013 |
0,019 |
0,41 |
|
14 |
110 |
5,0 |
2,92 |
157 |
0,605 |
0,042 |
135·10-4 |
50 |
0,014 |
0,032 |
0,67 |
|
15 |
220 |
4,1 |
2,96 |
262 |
0,85 |
0,061 |
135·10-4 |
25 |
0,014 |
0,019 |
0,81 |
|
16 |
220 |
2,5 |
2,92 |
157 |
2,38 |
0,168 |
135·10-4 |
50 |
0,014 |
0,032 |
1,33 |
|
17 |
110 |
19,2 |
6,25 |
262 |
0,147 |
0,006 |
408·10-4 |
25 |
0,008 |
0,019 |
0,17 |
|
18 |
110 |
13,0 |
7,15 |
157 |
0,42 |
0,016 |
408·10-4 |
50 |
0,008 |
0,032 |
0,26 |
|
19 |
220 |
9,5 |
6,25 |
262 |
0,58 |
0,066 |
408·10-4 |
25 |
0,023 |
0,019 |
0,35 |
|
20 |
220 |
6,4 |
7,15 |
157 |
1,7 |
0,027 |
408·10-4 |
50 |
0,003 |
0,032 |
0,52 |
|
21 |
110 |
36,6 |
12,5 |
262 |
0,06 |
0,003 |
662·10-4 |
25 |
0,010 |
0,019 |
0,09 |
|
22 |
110 |
18,2 |
10,4 |
157 |
0,192 |
0,012 |
662·10-4 |
50 |
0,013 |
0,032 |
0,18 |
|
23 |
220 |
12,6 |
10,7 |
262 |
0,435 |
0,014 |
662·10-4 |
25 |
0,006 |
0,019 |
0,26 |
|
24 |
220 |
18,2 |
12,5 |
157 |
0,239 |
0,023 |
662·10-4 |
50 |
0,019 |
0,032 |
0,18 |
|
25 |
220 |
27,2 |
19,4 |
262 |
0,39 |
0,009 |
127·10-4 |
50 |
0,005 |
0,019 |
0,12 |