Моделирование внутреннего контура на со

fт

I_я

U _TO

Расчет внешнего контура на мо

Внешний контур:

-

Объектом управления для внешнего контура является весь оптимизированный на МО внутренний контур плюс механическая часть.

Рассмотрим П-регулятор для внешнего контура, т.е.:

Тогда передаточная функция разомкнутой САР для внешнего контура будет следующей:

Передаточная функция для замкнутой САР будет иметь вид:

Фильтр Баттерворта 3-го порядка в зависимости от малой некомпенсируемой постоянной времени следующий:

Приравнивая коэффициенты при соответствующих степенях p получим следующие равенства:

Все равенства одинаковы и из любого получается:

Соответственно передаточная функция оптимизированного на МО внешнего контура следующая:

Передаточная функция по нагрузке М_с получается не астатической, а статической :

В статике при р=0 получаем :

Т.е. существует статическая связь между нагрузкой Мс и выходной величиной ω- чем больше нагрузка М_с, тем больше и статическая ошибка по выходной величине ω.

Моделирование внешнего контура на мо

f_T

I_я

U _TO

Расчет внешнего контура на со

Внешний контур:

-

Как и при настройке внешнего контура на МО, объектом управления для внешнего контура на СО является весь оптимизированный на МО внутренний контур плюс механическая часть.

Рассмотрим ПИ-регулятор:

Тогда передаточная функция разомкнутой САР для внешнего контура будет иметь вид:

Передаточная функция для замкнутой САР будет следующей:

В результате получили передаточную функцию 4-го порядка, т.к. p⁴ , следовательно, нужно сравнивать коэффициенты при степенях p с соответствующими коэффициентами при степенях p фильтра Баттерворта 4-го порядка, передаточная функция которого имеет вид:

Приравнивая коэффициенты при соответствующих степенях p получим следующие равенства:

Из 4-го равенства найдем :

Очевидно, что первые три равенства равны и из любого находим k_рс:

Соответственно передаточная функция оптимизированного на СО внешнего контура следующая:

,

,

которая отличается от соответствующей передаточной функции фильтра Баттерворта наличием в числителе форсирующего звена. Для устранения такого перерегулирования задающий сигнал подают на вход регулятора внешнего контура не непосредственно, а через сглаживающий фильтр в виде апериодического звена 1-го порядка с передаточной функцией:

Моделирование внешнего контура на со

Расчет узла токоограничения

Ток якоря определяется величиной управляющего сигнала, поступающего на регулятор тока. При U_ДТ< Uто рассогласование на входе регулятора тока положительное (E_РТ = Uто - U_ДТ), регулятор тока увеличивает свой выходной сигнал, соответственно увеличивается напряжение тиристорного преобразователя и расчет тока I_Я ( и обороты двигателя ). И наоборот при U_ДТ> Uто напряжение тиристорного преобразователя уменьшается, соответственно уменьшается и ток I_Я (обороты двигателя снижаются). Отсюда следует, что для ограничения тока по максимальной величине (соответственно и ограничение вращающего момента двигателя) должно производится при следующем условии U_ДТ = Uто при I_Я = I_{Я MAX} .

В нашем случае U_{ДТ MAX} = U_СХ = 10 (В). Значит характеристика нелинейного узла токоограничения будет следующая :

Данный нелинейный узел токоограничения пропускает входной сигнал U_РС один к одному, а при U_РС> U_СХ U_ТО ограничивается значением U_СХ. Если при большой нагрузке или при пуске ДПТ ток якоря I_Я хоть немного превысит значение I_{Я MAX ,} то при U_ДТ станет большим U_СХ на входе регулятора тока будет отрицательный сигнал, тиристорный преобразователь будет снижать U_Я и I_Я будет уменьшатся до I_{Я MAX} . При равенстве I_Я = I_{Я MAX} вход регулятора тока будет равен 0, а его выход не меняется. Если вал двигателя заклинит, то в идеальном случае срабатывания токоограничителя, двигатель остановится без механической поломки. При этом к якорной цепи будет приложено небольшое напряжение и у заторможенного двигателя по якорной цепи будет пробегать ток I_Я равный I_{Я MAX}. Это вполне вероятно, т.к. внутренний контур настроен на МО и лучшим образом отрабатывает управляющий сигнал Uто поступающий на внутренний контур тока.