- •Аннотация
- •Введение
- •Техническое задание на электропривод
- •Обоснование выбора электродвигателя
- •Описание и работа электропривода
- •Математическая модель и система уравнений электропривода аво
- •Описание работы модели
- •Система автоматического управления
- •Модель двигателя
- •Модель вентиляторной нагрузки
- •Модель охлаждения денормализата
- •Результаты моделирования при законе частотного управления
- •Программа для контроллера
Описание работы модели
Модель, представленная на рис.2., состоит из следующих блоков:
-
Система автоматического управления;
-
Модель двигателя;
-
Модель вентиляторной нагрузки;
-
Модель охлаждения денормализата.
Система автоматического управления
Система автоматического регулирования представляет совокупность блоков управляющих двигателем и отрабатывающих возмущения. Она представлена на рис.11.
Рис. 11. Структурная схема системы автоматического регулирования
Сигнал от задатчика интенсивности поступает на апериодическое звено. Оно фильтрует сигнал с датчика и сглаживает сигнал задания по скорости. Затем сигнал поступает на блок ограничения, в котором он “ограничивается”. Выходом блока ограничения является сигнал задания по частоте. В цепь обратной связи включен блок Constant1, который задает постоянное значение напряжения, пропорциального температуре, поддерживаемой в системе. Это значение сравнивается с сигналом от датчика температуры (Constant) и формируется ошибка управления. Блок Step (ступень) предназначен для того, чтобы схема включалась после разгона двигателя, т.е. через 3,8 сек.
В качестве регулятора скорости используем ПИ – регулятор. Регулятор настраивается на технический оптимум. Это значит, что перерегулирование не должно превышать 5 %, этой настройке соответствует соотношение: - равная наибольшей постоянной времени.
Электромеханическая постоянная времени находится при помощи моделирования в программе MatLab процесса прямого пуска асинхронного двигателя. График скорости апроксимируется переходным процессом, соответствующим апериодическому звену первого порядка. Общее время разгона во время наброса нагрузки составляет 3 с, следовательно, можно принять электромеханическую постоянную времени равной 0,2 с.
Для расчета параметров регулятора скорости, контур регулирования можно представить следующей передаточной функцией, рис.12.
При увеличении или уменьшении нагрузки на приводе вентилятора, с реле тока, снимается напряжение отрицательной обратной связи, которое после преобразования на блоке преобразования сигналов, в виде выпрямленного стабилизированного сигнала, поступает на преобразователь частоты и соответственно уменьшает или увеличивает частоту вращения двигателя.
Рис. 12. Контур регулирования
В этом контуре коэффициент усиления рассчитывается по формуле:
,
где – сигнал на выходе, – сигнал на входе.
В силу малой постоянной времени преобразователя частоты и единичным коэффициентом усиления двигателя, преобразователь частоты и двигатель объединяем в один блок с передаточной функцией
Постоянная времени для АВО:
- суммарный момент инерции АД и вентилятора, кг·м2
Передаточная функция вентилятора:
Коэффициенты усиления:
Передаточная функция разомкнутого контура:
В целях компенсации наибольшей постоянной времени постоянную времени регулятора принимаем равной постоянной времени вентилятора: c.
Тогда:
Передаточная функция замкнутого контура:
Характеристическое уравнение для критерия Т.О. имеет вид:
Т.о. в нашем случае замкнутый контур будет отвечать критерию технического оптимума, если
Коэффициент передачи регулятора:
Следовательно передаточная функция ПИ-регулятора имеет вид: