6. Моделирование замкнутой системы

Структурная схема замкнутой электромеханической системы представлена на рисунке.

-задающее воздействие, - напряжение обратной связи, - напряжение на выходе тахогенератора, - управляющее напряжение, У- усилитель, ТП- тир исторный преобразователь, Д- двигатель, ТГ- тахогенератор, Дел. – делитель напряжения, Р – редуктор, ПМ – производственный механизм, - момент сопротивления, - угловая частота вращения вала электродвигателя, - выходного вала редуктора, напряжение рассогласования определяется по формуле

(1)

Задающее напряжение подается от источника стабилизированного напряжения +15В, поэтому оно может изменяться в пределах от 0 до 15В. Напряжение обратной связи должно изменяться от 0 до 5В, что достигается с помощью делителя напряжения. При максимальном задающем напряжении должна обеспечиваться наибольшая частота вращения, которой соответствует максимальное значение напряжения обратной связи, поэтому максимальное напряжение рассогласования можно определить

Напряжение на выходе усилителя определяется из выражения

, (2)

где - коэффициент усиления усилителя. Усилитель составляется из двух каскадов (см. описание схемы электрической принципиальной ): DA1 и DA2, это необходимо для того, чтобы сформировать сигнал, имеющий обратную зависимость по отношению к сигналу рассогласования (см. временную диаграмму работы СИФУ). Для первого каскада выходное напряжение (напряжение рассогласования) определяется по формуле , а для второго каскада - , где и - коэффициенты усиления операционных усилителей с обратными связями, принимаются равными единице.

Максимальное значение напряжения рассогласования должно соответствовать минимальным углам отпирания тиристоров ( 30 эл. град. для нулевой схемы и 60 эл. град для мостовой схемы тиристорного преобразователя).

Для определения угла наклона ЛИН (линейно - изменяющегося напряжения) СИФУ определим зависимость :

, (3)

т.е. - для нулевой схемы и - для мостовой схемы.

Напряжение на выходе тиристорного преобразователя, зависящее от углов отпирания тиристоров, определяется для трехфазной нулевой схемы формуле

, (4)

где - это амплитудное значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора, - круговая частота питающего напряжения, - угол отпирания тиристоров. В нулевой схеме регулируется в пределах от 30 до 180 эл.град.

Для трехфазной мостовой схемы тиристорного преобразователя среднее значение напряжения находится по формуле , (4)

а значение углов отпирания тиристоров регулируют в пределах от 60 до 180 эл.град.

Таким образом, наибольшее значение напряжения на выходе тиристорного преобразователя для нулевой схемы достигается при =30 эл.град, а для мостовой схемы - при =60 эл.град.

При расчете тиристорного преобразователя необходимо построить график зависимости среднего напряжения от углов отпирания тиристоров , указать на нем значения и определить максимальные углы отпирания тиристоров .

Напряжение на выходе тахогенератора определяется по формуле

, (5)

где , (В/(рад/с))- крутизна выходной характеристики тахогенератора.

Коэффициент деления делителя определяется по формуле

,

где - максимальное напряжение обратной связи при максимальной частоте вращения , таким образом

(6).

Замкнутая электромеханическая система описывается системой уравнений (1)…(6).

Моделирование замкнутой системы производится по тому же алгоритму, но в начальных условиях задается не значение номинального напряжения, а задающее напряжение , а значение напряжения U вычисляется в цикле.

На основании моделирования замкнутого привода строится график переходного процесса , при скачкообразном изменении задающего воздействия от нуля до 3В.

Если полученный переходный процесс устанавливается в пределах

, то замкнутый привод считается устойчивым и процесс моделирования на этом можно считать оконченным.