4.7. Автоматизированный электропривод постоянного тока

Функциональная схема системы показана на рис. 4.11. Система содержит: ЗН – задатчик напряжения; РН – регулятор напряжения; РТ – регулятор тока; УМ – усилитель мощности; М – двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ОВ – обмотка возбуждения; – напряжение питания обмотки возбуждения); ДТ – датчик тока; ДН – датчик напряжения; Ф – сглаживающий фильтр; ОР – объект регулирования.

Рис. 4.11. Функциональная схема автоматизированного

электропривода постоянного тока

Структурная схема системы приведена на рис. 4.12. На схеме обозначено:

– сигнал задания;

ε – ошибка регулирования;

– статическая характеристика пропорционального регулятора напряжения;

- коэффициент передачи регулятора напряжения;

- максимальное значение выходного напряжения пропорционального регулятора напряжения;

Рис. 4.12. Структурная схема автоматизированного электропривода

постоянного тока

- передаточная функция сглаживающего фильтра;

- постоянная времени фильтра;

– передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора тока;

, – коэффициент передачи и постоянная времени пропорционально-интегрального регулятора тока;

– выходной сигнал регулятора тока без учета ограничения выходного напряжения;

– нелинейная характеристика, отражающая ограничение выходного сигнала регулятора тока;

– выходной сигнал регулятора тока с учетом ограничения;

– коэффициент передачи усилителя мощности;

– выходное напряжение усилителя мощности;

r, L – активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки двигателя;

i – ток двигателя;

c – конструктивная постоянная двигателя;

J – момент инерции механической нагрузки, приведенный к валу двигателя;

 – угловая скорость вращения вала двигателя;

M() – зависимость момента нагрузки от скорости;

– начальное значение момента нагрузки;

 – коэффициент пропорциональности;

– коэффициент обратной связи по току;

– коэффициент обратной связи по напряжению.

Исходные данные для расчета системы приведены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Данные для расчетов автоматизированного электропривода постоянного тока

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
, B	5	5	7,7	6	6	8	5	4
	1,5	1,8	2	2	1,5	1,5	1.5	1,5
	0,005	0,01	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01	0,01
	0,5	0,5	0,4	0,25	0,6	0,5	0,4	0,4
, с	0,01	0,025	0,05	0,05	0,02	0,05	0,02	0,02

Окончание табл. 4.6

	40	40	45	50	50	50	40	40
r, Ом	0,08	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,05	0,1
L, мГн	2	5	10	5	4	5	4	3
с, Вс/рад	3	2	3	2	2,5	3	2	2
J, кгм2	2	1	1,5	1,5	2	2	0,8	1
, В/А	0,075	0,05	0,05	0,025	0,05	0,05	0,05	0,06
	0,025	0,025	0,02	0,02	0,02	0,02	0,04	0,04
, Нм	10	5	5	25	5	5	5	3
, Нм/(радс)2	0,1	0,05	0,05	0,025	0,05	0,05	0,05	0,06

Примечания:

1. В табл. 4.6 приведены значения и , соответствующие рабочей точке.

2. Область устойчивости системы постройте в плоскости параметров , .

3. При оптимизации линеаризованной системы определите наилучшие по критерию минимума интегральной квадратичной оценки значения параметров ПИ-регулятора тока и .

4. При расчетах и моделировании линеаризованной системы определите динамические характеристики для скорости , тока i и напряжения u в зависимости от напряжения задания и момента нагрузки .

5. Для нелинейной системы определите статические характеристики:

• зависимости скорости  и тока i от напряжения задания при различных значениях ;

• зависимости напряжения u, тока i и скорости  от момента нагрузки при различных значениях .

Контрольные вопросы

1. Какую роль в системе играют нелинейности типа «ограничение» на выходах регуляторов напряжения и тока?

2. От чего зависит установившееся значение тока в системе?

3. Проанализируйте процессы в нелинейной системе при больших изменениях сигнала задания и момента нагрузки.

4. Как изменятся свойства системы, если в качестве регулятора напряжения использовать ПИ-регулирующее устройство?

5. Какое влияние оказывает коэффициент  на статические и динамические характеристики системы?