4.8. Автоматическая система регулирования скорости

Функциональная схема системы приведена на рис. 4.13. Система содержит: ЗС – задатчик скорости; РС – регулятор скорости; РТ – регулятор тока; УМ – усилитель мощности; ДТ – датчик тока; М – двигатель постоянного тока (ОВ – обмотка возбуждения, – напряжение питания обмотки возбуждения); ОР – объект регулирования; ТГ – тахогенератор.

Рис. 4.13. Функциональная схема автоматической системы

регулирования скорости

Структурная схема системы показана на рис. 4.14. На схеме обозначено:

– сигнал задания;

ε – ошибка регулирования;

– передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора скорости;

Рис. 4.14. Структурная схема автоматической системы

регулирования скорости

, – коэффициент передачи и постоянная времени регулятора скорости;

– выходной сигнал регулятора скорости без учета ограничения;

– нелинейная характеристика, отражающая ограничение выходного сигнала регулятора скорости;

– максимального значение выходного сигнала регулятора скорости = 10В;

– передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора тока;

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

– выходной сигнал регулятора тока без учета ограничения;

– нелинейная характеристика, отражающая ограничение выходного сигнала регулятора тока;

– коэффициент передачи усилителя мощности;

u – выходное напряжение усилителя мощности;

r, – активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки двигателя;

i – ток якорной обмотки;

с – конструктивная постоянная двигателя;

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

– коэффициент передачи датчика тока;

– коэффициент передачи датчика скорости;

– нелинейная зависимость момента нагрузки от скорости, обусловленная трением;

- момент трения покоя;

, – коэффициенты пропорциональности;

- значение скорости, соответствующее минимуму момента трения;

M – электромагнитный момент двигателя;

нелинейная зависимость, моделирующая торможение двигателя за счет сил трения;

Исходные данные для расчета системы приведены в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Данные для расчетов автоматической системы регулирования скорости

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
, B	0,2	2	0 ,2	4	3	0,3	0,3	3
	8	8	20	10	20	20	20	20
, с	0,4	0,2	0,2	0,2	0,4	0,4	0,2	0,2
	5	5	2	2	3	5	5	5
, с	0,05	0,05	0,02	0,02	0,08	0,08	0,08	0,08
	30	30	25	25	25	25	25	25
r, Ом	0,5	0,5	0,4	0,4	2	2	1	1
L, мГн	25	25	8	8	160	160	80	80
с, Вс/рад	1	1	1	1	1	1	1	1
J, кгм2	0,5	0,5	1	1	0,5	0,5	0,2	0,2
, В/А	0,01	0,01	0,02	0,04	0,1	0,1	0,1	0,1
, Вс/рад	0,05	0,05	0,04	0,04	0,05	0,05	0,05	0,05
, Нм	20	20	10	10	10	10	25	25
, радс	5	5	5	5	6	6	6	6
, Нм/(радс)2	-4	-4	-2	-2	-1,6	-1,6	-4	-4
, Нм/(радс)2	0,25	0,25	0,2	0,2	0,16	0,16	0,5	0,5

Примечания:

1. В табл. 4.7 приведено значение , соответствующее рабочей точке системы. При составлении линеаризованной модели системы следует определить приближенную зависимость момента силы трения от приращений скорости.

2. Область устойчивости системы следует построить в плоскости параметров ( , r) или ( , J).

3. При оптимизации системы определите наилучшие в смысле минимума интегральной квадратичной оценки значения параметров ПИ-регулятора скорости и .

4. При исследовании динамических характеристик линеаризованной системы определите зависимости скорости и тока двигателя от напряжения задания и момента нагрузки.

5. Для нелинейной системы определите статические характеристики:

- зависимости скорости и ошибки регулирования от сигнала задания;

- зависимость тока двигателя от сигнала задания.

Контрольные вопросы

1. Объясните физическую сущность нелинейной зависимости момента сил трения от скорости.

2. Как различаются статические и динамические характеристики системы при малых (||<₀) и больших (||>₀) скоростях?

3. Как зависит ток двигателя от скорости в установившемся режиме и почему?

4. Как изменятся статические и динамические характеристики системы, если использовать в качестве регулятора скорости П-регулирующее устройство?

5. Какими способами можно уменьшить влияние нелинейной характеристики момента трения на свойства системы?