Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Копия Контр ТАУ

.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
01.03.2016
Размер:
586.75 Кб
Скачать

2.СИНТЕЗ СИСТЕМ ПОДЧИНЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Структурная схема трехконтурной системы подчиненного регулирования

2.1 Трехконтурная система подчиненного регулирования

Для рассматриваемых электроприводов классической является трехконтурная СПР тока возбуждения, тока якорной цепи и скорости двигателя, применяемая к одномассовому объекту регулирования

2.1.1 Контур тока возбуждения.

Структурная схема контура тока возбуждения

Обозначим передаточную функцию регулятора тока возбуждения Wр.т.в(p). Некомпенсируемую постоянную времени принимаем равной постоянной времени возбудителя, т. е. Тμ = Тв = 0,01с, что справедливо при безынерционном датчике и регуляторе.

Передаточная функция разомкнутого контура тока возбуждения:

, (32)

где kо.т.в – коэффициент обратной связи по току возбуждения; , где Uз.т.в – напряжение задания по току возбуждения, равное номинальному напряжению управления; Iв.н – номинальный ток возбуждения генератора.

. (33)

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура [7]:

. (34)

Приравниваем желаемую и реальную передаточные функции разомкнутого контура:

. (35)

Сократив обе части на , находим передаточную функцию регулятора:

, (36)

где .

Полученный регулятор пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор).

. (37)

. (38)

Передаточная функция замкнутого контура тока возбуждения:

; (39)

; (40)

. (41)

Обозначим некомпенсируемую постоянную времени второго контура: 2Тμ = Тμ2 = 0,02 с.

2.1.2 Контур тока якорной цепи.

Структурная схема замкнутого контура тока якорной цепи

Обозначим передаточную функцию регулятора тока якорной цепи Wр.т (p). Для синтеза регулятора тока пренебрегаем обратной связью по ЭДС двигателя (в дальнейшем мы учтем ее действие при помощи коррекции по ЭДС), тогда передаточная функция разомкнутого контура:

(42)

где kо.т – коэффициент обратной связи по току якорной цепи, , где Uзт – напряжение задания по току якорной цепи, равное номинальному напряжению управления; Iстоп – стопорный ток якоря двигателя.

. (43)

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

. (44)

Приравниваем желаемую и реальную передаточные функции разомкнутого контура:

. (45)

Находим передаточную функцию регулятора:

, (46)

где .

Полученный регулятор пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор).

, (47)

. (48)

Передаточная функция замкнутого контура:

; (49)

; (50)

. (51)

Обозначим 2Тμ2 = Тμ3 = 0,04 с как некомпенсируемую постоянную времени третьего контура.

2.1.3 Контур скорости.

Обозначим передаточную функцию регулятора скорости Wр.с (p).

Структурная схема замкнутого конура скорости

При синтезе регулятора скорости мы пренебрегаем воздействием по упругому моменту.

Передаточная функция разомкнутого контура скорости:

, (52)

где kо.с – коэффициент обратной связи по току якорной цепи, (где Uз.с – напряжение задания по скорости двигателя, равное номинальному напряжению управления, – номинальная угловая скорость двигателя).

. (53)

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

. (54)

Приравниваем желаемую и реальную передаточные функции разомкнутого контура:

. (55)

Находим передаточную функцию регулятора:

. (56)

Полученный регулятор пропорциональный (П-регулятор).

(57)

Передаточная функция замкнутого контура скорости:

; (58)

; (59)

. (60)

Учтем существующую обратную связь по ЭДС двигателя. Внутренний контур объекта регулирования необходимо компенсировать вводом аналогичной обратной связи, но с противоположным знаком. Передаточная функция компенсирующей положительной обратной связи при подаче ее на регулятор тока возбуждения:

. (61)

Уточненная передаточная функция замкнутого контура тока возбуждения, в соответствии с формулой (31):

; (62)

; (63)

; (64)

; (65)

. (66)

Таким образом, вводится положительная обратная связь по скорости и ее первой и второй производным с соответствующими коэффициентами.

2.2 Двухконтурная система подчиненного регулирования

Для увеличения быстродействия системы сократим число контуров. Вместо трехконтурной системы рассмотрим двухконтурную систему подчиненного регулирования тока якорной цепи и скорости.

Структурная схема двухконтурной системы подчиненного регулирования

2.2.1. Контур тока якорной цепи:

Структурная схема контура тока

Обозначим передаточную функцию регулятора тока якорной цепи Wр.т (p). Некомпенсируемую постоянную времени принимаем равной постоянной времени возбудителя, т. е. Тμ = Тв = 0,01 с, что справедливо при безинерционном датчике и регуляторе.

Пренебрегаем обратной связью по ЭДС, тогда передаточная функция разомкнутого контура:

(67)

где kо.т – коэффициент обратной связи по току якорной цепи; , где Uз.т – напряжение задания по току якорной цепи, равное номинальному напряжению управления; Iстоп – стопорный ток якоря двигателя.

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

(68)

Приравниваем желаемую и реальную передаточную функцию разомкнутого контура:

. (69)

Находим передаточную функцию регулятора:

, (70)

где . (71)

Полученный регулятор пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-регулятор).

Передаточная функция замкнутого контура:

; (72)

, (73)

. (74)

Обозначим некомпенсируемую постоянную времени второго контура: 2Тμ = Тμ2.

2.2.2 Контур скорости:

Структурная схема контура скорости

В одномассовой системе нет сумматора 2. А так как результаты синтеза одномассовой системы мы затем распространяем на двухмассовую ЭМС, то фактически существует внутреннее возмущающее воздействие по упругому моменту. Им при синтезе регулятора скорости мы пренебрегаем и в дальнейшем должны учесть при помощи коррекции по упругому моменту.

Передаточная функция разомкнутого контура скорости:

, (75)

где kо.с – коэффициент обратной связи по угловой скорости двигателя; , где Uз.с – напряжение задания по скорости двигателя, равное номинальному напряжению управления; д.н – номинальная угловая скорость двигателя. Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

. (76)

Приравниваем желаемую и реальную передаточную функцию разомкнутого контура:

. (77)

Находим передаточную функцию регулятора:

. (78)

Полученный регулятор пропорциональный (П-регулятор).

(79)

Передаточная функция замкнутого контура скорости:

; (80)

(81)

.

Учтем существующую обратную связь по ЭДС двигателя. Внутренний контур объекта регулирования необходимо компенсировать вводом аналогичной обратной связи, но с противоположным знаком. Передаточная функция компенсирующей положительной обратной связи при подаче ее на регулятор тока якорной цепи:

; (82)

. (83)

Учтем внутреннюю обратную связь по упругому моменту. Передаточная функция компенсирующей положительной обратной связи упругого момента, заводимая на регулятор скорости:

. (84)

Уточненная передаточная функция замкнутого контура тока якорной цепи:

; (85)

(86)

. (87)

20