10. Типовая спрк. Синтез регуляторов тока и скорости с настройкой на «мо» в системах тп-д, тв-г-д (ттв≠0).

В связи с расширением использования полупроводниковой техники управ­ления и созданием унифицированных блочных систем регуляторов (УБСР), пред­назначенных для управления электроприводами, практический интерес представ­ляет последовательная коррекция контуров регулирования. При подчиненном регулировании координат система электропривода раз­деляется на группы звеньев, в каждой из которых, как правило, имеется только одна большая постоянная времени. Каждая из таких групп звеньев включается в контур регулирования со своими регулятором и обратной связью. В результате система получается многоконтурной, причем каждый последующий контур охва­тывает предыдущий. Выходные величины регуляторов внешних контуров регу­лирования оказываются входными для внутренних контуров регулирования.

Требуемые показатели качества регулирования в оптимизированном кон­туре (колебательность и перерегулирование) обеспечиваются выбором отношения постоянных времени а, а быстродействие определяется только величиной суммарной некомпенсированной постоянной времени Т_μ .

где — суммарная некомпенсированная постоянная времени контура регулирования.

а=Т₀ /Т_μ=2

При а=2 обеспечивается время регулирования, то есть когда регулируемая переменная первый раз достигает установившейся величины, t_p1 = 4,7 Т_μ при пе­ререгулировании меньшем 5 %. Полученный оптимум принято называть «техни­ческим» или «модульным».

Синтез регулятора тока:

При синтезе регулятора тока пренебрегаем влиянием внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, что сказывается на точности регулирования тока, незна­чительно влияет на динамические показатели, но существенно упрощается синтез регулятора. При этом передаточная функция объекта регулирования КРТЯ примет вид:

Желаемая передаточная функция разомкнутого КРТЯ:

Передаточная функция регулятора тока:

то есть получена передаточная функция ПИ-регулятора:

с постоянной времени интегрирования:

и коэфф. усиления пропорциональной части:

K_ут=Т_я /Т_ит

Параметры элементов и передаточной функции регулятора тока связаны следующими соотношениями:

Т_ит=R_зтС_ост

К_ут=R_ост /R_зт

Т_я=R_остС_ост

Синтез регулятора скорости:

В соответствии с рис. 3 объект регулирования скорости состоит из замкну­того контура регулирования тока якоря и механического звена электропривода и имеет передаточную функцию:

где Т_м=(R_яΣ×J_Σ)/c² — электромеханическая постоянная времени электропривода;

—постоянная двигателя, В×с;

R_я.д — активное сопротивление якорной цепи двигателя, Ом.

Т_м=(3,3×0,12)/0,77²=0,67 с

Преобразуя передаточную функцию объекта регулирования скорости, пренебрегая членом, содержащим р² вследствие малости его коэффициента, в передаточной функции замкнутого КРТЯ:

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура регулирования скорости имеет вид:

,

где а_с=Т_ос /Т_μс — отношение постоянных времени в оптимизированном КРС.

Передаточная функция регулятора скорости:

Таким образом, получен пропорциональный регулятор скорости с коэфф. передачи:

,

где R_оос и R_зс — соответственно сопротивления резисторов цепи обратной связи и задающего входа усилителя (рис. 6).

Коэфф. обратной связи приводится к цепи задающего сигнала:

К_ос=К_BRR_зс /R_ос ,

где К_BR=U_BR /ω_дв — передаточный коэфф. тахогенератора.

Для определения величины К_ос необходимо задаться наибольшим входным напряжением задания по скорости U_зс.max , соответствующим заданной величине скорости идеального холостого хода двигателя. Эти параметры связаны между собой следующим соотношением:

U_зс.max=K_осω₀

Уравнение статической электромеханической характеристики в системе подчиненного регулирования координат получим исходя из условия равенства напряжений задания по току якоря U_зт=(U_зс-К_осω)W_pc(p) и обратной связи U_от=К_отI_я на входе регулятора тока. Тогда

, или

,

а в случае настройки обоих контуров регулирования на “модульный оптимум”, то есть при а_с=а_т=а=2, выражение примет вид:

Еще раз отмечаем, что контуры регулирования в системах подчиненного регулирования координат по управляющему воздействию являются астатическими, т.е. ошибки регулирования координат равны нулю (при М_с=0 ω₀=U_зс /К_ос=const и при Е_дв=сω=0 I_стоп=U_зт.max /К_от=const).

При действии возмущающего воздействия появляется статическая ошибка регулирования по скорости:

Статические электромеханические характеристики привода оптимизиро­ванного методом последовательной коррекции и настроенные на «модульный оп­тимум» приведены на рис. 8.

Синтез регулятора тока ТВ-Г-Д

Передаточная функция объекта регулирования КРТЯ

Желаемая передаточная функция разомкнутого КРТЯ

Определим коэффициент обратной связи по току

В/А

Где Uзтmах – наибольший задающий сигнал (наибольшее выходное напряжение задатчика интенсивности)

Определим постоянную интегрирования

Где - суммарная нескомпенсированная постоянная времени

Передаточная функция регулятора тока в абсолютных единицах

Коэффициент усиления пропорциональной части

Регулятор скорости синтезируется так же, как и в ТП-Д.