Разработка алгоритма управления и расчёт параметров элементов структурной схемы

 

В качестве системы управления выбираем систему подчинённого регулирования координат с тремя контурами: контур тока, контур скорости первой массы, контур с гибкой обратной связью по скорости второй массы.

Так как из расчётов приведенных ранее видно что:

Тэ и Тм отличаются не очень значительно, то придётся использовать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя.

Контур тока.

Контур тока будем настраивать на симметричный оптимум. В качестве малой не скомпенсированной постоянной времени принимаем постоянную времени двигателя тиристорного преобразователя.

 

Т = Тп = 0.002 с.

 

Исходя из того что по условию задания на курсовой проект в качестве преобразователя используется ТП, то примем постоянную времени Тп=0,002с, что соизмеримо с Тэ, тогда ТП представляем инерционным звеном с передаточной функцией

 

 

Структурная схема контура тока представлена на рис 1.

 

Uзт I

 

 

Рис 1.

 

Коэффициент обратной связи по току:

Кот = Uзт мах / Iмах = 0.1

Коэффициент усиления преобразователя

 

Кп = Uп / Uзт = 70/10 = 7

 

При настройке на технический оптимум желаемая передаточная функция разомкнутого контура равна:

 

;

 

где = 2

Передаточная функция разомкнутого контура

 

 

Передаточная функция регулятора тока

 

 

Получили ПИ - регулятор тока.

Постоянная времени полученного регулятора тока Трт = 7.1 мс

Передаточная функция замкнутого контура тока

 

 

Контур скорости

Имея ввиду то что Ту = 0.0158 с, а 4Т = 4*0.002 = 0.008 с

Можно сказать что Ту>>4Т

Следовательно при расчёте контура скорости можно пренебречь влиянием обратной связи по упругому моменту. Структурная схема контура скорости имеет вид: (рис 2).

 

Рис 2.

 

Коэффициент обратной связи по скорости:

 

Кос =  = 0.159

 

Для стабилизации скорости применим ПИ-регулятор, который устранит статическую ошибку. Тогда желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости первой массы:

 

 

Передаточная функция разомкнутого контура скорости:

 

 

Тогда передаточная функция регулятора скорости первой массы будет:

 

 

Получили ПИ - регулятор скорости

Контур скорости второй массы

Для того чтобы уменьшить влияние упругой связи двух массовой системы на работу электропривода и демпфирования упругих колебаний введём гибкую обратную связь по скорости (ускорению) второй массы. Таким образом на регулятор скорости будет подаваться не только задание на скорость и сигнал обратной связи по скорости первой массы, но и сигнал гибкой обратной связи по скорости второй массы. Действие этой гибкой связи можно расценивать как искусственное увеличение .

Структурная схема контура представлена на рис 3:

 

Uзс W2

 

 

Рис 3

 

Передаточная функция гибкой обратной связи

 

Wгс = - То*Р

 

Для нормальной работы системы необходимо привести сигнал гибкой ОС к сигналу задания на скорость. Для этого в цепь гибкой ОС необходимо ввести коэффициент ОС по скорости первой массы.

 

Wгс = - То*Р*Кос

 

Для определения То надо задаться величиной о и подставить её в формулу:

 

 

Примем j = 5.8 Получим To = 0,235 Результаты моделирования.

 

Рис.4. Момент сопротивления

 

Рис.5. Скорость второй массы без гибкой обратной гибкой ОС.

 

Рис.6. Напряжение с ТП и сигнал управления.

 

Рис.7. Зависимость тока от времени.

 

Рис.8. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 10в

 

Рис.9. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 10в (увеличено)

 

Рис.10. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 1в

 

Рис.11. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 1в (увеличено)