Моделирование процессов управления, определение и оценка показателей качества

Для моделирования переходных процессов системы управления электроприводом постоянного тока воспользуемся средой Simulink программного комплекса MatLab.

Схема собранная в комплексе MatLab выглядит следующим образом:

Рис. 3. Схема СУЭП для комплекса MatLab.

Отдельно отметим задатчик интенсивности. В нашей системе он является двупороговым, т.е. до напряжения 4.8 В скорость нарастания сигнала составляет 26 В/с, при переходе за напряжение 4.8 В скорость снижается до 6 В/с. Применение такого устройства обуславливается большой колебательностью возникающей из-за более медленного контура возбуждения.

Рис. 4. Схема задатчика интенсивности для комплекса MatLab

В ходе моделирования некоторые параметры быле немного скорректированны.

Результаты моделирования при изменении задания на скорость от нуля до величины 0.5 В выглядят следующим образом.

Рис. 5 Зависимость скорости и момента от времени.

Рис. 6 Зависимость напряжения на якоре и потока от времени

Видно что параметры переходного процесса удовлетворяют условиям задания и почти соответствуют парметрам технически оптимального процесса.

При изменении задания в верхних пределах диапазона скорости, т.е. от 9.5 до 10 В графики переходных процессов выглядят следующим образом:

Рис. 7 Зависимость скорости и момента от времени

Рис. 8 Зависимость напряжения на якоре и потока от времени

Из графиков видно что хотя напряжение на якоре и ток статора достаточно сильно колеблются, эти колебания взаимно компенсируют друг друга и колебания момента, а следовательно и скорости малы.

Проведём моделирование при изменении задания на скорость от нуля до максимального значения. При этом получаем следующие графики.

Рис. 9 Зависимость скорости и момента от времени

Рис. 10 Зависимость напряжения на якоре и потока от времени

На графиках чётко видно как изменяется ускорение двигателя при переходе скорости выше 120 рад/с. Так же видно как работает ограничение моента и как оно снижается при снижении потока, т.к. ограничение тока остаётся постоянным, а при уменьшении потока максимальный момент снижается.

Моделирование системы показало, что показатели качества регулирования соответствуют заданию. А именно перерегулирование не превышает 5%, а статическая ошибка равна нулю, так как система настроена с астатизмом по нагрузке.

Разработка принципиальной электрической схемы и выбор элементов