Предварительная настройка регулятора скорости

Расчет основных параметров и коэффициентов, необходимых для моделирования

По варианту выбираем двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) 2ПФ200МГУХЛ4; номинальная мощность Р_Н=22 кВт; номинальное напряжение U_Н=220 В. Паспортные данные двигателя:

Номинальное значение скорости вращения двигателя:

Максимальное значение скорости вращения двигателя:

КПД:

Сопротивление обмотки якоря при температуре 15⁰С:

Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при температуре 15⁰С:

Индуктивность двигателя:

Момент инерции двигателя:

Номинальный ток двигателя:

Номинальная угловая скорость двигателя:

Сопротивление двигателя в горячем состоянии:

Коэффициент ЭДС и электромагнитного момента при номинальном потоке возбуждения:

Постоянная времени якорной цепи:

1.3.Расчет момента инерции механической системы и канала обратной связи

Эквивалентный момент инерции электромеханической системы:

Коэффициент усиления в канале обратной связи:

1.4. Расчет силового преобразователя

Коэффициент передачи преобразователя:

.

Предварительная настройка регулятора скорости

Расчет П-регулятора

За показатель качества, который мы будем обеспечивать в электромеханической системе, примем относительное перерегулирование:

Принимаем пропорциональную (П) структуру регулятора.

Коэффициент пропорциональной части примем: k_Р=1.

На рисунке 3 представлена структурная схема электромеханической системы с П-регулятором и силовым преобразователем, описанным как пропорциональное звено.

Рисунок 3 – Структурная схема электромеханической системы с П-регулятором и силовым преобразователем, описанным как пропорциональное звено

Имитационная модель электромеханической системы в программной среде MATLAB Simulink приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Имитационная модель электромеханической системы

Рисунок 5 – Переходный процесс скорости вала двигателя электромеханической системы без фильтра на входе при единичном входном воздействии

Как видно из рисунка, переходный процесс скорости имеет большое перерегулирование:

Для его уменьшения установим на вход системы апериодический фильтр первого порядка с постоянной времени:

Данная величина постоянной принята для обеспечения перерегулирования по скорости не более 5 %.

Имитационная модель электромеханической системы с фильтром на входе приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Имитационная модель электромеханической системы с апериодическим фильтром на входе

Рисунок 7 – Переходный процесс скорости вала двигателя электромеханической системы с фильтром на входе при единичном входном воздействии

Как видно из рисунка, переходный процесс скорости имеет перерегулирование:

Для дальнейшего сравнения снимем также графики тока якоря ДПТ НВ, выходного напряжения входного фильтра и представим корневую плоскость динамической системы.

Рисунок 8 – Корневая плоскость системы

Рисунок 9 – Переходный процесс скорости двигателя электромеханической системы с фильтром на входе

Рисунок 10 – Переходный процесс тока якоря двигателя электромеханической системы с фильтром на входе

Рисунок 11 – Переходный процесс выходного напряжения входного фильтра электромеханической системы