Расчёт устойчивости и качества регулирования системы автоматического регулирования электропоезда постоянного тока, страница 5

1	Напряжение на коллекторе, В	Uдн	750
2	Ток якоря, А	Iян	350
3	Частота вращения, об/мин	nн	800
4	Число главных полюсов	2Pп	4
5	Число витков полюсной катушки	wв	58
6	Число параллельных ветвей обмотки якоря	2aя	4
7	Сопротивление обмоток якоря и дополнительных полюсов, Ом	(rя+rдп)	0,05
8	Сопротивление обмоток главных полюсов, Ом	rв	0,1
9	Геометрические размеры сердечников полюсов, м: длина, ширина, высота.	lп bп hп	0,3 0,15 0,06
10	Геометрические размеры остова, м: - осевая длина, - толщина по радиусу, - длина полюсной дуги.	h0 s0 lm	0,6 0,05 0,75
11	Конструкционный коэффициент электропривода, 1/с (км/ч)	Cv	185,0

Суммарное сопротивление цепи якорей ТЭД:

[Ом]

 Ом,

Суммарная индуктивность цепи якоря:

Индуктивность обмотки якоря:

[Гн]

Магнитный поток ТЭД:

, [В/(км/ч)]

 В/(км/ч),

Эквивалентное сопротивление управляемого выпрямителя:

 [Ом]

  Ом,

Индуктивность обмоток возбуждения:

          где σ – коэффициент рассеяния главных полюсов ТЭД, σ=1,25.

 Гн,

Проводимость контура вихревых токов:

[1/Ом]             

          где γ₀=7,15·106 - удельная проводимость стали остова.

 1/Ом;

Коэффициенты усиления и постоянные времени динамических звеньев САУ

V, км/ч	100
Iя, А	200
Iв, А	64
KV, км/ч	400
Kя, 1/Ом	1,33
Kв, 1/Ом	2,28
Kф, Ом/(км/ч)	0,09
Kув, В/град	2,75
Kфр, град/В	18
Kw, (км/ч)с	5,02
Kдт, Ом	0,025
Kу,	0,36(0,13)
Tя, с	0,04
Tв, с	0,256
Tвх, с	0,16
T1в, с	1,408
T2в, с	0,029
Tдт, с	0,01
Tзу, с	0,5
K0,	8,4
∆Iя, А	10,95(28,29)

4.2.Расчёт характеристик исполнительного устройства.

Зависимость тока возбуждения ТЭД от угла регулирования управляемого выпрямителя в диапазоне α=20о – 110о :

[A]

 А;

Регулировочная характеристика:

 В;

Коэффициент наклона отрезка линеаризации характеристики управляемого выпрямителя:

 ∆u_в=К_ув∆α_р-R_э∆i_в.                                                                                            (3)

из (3)

,

Характеристика управляемого выпрямителя возбуждения ТЭД

αр	20о	30о	40о	50о	60о	70о	80о	90о	100о	110о
Iв, А	341,4	314,3	277,5	232,1	179,5	121,4	59,4	-4,5	-68,5	-131
Uв0, В	152,2	140,3	124,1	104,1	81	55,4	28,1	0	-28,1	-55,4

4.3. Расчёт характеристики элемента обратной связи.

[Ом].                                                                          (24)

          где

- w_p=2000 – число витков рабочих обмоток,

- R_дт=100 Ом – сопротивление выходного резистора,

- К_R=0,5 – коэффициент регулировочного потенциала.

 Ом;

4.4. Расчёт коэффициента усиления фазорегулятора САУ.

 [град/В]                                                                       (29)

          где

                    - U_фпн=10 В – амплитуда пилообразного напряжения.

 град/В;

4.5.Расчёт коэффициентов усиления САУ.

Т.к. соотношение Т_1в>Т_я>Т_2в>Т_дт,т.е. 1,4>0,04>0,029>0,01, то общий коэффициент определяется по формуле:

  

        

Коэффициент усиления регулятора:

              

   

5. Оценка качества регулирования САУ.

5.1.Расчёт логарифмических частотных характеристик САУ

 графо-аналитическим методом.

Цель расчёта – определение запасов устойчивости САУ и приближенная оценка качества регулирования выходной переменной i_я(t) замкнутой системы при ступенчатом изменении напряжения контактной сети ∆U_кс1(t).

Расчётные параметры ЛЧХ

5.2.Оценка качества регулирования САУ по ЛЧХ.

Запасы устойчивости и показатели

 качества регулирования САУ

Качество регулирования удовлетворительное с мало-колебательным переходным процессом со степенью колебательности μ=3 и приблизительным значением времени регулирования t_p=2,5π/ω_ср.

5.3.Расчёт переходного процесса тока ТЭД на компьютере.

Сигнал U₀, постоянного смещения усилителя УСР:

 [В];

 В;

Величина сигнала, задающего уставку тока ТЭД:

[В];

  В;

 [В];

  В;

Вывод:

в моей работе исходя из расчётов общий коэффициент усиления системы К₀ равен 23,33, что в последствие по построенным ЛАЧХ и ЛФЧХ  указываело на неудовлетворительное качество регулирования, т.к. запас устойчивости по фазе ∆ψ составляет 16о; после уменьшения К₀ до величины 8,4 запас устойчивости по фазе ∆ψ стал равен 40о, из чего следует, что переходной процесс стал мало-колебательным со степенью колебательности μ=3, приблизительным значением времени регулирования t_p≈2,5π/ω_ср≈1,04 с.

Библиографический список.

1.  Электропоезда / Рубчинский З.М., Соколов С.И., Эглон Е.А., и др. М., Транспорт,1983.-С. 337-350.

2.  Автоматизация электроподвижного состава / Под ред. А.Н. Савоськина М.,Транспорт,1990, 311с.

3.  Якушев А.Я. Автоматическое управление электрическим подвижным составом.ч.1. С-Пб.,ПГУПС 1997,85 с.

4.  Якушев А.Я. Автоматическое управление электрическим подвижным составом.ч.2. С-Пб. ПГУПС 2001,86 с.

5.  Якушев А.Я. Исследование систем автоматического регулирования на компьютерной модели. С-Пб.,ПГУПС 2006,60с.

6.  Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0 :Учебное пособие. С-Пб., КОРОНА принт, 2001. 320с.