Одноконтурная система автоматического управления скоростью

5. Одноконтурная система автоматического управления скоростью с воздействием по цепи якоря при постоянстве потока: упрощённая принципиальная схема и расчёт параметров.

Упрощенная  принципиальная  схема  показана  на  рис. 1.  

Если
Rзс  Rс ,    то       необходим  согласующий        коэффициент.

Т.е.   на   входе   системы   необходимо   добавить         безинерционное          звено              с

коэффициентом передачи

Rс Rзс .

Выбор производится из условия выполнения равенства

+              -     ЗИ

K

R

R                Cзи

R

u ЗC

Rзс

Rосу

C1          C0   R0

РС

UZ

СИФУ

Rзс      u'ЗС

ЗС

DA1

Rзи

DA2

Rс

uОС

DA3

R1'          R1''

DA4

Rф

u У

u РС

L1

Rдс

Cф            BR

M                LM

ДС

Рисунок 1. Упрощенная принципиальная схема одноконтурной системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

6. Одноконтурная система автоматического управления скоростью с воздействием по цепи якоря при постоянстве потока: структурные схемы.

Структурная схема системы представлена на рис. 1.

Du С

kС

MC

u ЗС

Rс

Rзс

WРС

u У             KТП               ed

TТП × p + 1

1 R Я          iЯ

TЯ × p +1

              M

kFН

1      w    

J × p

Рисунок 1. Структурная схема одноконтурной системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Преобразуем схему – свернем внутреннюю обратную связь двигателя по ЭДС якоря. Преобразованная схема показана на рис. 2.

                                                                    DuС

                                                               kС

MC

Н              М                 Я

u ЗС

Rс

Rзс

WРС

u У              KТП                ed

TТП × p + 1

1 kFН                                                   w    

TМ × p × (TЯ × p + 1)+ 1

РС                                       РТ БО

Cот Rот

UZ

СИФУ

u'ЗС

u ЗC

Rзс

Rос                   Rзт

u ЗТ                                                                   u У

Rс

uОС

DA1 (u РС )

Rт

u ОТ

DA2 (u РТ )

ДТ

RS                L1

ДС             M               LM

Рисунок 1. Упрощенная принципиальная схема системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения с подчиненным контуром тока якоря.

На  вход  регулятора  тока  подаются  сигналы обратной  связи

u ОТ    и

задания тока

u ЗТ , который является выходным сигналом регулятора скорости

u ЗТ  = u РС .  Блок  ограничения  не  позволяет  выходному  сигналу регулятора

скорости   превысить   определенное   максимальное                  значение

UРС.ОГР ,   что

определяет  ограничение тока  якоря.  Например, если, при пуске  сигнал

задания скорости

u ЗС

изменится скачком, то сигнал на выходе регулятора

скорости из-за большого значения рассогласования сразу же установится на

уровне

UРС.ОГР  = UЗТ.MAX

и будет оставаться постоянным. При этом работает

только  контур  регулирования тока,  поддерживая ток  якоря  на  уровне,

соответствующем   максимально   допустимому   значению

IЯ.MAX ,   которое

определяется        уровнем        ограничения        сигнала                               задания         тока

UЗТ.MAX  = KОТ × IЯ.MAX .   По   мере   разгона   двигателя                                         рассогласование        по

скорости  уменьшается  и    при

u ОС  » u ЗС

регулятор  скорости  выйдет  из

ограничения.     Сигнал      задания     тока     якоря      начинает                           уменьшаться.

Установившийся  режим наступит  при значении

IС .

u ЗТ , соответствующем ток

10.Система автоматического управления скоростью с подчиненным контуром тока: структурная схема

Du С

kС

MC

u ОС

KОС

TДС × p +1

TДТ × p +1

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматического управления скоростью двигателя постоянного тока независимого возбуждения с подчиненным контуром тока якоря

11. Система автоматического управления скоростью с подчиненным контуром тока: настройка контура тока

Структурная схема контура регулирования тока

якоря представлена на рис. 1.

u ЗТ

Rт

Rзт

u У

WРТ

KТП                 ed

TТП × p + 1

1 R Я             iЯ

TЯ × p + 1

w

1

J × p

M

kFН

Рисунок 1. Структурная схема контура регулирования тока якоря.

Запишем передаточную  функцию объекта регулирования контура тока

При  оптимизации  на технический  оптимум необходим регулятор с передаточной функцией

Умножим и  разделим передаточную функцию объекта регулирования на (TЯ  × p + 1) и представим ее в виде

Сомножитель

A(p) =

TМ × p × (TЯ  × p + 1)

TМ × p × (TЯ  × p + 1) + 1

для контура тока обусловлен действием внутренней обратной связи по ЭДС.

Т.е. условие пренебрежения обратной связью по ЭДС

TМ  > 20 × TmI .

Это условие часто выполняется для двигателей средней и больной мощности.

Если   условие

TМ  > 20 × TmI

не   выполняется,   то   при   стандартной

настройке необходим регулятор с указанной выше передаточной функцией.

И,    когда

TМ  > 4 × TЯ

регулятор    будет    состоять    из     последовательно

включенных звеньев ПИД  и И

Если можно пренебречь обратной связью по ЭДС ( A(p) = 1), то при

настройке на технический оптимум  используется ПИ-регулятор.

Тогда передаточная функция оптимизированного контура регулирования

А передаточная функция замкнутого контура по управлению

12. Система автоматического управления скоростью с подчиненным контуром тока: настройки контура скорости

На  рис. 1  представлена  структурная  схема  контура  регулирования скорости.

u ЗС

Rс

Rзс

WРС

u ЗТ

Rт

Rзт

MC

iЯ                       M

FТ                  kFН

1       w

J × p

Рисунок 1. Структурная схема контура регулирования скорости.

Объект регулирования контура скорости – интегрирующее звено

  Для настройки на технический  оптимум необходим пропорциональный регулятор

Передаточная функция контура

Запишем передаточную функцию замкнутого контура по возмущению