Проектирование системы управления электроприводом. Определение передаточных функций и коэффициентов звеньев объекта управления, страница 2

Коэффициент обратной связи по ЭДС определим как:

;

Число пар полюсов определяется:

Коэффициент усиления по скорости:

;

В качестве регулятора ЭДС будем использовать ПИ – регулятор. Передаточная функция имеет вид:

;

3.4 Выбор принципов реализации управляющего устройства, выбор датчиков

Необходимо реализовать вычисление ЭДС, то есть формулу вида:

;

Сигнал от датчика тока заводится на П – регулятор, так же как и от датчика напряжения. После чего производится арифметическое суммирование. Вид П – регулятора от датчика тока приведен на рисунке 3.3.

Рис. 3.3

Необходимо произвести расчёт резисторов R₁ и R₂.

;

Сопротивления резисторов R₁ = R₂, принимаем типа:

ОМЛТ – 0,125 – 1,0 кОм ± 5 %;

Вид П – регулятора от датчика напряжения приведен на рисунке 3.4.

Расчёт резисторов R₃ и R₄.

;

Сопротивления резисторов R₃ = R₄, принимаем типа:

ОМЛТ – 0,125 – 1,0 кОм ± 5 %;

Рис. 3.4

Компаратор приведен на рисунке 3.5.

Рис.3.5

Расчёт резисторов R₅, R₆, R₇, R₈:

;

;

Зададимся значениями резисторов:

R₈ = R₇: ОМЛТ – 0,125 – 1,0 кОм ± 5 %;

Тогда

;

Примем резистор типа: ОМЛТ – 0,125 – 43 кОм ± 5 %;

;

Примем резистор типа: ОМЛТ – 0,125 – 9,1 кОм ± 5 %;

В качестве датчика напряжения принимаем датчик на основе элемента холла типа: LV25-P/SP3.

В качестве датчика тока так же используем элемент холла типа: LTS25 – NP.

Расчёт усилителя в канале регулирования частоты вращения двигателя. Вид усилителя представлен на рисунке 3.6.

Рис. 3.6

Необходимо произвести расчёт резисторов R₁ и R₂.

;

Сопротивления резисторов R₁ и R₂, принимаем типа:

R₁: ОМЛТ – 0,125 – 1,0 кОм ± 5 %;

R₂: ОМЛТ – 0,125 – 33,0 кОм ± 5 %;

Операционные усилители будем использовать типа: КР140УД22.

3.5 Синтез управляющего устройства, ограничение координат

При синтезе СУЭП будем использовать в качестве объекта управления электродвигатель, состоящий из двух составляющих: электромеханическая и механическая составляющие. В качестве электромеханической составляющей примем эквивалентную постоянную времени асинхронного электродвигателя. В качестве управляющего устройства используется ПИ – регулятор ЭДС. Вид структуры СУЭП представлен на рисунке 3.7.

 

Рис. 3.7

При синтезе не будем учитывать внутреннюю обратную связь по ЭДС (скорости). Уравнение имеет вид:

;

Передаточная функция имеет вид:

;

Приравняем при одинаковых степенях р:

;

;

;

;

Оптимизируем по модульному оптимуму.

;

;

3.6 Выбор задающего устройства

Структурная схема задатчика интенсивности для СУЭП скорости представлена на рисунке 3.8.

 

Рис. 3.8

где – РЭ – релейный элемент, выходной сигнал которого может принимать только два значения в зависимости от полярности входного сигнала.

;

При , и  получаем.

;

Из основного уравнения движения электропривода,  равно:

;

;

Приняв , а  получим:

, откуда ;

;

Окончательно получаем:

;

Построение задатчика интенсивности принципиально приведено на рисунке 3.9.

Рис. 3.9

Выбираем резисторы R₃₄, R₃₅, R₃₆, R₃₇ типа: ОМЛТ-0.125-1 кОм5%.

;

Для расчёта примем  конденсатор типа: КЭ-15В-1мФ;

;

Принимаем резистор типа: ОМЛТ – 0,125 – 1,6 кОм ± 5 %;

3.7 Реализация управляющего устройства

ПИ – регулятор ЭДС реализуем как два регулятора, И – регулятор и П – регулятор. Вид схемы включения приведен на рисунке 3.10.

Рис. 3.10

Произведём расчёт параметров резисторов R₁, R₂, R₃, R₄, и конденсатора С₁:

Для расчёта примем  конденсатор типа: КЭ-15В-1мкФ;

;

Тогда:

;

Принимаем резистор типа: ОМЛТ – 0,125 – 11 кОм ± 5 %;

;

Примем R₃ = R₄ типа: ОМЛТ – 0,125 – 1 кОм ± 5 %;

;

;

Принимаем R₂ типа: ОМЛТ – 0,125 – 1,1 кОм ± 5 %;

Функциональный преобразователь представлен на рисунке 3.11.

Рис. 3.11

Рассчитаем сумматор установленный на входе ПИ – регулятора который суммирует сигнал от функционального преобразователя с сигналом обратной связи по ЭДС. Вид регулятора представлен на рисунке 3.12.

Рис. 3.12

Расчёт резисторов R₁, R₂, R₃, R₄:

;

Зададимся значениями резисторов:

R₁ = R₂ = R₃ = R₄: ОМЛТ – 0,125 – 1,0 кОм ± 5 %;

3.8 Полная функциональная схема СУЭП

Составим полную функциональную схему СУЭП при скалярном частотном управлении с обратной связью по ЭДС. Развернём силовую часть электропривода, а так же конкретизируем вид регулятора ЭДС. Полная функциональная схема приведена на рисунке 3.13.

Рис. 3.13

где СУВ – система управления вентилями;