Электротехника \ Электрические машины

Структурная схема заданной части САУ. Структурная схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, страница 5

7.2 Для определения запасов устойчивости воспользуемся критерием устойчивости Найквиста для ЛЧХ. Для этого построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики (рис. 7.1).

Рисунок 7.1 Логарифмические частотные характеристики синтезированной САУ

Критерий устойчивости Найквиста для ЛЧХ, указывает на устойчивость системы, причем система имеет ненулевые запасы устойчивости. По графикам видно: рад, дБ, полученные запасы немного ниже требуемых ( рад, дБ), но их можно считать удовлетворительными.

7.3 Пользуясь интегрированной программой MATLAB 6.1 (Simulink), смоделируем полученную систему и исследуем ее

Схема 7.1 Исследуемая схема MATLAB 6.1 (Simulink)

7.4 Подаем на вход САУ единичный ступенчатый сигнал, строим графики изменения во времени угловой скорости и тока якоря двигателя.

Рисунок 7.2 График изменения угловой скорости во времени w(t)

Рисунок 7.3 График изменения тока двигателя во времени i(t)

Стоит отметить, что единичный ступенчатый сигнал был подан через апериодический фильтр, с единичным коэффициентом передачи и постоянной времени Т_ф = 0,03 с. Фильтр позволил добиться перерегулирования даже ниже требуемого (по графику w(t): ), при требуемом быстродействии (t_р = 0,062 с).

7.5 Результаты расчета представим в виде динамической электромеханической характеристики w(i)

Рисунок 7.4 Динамическая электромеханическая характеристика

7.6 Представим реакцию САУ на ступенчатое приложение нагрузки , относительное значение нагрузки на валу I_c/I_н= 0,65, что соответствует I_с =107.25

Рисунок 7.5 График изменения угловой скорости во времени w(t)

Рисунок 7.6 График изменения тока двигателя во времени i(t)

Рисунок 7.7 Динамическая электромеханическая характеристика

7.7 По графикам w(t) и i(t) определим установившуюся ошибку, вызванную действием возмущения . Как говорилось выше система обладает астатизмом первого порядка по отношению к нагрузке, при подаче ступенчатого сигнала по току система отрабатывает без ошибки (Dw = 0), т.е. , что видно из графиков w(t) и w(i).

7.8 Представим результаты работы САУ при подаче на вход помехи

помеха

Рисунок 7.8 Вид подаваемой помехи

Рисунок 7.9 График изменения угловой скорости во времени w(t)

Рисунок 7.10 График изменения тока двигателя во времени i(t)

Рисунок 7.11 Динамическая электромеханическая характеристика

7.9 Определим коэффициент передачи САУ на основной гармонике.

Рисунок 7.12 Реакция на основную гармонику и ЛАЧХ замкнутой системы

При частоте основной гармоники 44 рад/сек: L(w)=20 Log (K) = 37,3 дБ, следовательно . Определим по реакции САУ на основную гармонику w(t)_макс = 10.26, при заданной а₁ = 0.14, следовательно , определенные коэффициенты совпадают до 0,001.

7.10 Проверим работоспособность САУ.

Рисунок 7.12 Динамическая электромеханическая характеристика при действии одновременно единичного ступенчатого сигнала, нагрузки и помехи

8 КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ АНАЛОГОВОГО РЕГУЛЯТОРА СКОРОСТИ

8.1 В пункте 4.8 мы получили передаточную характеристику регулятора скорости методом СПР (выражение 4.6) . Подставив значения получим

, (8.1)

8.2 Приведем к виду , приняв Т_и= 1 с, получим

, (8.2)

8.3 Очевидно, что регулятор можно разбить на два динамических звена первого порядка, т.е. интегратор с единичной постоянной времени и форсирующее звено. При этом К_ф = 471, Т_ф = 0,016 с, Т_и = 1 с.

8.4 Принципиальная схема регулятора скорости будет выглядеть следующем образом