Номинальные технические данные электродвигателя. Функциональная схема якорного канала двухзонной системы автоматического управления с подчиненными контурами регулирования токов якоря и возбуждения двигателя постоянного тока независимого возбуждения, страница 5

На рисунке через W_р(р)_, W_пр(р), W_ор(р), W_ос(р), W_f (р) обозначены передаточные функции регулятора, промежуточных блоков, объекта регулирования  данного контура, обратной связи и канала возмущения.

Следует отметить, что разделение на промежуточные блоки  и объект регулирования условно и оно осуществляется по величинам постоянных времени. В качестве объекта регулирования назначают звенья, постоянные времени которых превышают остальные на порядок и более.

Необходимые преобразования в исходных структурных схемах  с целью приведения их к желаемому виду осуществляют с помощью правил структурных преобразований, приведенных в Приложении 2.

2.5. Порядок синтез регуляторов, оптимизированных  на технический оптимум

Синтез регуляторов на технический оптимум (ТО) по структурной схеме контура регулирования, представленной на рис. 2.3, рекомендуется осуществлять в следующем порядке:

–  коэффициент передачи  регулятора задают равным обратной величине произведения коэффициентов передачи промежуточных  блоков, объекта регулирования, обратной связи и двух малых постоянных времени контура;

–  для компенсации в прямом канале апериодических (форсирующих) звеньев с большими постоянными времени в регуляторе создают форсирующие (апериодические) звенья с теми же постоянными времени;

–  если апериодического звена с малой постоянной времени  в прямом канале нет, то его создают  в регуляторе;

–  если в прямом канале нет интегрирующего звена, то его создают в регуляторе;

–  если в прямом канале несколько малых постоянных времени, то за малую постоянную времени контура регулирования принимают их сумму.

Большие и малые постоянные времени должны отличаться друг от друга не менее, чем на порядок ( в 10 раз!).

При синтезе регулятора на ТО обеспечиваются очень высокие показатели качества регулирования:

•  статическая ошибка по управлению δ_ст = 0;

•  перерегулирование σ % = 4,3 %;

•  запас устойчивости по фазе ψ₀ = 63º;

•  быстродействие t_рег = 8,4 Тμ_∑. 

3. ПРИМЕР СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ  ЯКОРНОГО КАНАЛА

Регуляторы синтезируют последовательно: сначала в контуре регулирования тока якоря, а затем в контуре регулирования скорости якоря электродвигателя. Причем малая постоянная времени контура тока должна быть меньше малой постоянной времени контура скорости не менее, чем в 2 раза.

3.1. Синтез регулятора в контуре регулирования  тока якоря

Выделим из общей структурной схемы якорного канала (рис. 2.2) контур регулирования тока якоря (U_{зад т}(р) – вход, I_я(р) – выход), который изображен на рис. 3.1. Возмущающий сигнал от момента нагрузки М_ст(р) первоначально опустим.

Рис. 3.2. Преобразованная структурная схема контура  регулирования тока якоря

С помощью правил структурных преобразований (Приложение 2) приведем структурную схему якорного канала к нормированному виду, изображенному на рис. 3.2.

Рассмотрим знаменатель передаточной функции объекта регулирования с целью определения типа динамического звена второго порядка.

Представим его в стандартном виде:

Т_эм∑ · Т_я∑р² + Т_эм∑р + 1 = Т ²р² + 2ξ Тр + 1 , где постоянная времени

а коэффициент затухания	T = ТэмΣ⋅ТяΣ ,	(3.1)
	ξ = Тэм∑ / 2Т.	(3.2)

Если ξ < 1, то звено является колебательным. При ξ < 0,35 его надо компенсировать, создав в регуляторе, согласно рекомендаций  п. 2.5, такое же форсирующее звено 2-го порядка.

Если 0,35 < ξ < 1, то это звено можно приближенно заменить  на два апериодических звена 1-го порядка с одинаковыми постоянными времени Т  так, что 

                                          TямΣ ₂р/ RяΣ                ≈ Tэм^Σр/ R₂яΣ.

                                                   T_эмΣ⋅^T_яΣр +^T_эмΣр +1        (Тр +1)