Канал управления электродвигателя по якорю. Задатчик интенсивности, определяющий темп нарастания (убывания) частоты вращения электродвигателя при пуске

Расчёт динамики САУ заключается в определении показателей качества САУ во время переходного процесса: перерегулирование ׁσ%, показатель колебательности М, время регулирования (длительности переходного процесса) t_РЕГ, и сравнение их с заданными или типовыми.

Расчёт переходных процессов в оптимизированной САУ по управлению и по возмущению будет производиться на ЭВМ при использовании программы SMED. Необходимо структурную схему (рис.10) преобразовать в схему удобную для работы со SMED (рис. 11)

В данной схеме введены следующие обазначения:

К₁ = К_СУ1 = 0,5;

К₃ = К_СУ4 ∙ R_ЯΣ ∙ К_ТП = 1 ∙ 0,725 ∙ 10 = 7,25

К₅ = К_ДТЯ = 0,167

К₆ = К_ЕФ_ВN = 0,438

К₇ = К_ТГ = 5,2∙10^-3 

К₈ = К_Ф = 7,346

Т₁ = К_СУ4 ∙ К_ТП ∙ К_ДТЯ ∙ 2Т_µ1 = 1 ∙ 10 ∙ 0,167 ∙ 2 ∙ 7,73 ∙ 10^-3 = 0,0258  с

Т₂ = Т_ТП = 1,6 ∙ 10^-3  с  

Т₃ = Т_ЯΣ = 3,63 ∙ 10^-3  с

Т₄ = Т_ДТЯ = 2,5 ∙ 10^-3  с

Т₅ = J_Σ = 0,113  кг∙м²

Т₆ = Т_ТГ = 2 ∙ 10^-3  с

Т₇ = Т_Ф = 2 ∙ 10^-3  c

Произведя расчеты в программе SMED, получили следующие зависимости для контура тока:

Рис. 11.  Переходной процесс контура регулирования тока якоря  по заданию.

Рис. 12.  Переходной процесс контура регулирования тока якоря  по возмущению (скачок Мст).

Рис. 13.  Переходной процесс контура регулирования тока якоря  по возмущению (скачок Uc).

Произведя расчеты в программе SMED, получили следующие зависимости для якорного канала:

Рис. 14.  Переходной процесс якорного канала  по заданию.

Рис. 15.  Переходной процесс якорного канала по возмущению (скачок Мст).

Рис. 16.  Переходной процесс якорного канала по возмущению (скачок Uc).

Анализ качества настройки регулятора

После расчёта переходных процессов можно оценить правильность синтеза структуры регуляторов и расчёта их параметров, т.е. оценить качество настройки регуляторов. Технический оптимум (ТО) обеспечивает отсутствие статической ошибки по управлению (по возмущению статическая ошибка может быть или не быть), перерегулирование (σ% = 4,3%), быстродействие  t_РЕГ ≤ 4,2 ∙ 2 ∙ Т_μ..

Эти показатели можно взять за контрольные и путём сравнения их с полученными по переходным процессам, сделать вывод по качестве настройки регуляторов.

На рисунках 11 – 16 представлены рассчитанные переходные процессы в канале регулирования электродвигателя со стороны якоря. Малые постоянные времени контура тока и контура скорости:    Т_μ1 = 0,00773 с,     Т_μ2 = 0,0195 с.

Так как регулятор тока настроен на ТО, то:

 t_РЕГ1 = 4,2 ∙ 2 ∙ Т_μ1 = 4,2 ∙ 2 ∙ 0,00773 = 0,065 с

Из переходных характеристик получим при обработке задания (рис.11):

t_РЕГ1 = 0,067 с, т.е. быстродействие очень близко к ожидаемому.

перерегулирование контура тока:

, что соответствует необходимому перерегулированию при оптимизации на ТО.

Дополнительно определим время первого перехода и время достижения максимума при обработке управления:

t_ПП1 = 0,02875 с,

t_max1 = 0,0375 c.

Контур скорости также настроен на ТО, следовательно:

t_РЕГ2 = 4,2 ∙ 2 ∙ Т_μ2 = 4,2 ∙ 2 ∙ 0,0195 = 0,164 с

Из переходных характеристик получим при обработке задания (рис. 14):

t_РЕГ2 = 0,1 с, т.е. быстродействие контура скорости оказалось лучше ожидаемого.

перерегулирование контура скорости:

σ% = 0, что видно из графика ПП.

Видно, что быстродействие контура тока примерно равно ожидаемому, а контура скорости лучше, чем ожидаемое время регулирования.

Перерегулирование контура тока меньше планируемого, а перерегулирование контура скорости равно нулю. Можно сделать вывод в удовлетворительной настройки регуляторов скорости и тока.

На рис. 11. изображён переходной процесс внутреннего контура при скачке напряжения задания тока  Uзад. Увеличение напряжения задания влечёт за собой увеличение тока. Причём вид переходного процесса должен соответствовать настройки на ТО (σ% = 4,3%, быстродействие  t_РЕГ ≤ 4,2 ∙ 2 ∙ Т_μ.1). В нашем случае мы видим, что характеристика соответствует требуемому виду.

На рис. 12 изображён переходной процесс внутреннего контура при скачке момента нагрузки Мст. При увеличении момента нагрузки, ток в якоре также увеличится. Что мы и видим на рисунке.

На рис. 13 изображён переходной процесс внутреннего контура при скачке напряжения сети Uс. Так как мы настраиваем свой регулятор так, чтобы на ток не влияли внешние воздействия, то ток после завершения переходного процесса восстанавливает своё прежнее значение.

На рис. 14. изображён переходной процесс всего канала при скачке