Главная страница
Навигация по странице:

  • Синтез системы управления двигателем постоянного тока с регуляторами класса «вход-выход» в программной среде MexBIOS

  • Краткие теоретические сведения и описание работы

  • 2. Настройка контура тока

  • 3. Настройка контура скорости

  • Порядок выполнения работы и методические указания: 1.

    		•

    Электропривод. Синтез системы управления двигателем постоянного тока с регуляторами класса входвыход в программной среде Mexbios


    Скачать 1.19 Mb.
    НазваниеСинтез системы управления двигателем постоянного тока с регуляторами класса входвыход в программной среде Mexbios
    АнкорЭлектропривод
    Дата18.05.2023
    Размер1.19 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаlaboratornaya-2.doc
    ТипРуководство
    #1142474
    страница1 из 3
      1   2   3


    М инистерство науки и высшего образования Российской Федерации

    Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

    высшего образования

    «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

    Кафедра микропроцессорных средств автоматизации

    Синтез системы управления двигателем постоянного тока с регуляторами класса «вход-выход» в программной среде MexBIOS

    Методическое руководство к выполнению

    Лабораторной работы № 2 по учебной дисциплине “Системы управления электроприводом”

    Составил: д.т.н., профессор кафедры МСА Казанцев В.П.
    Пермь, 2022 г.

    Цели работы:

    Синтез системы управления двигателем постоянного тока (ДПТ) с регуляторами класса «вход-выход» по принципу подчиненного регулирования в программной среде MexBIOS.
    Краткие теоретические сведения и описание работы:

    1. Расчет параметров двигателя

    Математическое описание двигателя постоянного тока с постоянным возбуждением можно представить в следующем виде:

    , (1)

    где EТП – ЭДС источника питания; i, M, ω– координаты следящего электропривода: ток, электромагнитный момент и скорость соответственно; RЯЦ – сопротивление якорной цепи; LЯЦ – индуктивность якорной цепи; С – постоянная двигателя; МС – момент на валу двигателя; J – момент инерции двигателя.

    На рисунке 1 представлена схема, соответствующая математическому описанию (1).



    Рисунок 1 – Структурная схема двигателя постоянного тока с питанием от транзисторного преобразователя

    На рисунке 1 обозначены:

    – передаточная функция транзисторного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ);

    – передаточная функция якорной цепи.

    Для настройки системы управления необходимо знать параметры двигателя. Часть параметров дана в таблице с вариантами (таблица 1), другие необходимо рассчитать самостоятельно по представленным ниже формулам.
    Таблица 1. Параметры ДПТ для заданных вариантов


    № вар.
    Параметры ДПТ

    Uн

    (В)
    Iн

    (А)
    RЯЦ

    (Ом)
    LЯЦ

    (Гн)
    J

    (кг⋅м2)
    B
    н

    (1/с)
    Ттп

    (с)
    kтп

    (о.е.)
    zp
    TS
    Brake

    1
    52
    15
    0,5
    0,00053
    0,00022
    0,001
    125,6
    0,0001
    51
    1
    0,00001
    0

    2
    52
    15
    0,5
    0,00053
    0,00022
    0,001
    125,6
    0,0001
    51
    1
    0,00001
    0

    3
    110
    75
    0,1
    0,00011
    0,00111
    0,001
    125,6
    0,0001
    100
    1
    0,00001
    0

    4
    110
    75
    0,1
    0,00011
    0,00111
    0,001
    210
    0,0001
    100
    1
    0,00001
    0

    5
    220
    50
    0,3
    0,00032
    0,00074
    0,01
    314
    0,0002
    210
    1
    0,00001
    0

    6
    220
    50
    0,4
    0,00042
    0,00074
    0,01
    210
    0,0002
    210
    1
    0,00001
    0

    7
    440
    200
    0,1
    0,00011
    0,00296
    0,01
    314
    0,0002
    430
    1
    0,00001
    0

    8
    440
    200
    0,1
    0,00011
    0,00296
    0,01
    210
    0,0002
    430
    1
    0,00001
    0

    9
    600
    1000
    0,04
    0,00004
    0,01481
    0,01
    157
    0,0002
    590
    1
    0,00001
    0

    10
    600
    1000
    0,04
    0,00004
    0,01481
    0,01
    157
    0,0002
    590
    1
    0,00001
    0

    11
    440
    100
    0,25
    0,00027
    0,00148
    0,01
    210
    0,0002
    430
    1
    0,00001
    0

    12
    440
    100
    0,25
    0,00027
    0,00148
    0,01
    210
    0,0002
    430
    1
    0,00001
    0

    13
    220
    20
    1,5
    0,0016
    0,00030
    0,001
    314
    0,0001
    210
    1
    0,00001
    0

    14
    220
    20
    1,5
    0,0016
    0,00030
    0,001
    210
    0,0001
    210
    1
    0,00001
    0

    15
    440
    160
    0,3
    0,00032
    0,00237
    0,01
    314
    0,0002
    430
    1
    0,00001
    0

    16
    220
    10
    1,0
    0,0011
    0,00015
    0,001
    314
    0,0001
    210
    1
    0,00001
    0

    17
    220
    10
    1,0
    0,0011
    0,00015
    0,001
    314
    0,0001
    210
    1
    0,00001
    0


    , (2)

    . (3)

    2. Настройка контура тока

    Структурная схема контура тока представлена на рисунке 2 (а). Здесь инерционность преобразователя учтена за счет введения апериодического звена, но не учтена его дискретность и квантование по времени. Обратная связь представлена в общем виде коэффициентом kT.

    Данный контур теоретически можно настроить по методике Кесслера на модальный оптимум, обеспечивая предельное быстродействие при перерегулировании на уровне 4,3%, приняв за малую некомпенсируемую постоянную времени величину . Полоса пропускания контура тока по управлению рассчитывается по следующей формуле:

    . (4)

    Также при настройке системы необходимо сделать следующее допущение – обратную связь считаем безынерционной и настроенной на коэффициент kT = 1, требуемая полоса пропускания в контуре тока fУ.Т. = 200 Гц.



    (а)



    (б)

    Рисунок 2 – Структурная схема контура тока

    Контур на рисунке 2 (б) можно настроить на апериодический процесс.

    Передаточная функция объекта управления контура тока:

    , (5)

    желаемые передаточные функции замкнутого и разомкнутого контуров тока:

    , (6)

    , (7)

    где TT = 1/ωУ.Т. = 1/(2π⋅200) = 0,8⋅10-3 – желаемая постоянная времени контура тока (данная величина одинакова для всех вариантов).

    Определяем тогда передаточную функцию регулятора тока:

    . (8)

    Передаточная функция соответствует ПИ-регулятору:

    . (9)

    Определяем параметры регулятора:

    ; (10)

    . (11)

    Для дискретной модели регулятора необходимо дополнительно выполнить расчет коэффициента интегральной составляющей:

    , (12)

    где dt = TS – шаг расчета системы управления по времени.

    3. Настройка контура скорости

    Настройку контура скорости произведем на симметричный оптимум.

    Структурная схема контура скорости с ПИ-регулятором скорости и замкнутым контуром тока (6), оптимизированным выше, показана на рисунке 3.



    Рисунок 3 – Структурная схема контура скорости
    Малая некомпенсируемая постоянная времени контура скорости равна постоянной времени внутреннего контура тока:

    . (13)

    Коэффициент обратной связи по скорости:

    , (14)

    где UЗС.МАКС = 1 о.е. – максимальное задание на скорость.

    Коэффициент усиления ПИ-регулятора скорости находим следующим образом:

    . (15)

    Постоянную времени регулятора находим следующим образом:

    . (16)

    Интегральную составляющую ПИ-регулятора рассчитываем по формуле:

    , (17)

    где dt = TS – шаг расчета системы управления по времени.
    Порядок выполнения работы и методические указания:

    1. Получить от преподавателя задание на выполнение лабораторной работы, включающее № варианта параметров ДПТ.

    2. Рассчитать параметры двигателя, коэффициенты ПИ-регулятора для контура тока и контура скорости (формулы для расчета представлены в разделе «Краткие теоретические сведения»).
      1   2   3

    написать администратору сайта