Разработка структурной схемы САУ
В расчетных системах управления ЭП для повышения диапазона регулирования и качества динамических процессов применяют различные структуры построения регуляторов, используются различные обратные связи. Для статического и динамического расчета САУ необходимо составить структурную схему, на которой все элементы системы нужно представить их передаточными функциями. Это двигатель, ТП, регуляторы, датчики обратных связей (рисунок 6).
Рис. 2 -Структурная схема САУ
Передаточная функция ТП вместе с системой импульсно-фазового управления, как правило апроксируется апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени Tmn в пределах времени 0,006-0,01 с, что обусловлено дискретностью подачи отпирающих импульсов и особенностью работы ТП. Передаточная функция ТП имеет вид:
где Kmn - коэффициент передачи ТП. Коэффициент передачи ТП изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения и рассчитывается с использованием регулировочных характеристик Ed0 = f(α).
где ΔEd — относительное значение ЭДС тиристорного преобразователя, В; ΔUy - относительное значение напряжения, В. Электродвигатель постоянного тока при подключении обмотки возбуждения к постоянному напряжению, работает с постоянной магнитным потоком. Передаточная функция имеет вид:
т.к. 4Тя>Тм, Якорная цепь ДПТ описывается передаточной функцией:
где Еn - ЭДС преобразователя. В; Едв - ЭДС двигателя, В. Передаточная функция механической цепи ДПТ:
Поведение угловой скорости вращения описывается передаточной функцией электромеханического преобразователя в соответствии с основным уравнением движения ЭП:
Коэффициент обратных связей рассчитывается по формулам: Коэффициент обратной связи по скорости Кос определяется по формуле:
где
Коэффициент обратной связи по току Кот:
Кот = Кдт ∙ Кш = 102,04∙0,0006 = 0,061 (5.9)
где Кдт - коэффициент датчика тока;
где Кш - коэффициент шунта. Выбран шунт: тип 75 ШСН-5; Номинальный ток: Iнш= 75А; Номинальное падение напряжения: Uнш= 0,045 В. Коэффициент шунта Кш определяем по формуле:
Коэффициент обратной связи по напряжению Кон:
Выходной координатой объекта управления является угловая скорость вращения ωо, а промежуточными: якорный ток, ЭДС двигателя, напряжение якорной обмотки, электромагнитный момент, магнитный ток.
Синтез CA У Для обеспечения требуемых статических и динамических параметров определим структуру системы. Поскольку необходимо регулировать скорость и требуется динамика, то система должна иметь контур скорости и контур тока. Настройку контура обычно производят так, чтобы получить технически оптимальный переходный процесс, т.е. настройка на технический оптимум. Расчет контура тока
Регулятор тока организован по ПИ-закону управления с настройкой на модульный оптимум. Регулятор для обеспечения требуемых динамических параметров должен компенсировать электромагнитную постоянную Тя, а также малую постоянную времени контура тока Т01 (рисунок9).
Рис. 3- Структурная схема по току
Передаточная функция регулятора тока имеет вид:
где Крm - пропорциональная часть регулятора тока;
где
Тот = 2 ∙ Ттп = 2 ∙ 0,01= 0,02 с, (6.4) Согласно рисункам 4 и 5 запишем уравнения соответствия динамических параметров системы и физических параметров схемы реализации:
Рис. 4 -Структурная схема РТ Рис. 5- Принципиальная схема РТ
Зададимся емкостью конденсатора Cост = 1 мкФ = 0,000001 Ф, тогда согласно уравнению 2 системы 6.5, сопротивление Rост составит:
Представив значение Сост = 1 мкФ в уравнение 3 системы 6.5, найдем сопротивление Rзт по формуле:
Подставив значение Rзт в 1 - е уравнение системы 6.5, получим, что сопротивление Rт составит:
По расчетам принимаем тип резисторов. Выбираем резисторы серииМЛТ. Номинальная мощность: 0,125-2 Вт; Диапазон сопротивления: 8,2 Ом – 10 МОм; Рабочая температура: 125С0; Допустимые отклонения: 5, 10, 20. Датчик тока предназначен для преобразования тока якоря пропорциональное ему напряжение и включает в себя датчик и согласующее устройство. В качестве измерительного преобразователя в датчике использован шунт. В качестве элемента гальванической развязки принимаем микросхему оптоэлектронную полупроводниковую, состоящую из оптопар и транзисторных прерывателей типа К249, КН1Г. Выходное напряжение равно 3,5 В, входной ток равен 20 мА. На выходе датчика должно быть напряжение 10В.
Рис. 6 - Принципиальная схема датчика тока
Расчет контура скорости
Регулятор скорости организован по пропорциональному принципу (П) закону управления с настройкой на модульный оптимум. Регулятор для обеспечения требуемых динамических параметров должен компенсировать электромеханическую постоянную времени системы Тм, а также малую постоянную времени контура скорости Тос (рисунок 6).
Рис. 7- Структурная схема контура скорости Передаточная функция регулятора скорости будет иметь вид:
где Тос - малая постоянная времени контура скорости. Тос = 2∙ Тот = 4∙ Ттп = 4∙ 0,01 = 0,04 с, Приведем схему реализации регулятора скорости (рисунок 9).
Приведем структурную схему реализации регулятора скорости (рисунок 8).
Рис. 8 Структурная схема PC Рис. 9 Схема реализации PC
Согласно рисункам 8 и 9 запишем уравнения соответствия динамических параметров системы и физических параметров схемы реализации:
где Кдс - коэффициент датчика скорости, которым является тахогенератор.
Зададимся сопротивлением Rooc = 1 00 кОм, тогда:
Подставив значение Rзс, найдем Rc:
Из справочника выбираем стандартный резистор марки: Датчик скорости получим путем совмещения тахогенератора (измерительного преобразователя) и согласующего устройства(преобразователя координат), рисунок 10
Рис. 10 Схема датчика скорости
Емкость конденсатора принимаем равной 0,1 мкФ. ЭДС тахогенератора определим по формуле:
Етг = 2 ∙nн ∙ S = 2 ∙ 1500∙ 0,5 = 1500 В, (6.15)
где S - величина скольжения; nн - номинальная скорость вращения тахогенератора.
где nн - номинальное число оборотов двигателя; nmax- максимальное число оборотов тахогенератора.
Структурная схема САУ Рис.11-Структурная схема САУ
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|