Система автоматического управления сталкивателем

Заметим также, что при внутренняя обратная связь по ЭДС двигателя при правильном выборе не приводит к колебательным ритмам. Она сказывается на статическом токе системы, причем статическая ошибка убывает с ростом показателя экспоненты и момента инерции электропривода.

На рис. 6.4 приведена реакция контура тока с ПИ-регуляторов тока на скачок управляющего воздействия с компенсацией запаздывания на один интервал.

6.2 Синтез регулятора скорости

При синтезе регулятора скорости используем важное свойство импульсных систем, которое позволяет организовать процесс управления таким образом, чтобы он заканчивался за минимальное(конечное время) и обеспечивалась при этом заданная степень астатизма системы, т.е. будем синтезировать регулятор скорости, оптимальный по быстродействию, и обеспечивающий при этом необходимую степень астатизма системы.

Связь между силой тока и скоростью двигателя устанавливается с помощью управления движения электропривода.

(6.55)

или в виде

(6.56)

где

Вводя относительные значения переменных запишем выражения (6.56) в относительных единицах

или

или

(6.59)

Из (6.59) следует передаточная функция в смысле непрерывного преобразования Лапласа

(6.60)

которому соответствует Д-преобразование Лапласа

, (6.61)

где - D - изображение частоты вращения электродвигателя в долях базового значения.

Структурная схема системы регулирования скорости без компенсации запаздывания совместно с линеаризованной передаточной функцией контура тока с коррекцией запаздывания представлена на рис. 6.12.

Рисунок 6.12 - Структурная схема системы регулирования скорости без компенсации запаздывания.

Передаточная функция (дискретная) неизменной части системы регулирования скорости

где (6.62)

Для структурной схемы системы регулирования скорости без компенсации запаздывания в соответствии с [1] передаточная функция разомкнутого оптимизированного контура скорости равна

(6.63)

откуда передаточная функция последовательного корректирующего звена

Минимальная длительность переходного процесса изменения скорости в импульсной системе равна произведению периода повторения на сумму числа нулей, правых полюсов неизменной части системы и времени запаздывания.

Для передаточной функции (6.62)

(6.65)

где r - порядок астатизма синтезируемой системы.

Полиномы М(p) и N(p), коэффициенты которых определены выше при r=1 и r=2. Для r=1 без компенсации запаздывания

(6.66)

Подставляя в (6.66) в выражение (6.62), получаем

(6.67)

С учетом (6.51) примет вид

(6.68)

Чтобы определить желаемую (оптимизированную) передаточную функцию замкнутой по скорости системы управления преобразуем структурную схему, представленную на рисунке к следующему виду:

Рисунок 6.13 - Преобразованная структурная схема оптимизированного контура скорости

Из структурной схемы имеем

(6.69)

Сопоставление передаточных функций (6.68) и (6.69) указывает на то, что передаточная функция замкнутого контура скорости отличается от передаточной функции разомкнутого оптимизированного контура запаздыванием на один шаг.

Для компенсации запаздывания вводится компенсирующее звено с передаточной функцией .

Структурная схема контура регулирования скорости с компенсирующим звеном представлена на рис. 6.14.

Рисунок 6.14 - Структурная схема системы регулирования скорости с компенсацией запаздывания.

После компенсации запаздывания с помощью импульсной коррекции запаздывания передаточная функция замкнутого контура скорости на основании вышеприведенных расчетов должна иметь тот же вид, что и без компенсации запаздывания, а это возможно при условии, что:

(6.70)

где

Тогда в соответствии с преобразованной структурной схемой (рис 6.15)

Рисунок 6.15 - Преобразованная структурная схема системы регулирования скорости с компенсацией запаздывания

(6.71)

Выражение (6.71) совпадает с выражением (6.69). Описанная методика синтеза регулятора скорости позволяет получить процесс минимальной длительности, но при этом не учтены следующие обстоятельства:

1) возможность форсировки, требуемой для достижения оптимальности, ограничены;

2) возможны значительные перерегулирования отдельных фазовых координат.

Учет этих обстоятельств приводит к увеличению длительности процесса регулирования и перерегулирования, т.е. обеспечения конечной длительности процесса не всегда сопровождается соблюдением высокого его качества. Снижение перерегулирования достигается введением «коэффициента жесткости» .

Например, в системе с астатизмом первого порядка в контуре регулирования скорости с компенсацией запаздывания и введенным коэффициентом жесткости .

, (6.72)

(6.73)

. (6.74)

Выражение (6.73) и (6.74) похожи на выражения (6.47) и (6.52) контура тока с коррекцией запаздывания.

При скачке задания закон изменении скорости

(6.75)

Алгоритмы работы регулятора скорости с коэффициентом жесткости , который формирует задание контуру тока, представляется в следующей форме.

(6.76)

На входе контура тока включается звено токоограничения не позволяющее заданию 3 превзойти установленной предельное значение, с алгоритмом работы

(6.77)

Полная структурная схема контура тока и контура скорости в системе подчиненного регулирования с цифровыми регуляторами представлена на рис. 6.16

Рисунок 6.16 - Структурная схема двухконтурной системы подчиненного регулирования с цифровыми регуляторами тока и скорости

На рисунке 6.17 приведена полная структурная схема системы управления электроприводом сталкивателя.

Размещено на Allbest.ru