МУ Управление приводами, страница 4

Математическая модель привода с контуром регулирования скорости представлена на рис. 15.- 23 -Рис. 15. Математическая модель исследуемого привода.6. Проведение исследования качества работы привода6.1 Порядок выполнения практической частиПроведение эксперимента с реальным приводом разрешается студентам, изучившимтеоретический материал данных методических указаний, прошедшим инструктаж по правилам техники безопасности и выполнившим задания лабораторной работы, связанные с исследованием модели привода.Выполнение заданий проводится в два этапа:− исследование системы управления по скорости;− исследование системы управления по положению.Первый этап подразумевает выполнение заданий, описанных в подразд. 7.1.

Заданиявторого этапа описаны в подразд. 7.2.Перед началом выполнения заданий студент должен ответить на контрольные вопросы, приведенные в разд. 6, что является допуском к выполнению лабораторной работы.- 24 При выполнении заданий лабораторной работы следует придерживаться следующегопорядка действий:1) Изучить теоретические материалы, относящиеся к данному разделу;2) Используя соответствующую модель привода, провести подбор коэффициентов регуляторов, обеспечивающих требуемое качество переходного процесса ипроизвести необходимые предварительные расчеты;3) Провести настройку и исследование работы системы управления реальногопривода в соответствии с заданиями.

Зарисовать примеры переходных процессов. Определить требуемые параметры переходных процессов;4) По результатам проведенных экспериментов сделать выводы;5) Оформить отчет о проделанной работе.6.2 Предварительная настройка преобразователя частотыДля этого необходимо включить преобразователь частоты и с помощью пультауправления установить значения параметров, приведенные в табл. 3.Таблица 3. Настройка параметров ПЧ№ парамИндикацияЗначениеОписаниеDRV - 01t разг0сВремя разгонаDRV - 02tторм0сВремя торможенияDRV - 03ВключениеFX/RX - 1DRV - 03Задание FV1FU2 - 30Мощность1,5 кВтFU2 - 31№ полюсов 4Старт/реверс/стоп при подаче сигналов навходы FX/RXЗадание скорости вращения путем подачисигнала на вход V1Мощность двигателяЧисло полюсов двигателяFU2 - 32S ном4 ГцНоминальное скольжениеFU2 - 33I ном4,3 АНоминальный ток двигателяFU2 - 34I х.х3,4 АТок холостого ходаFU2 - 36КПД76%Коэффициент полезного действияU/FУправление по закону U/f = constFU2 - 39Вид управления- 25 6.3 Оценка качества переходного процесса приводаОценка качества переходного процесса проводится для четырех сигналов заданияскорости вращения ротора электродвигателя при одинаковой настройке регулятора контураскорости.После завершения каждого эксперимента результаты отображаются в виде графиковскорости и ошибки регулирования.Опыты проводятся для четырех сигналов задания: 10 об./мин, 100 об./мин,500об./мин и 1000 об./мин.После построения графиков определяется перерегулирование, время переходногопроцесса, амплитуда колебаний скорости ротора в установившемся режиме.

Установившимся считать режим, при котором максимальная погрешность воспроизведения управляющеговоздействия составляет не более ±5% .Пример графика переходного процесса представлен на рис. 6.Расчет перерегулирования осуществляется по формулеσ=ωmax − ωустωmini100% ,(6)где ωmax – максимальная скорость вращения ротора, ωуст – установившаяся скорость вращения ротора.Рис.

16. Пример графика переходного процесса,- 26 где TПП – время переходного процесса в системе.Погрешность воспроизведения скорости вращения ротора электродвигателя в установившемся режиме работы определяется для среднего значения наибольшего отклонения выше и ниже заданной величины. Данная погрешность определяется в процентах от заданнойвеличины согласно формулеε УСТ =гдеωУСТMAXωУСТ MAX − ωУСТ MINωЗАДi100%(7)– максимальное положительное отклонение осциллограммы скорости вращенияротора от его заданного значения,ωУСТMIN– максимальное отрицательное отклонение осцил-лограммы скорости вращения ротора от его заданного значения.Погрешность воспроизведения заданного положения ротора электродвигателя в определяется для среднего значения наибольшего отклонения выше и ниже заданной величины.Данная погрешность определяется в процентах от заданной величины согласно формулеε УСТ =φУСТ MAX − φУСТ MINφЗАДi100%(8)где φ УСТ MAX – максимальное положительное отклонение осциллограммы сигнала обратнойсвязи по положению от его заданного значения, φ УСТ MIN – максимальное отрицательное отклонение осциллограммы сигнала ОС по положению от его заданного значения.6.4.

Пример оценки качества переходного процесса привода при скоростном управленииВ качестве примера рассмотрим график переходного процесса, иллюстрирующийдостижение приводом величины задания частоты вращения 800 об/мин. Погрешность воспроизведения заданной скорости вращения ротора электродвигателя определяется по формуле (7) Время переходного процесса, как видно на рис. 16, составляет приближенно 78 мс.6.5.

Пример оценки качества переходного процесса привода при позиционном управленииВ примере рассмотрим график переходного процесса, иллюстрирующий процесс регулирования положения ротора. Поворот осуществляется на 1000 градусов относительно начального положения.- 27 Погрешность воспроизведения заданного положения ротора электродвигателя определяетсяпо формуле (8). Время переходного процесса, как видно на рис.

17, составляет приближенно155 мс.Рис. 17. Пример графика переходного процесса,где TПП – время переходного процесса в системе.7. Контрольные вопросы и задания1. Объяснить принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.2. Изобразить механическую характеристику асинхронного электродвигателя.3. Перечислить способы регулирования скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя.4. На чем основан принцип действия преобразователя частоты?5. Рассказать про устройство программируемого логического контроллера.6. Рассказать про способы программирования логических контроллеров.7. Как представить передаточную функцию регулята в виде разностного уравнения?8.

Как осуществляется связь преобразователя частоты и контроллера?9. Как оценивается качество работы следящего привода?- 28 -8. Задания для самостоятельной работы8.1. Скоростное управлениеЗадание 1Определите настройки контура регулирования скорости двигателя на модели приводатак, чтобы отсутствовало перерегулирование.Проведите экспериментальное исследование с использованием полученных вариантовнастройки регулятора скорости. Зарисуйте график переходного процесса.Задание 2Определите настройки контура регулирования скорости двигателя на модели приводатак, чтобы время переходного процесса было минимальным.Провести экспериментальное исследование с использованием полученных вариантовнастройки регулятора скорости. Зарисуйте график переходного процесса.Задание 3Определите границу устойчивости системы управления, используя модель привода.Провести экспериментальное исследование с использованием полученных вариантов настройки регулятора скорости.

Зарисуйте график переходного процесса.8.2. Позиционное управлениеПри позиционном управлении используется внутренний контур скорости с регуляторомскорости, имеющимся в преобразователе частоты.Предварительная настройка контура регулирования скорости с этим регулятором осуществляется на виртуальной модели привода. В качестве базовых значений коэффициентовусиления регулятора выбираются настройки, полученные в результате выполнения первойчасти данной лабораторной работы.Для уточнения настроек регулятора скорости необходимо произвести запись переходного процесса скоростной подсистемы привода.

Изменяя настройки регулятора скорости,необходимо добиться значения времени переходного процесса не более 50 мс. Контур регулирования скорости, реализованный при помощи преобразователя частоты, имеет в своейцепи пропорционально-интегральный регулятор- 29 -Wск ( s ) = K П +KИ,Sгде K П - коэффициент усиления пропорциональной составляющей регулятора, K И - коэффициент усиления интегральной составляющей регулятора.Анализ работы контура регулирования скорости проводится в 2 этапа:1. Настройка контура регулирования при помощи программного пакета«МВТУ» осуществляется построением пробных характеристик.2.

После настройки контура регулирования скорости на виртуальной моделипроизводится настройка контура регулирования скорости на ПЧ.Для уточнения настроек регулятора скорости ПЧ необходимо получить переходныепроцессы реального привода. Для этого в интерфейсе пользователя необходимо выбрать вменю «Настройки» пункт меню «Характеристика привода». Данная операция отключит всерегуляторы в ПЛК и позволит непосредственно выдавать сигнал задания скорости на ПЧ.Запись производится с частотой дискретизации 100 Гц. Процесс, полученный при испытанииреального привода, должен соответствовать переходному процессу, полученному при моделировании в программе МВТУ. Для настройки контура регулирования скорости преобразователя частоты необходимо установить с помощью пульта управления значения параметров,представленные в таблице 4.Таблица 4. Настройка параметров контура регулирования скорости ПЧ№ парамИндикацияEXT - 12ФИДEXT - 14F обр.св.EXT - 15ЗначениеОписаниеОбр.

связьВыбор режима регулирования скорости двигателяF обр.св.Отображает показания датчика скорости в ГцВыход ФИДА+ВТип сигнала датчика скоростиEXT - 16N имп/об2500Число импульсов датчика на 1 оборотEXT - 20Fзад.мах100 кГцEXT - 22Кп.рег. ОС0 … 9999EXT - 23Ки.рег. ОС0 … 9999Максимальное значение частоты входных импульсовкоэффициент усиления пропорциональной составляющей регулятора скоростикоэффициент усиления интегральной составляющей регулятора скоростиНастройка параметров EXT-22 и EXT-23 производится после моделирования в пакетеМВТУ и уточняется при снятии характеристики привода. После окончания настройки регулятора скорости проводится исследование работы контура положения.- 30 Задание 1Уточните настройки регулятора скорости ПЧ согласно заданию 2 раздела 7.1.

Получите характеристику переходного процесса привода под управлением ПЧ. Зарисуйте графикпереходного процесса.Задание 2Определите с использованием модели привода настройки контура регулирования положения ротора двигателя так, чтобы отсутствовало перерегулирование во время переходного процесса. Проведите экспериментальное исследование с использованием полученных вариантов настройки регулятора положения.

Зарисуйте график переходного процесса.Задание 3Определите с использованием модели привода настройки контура регулирования положения ротора двигателя так, чтобы время переходного процесса было минимально. Проведите экспериментальное исследование с использованием полученных вариантов настройкирегулятора положения. Зарисуйте график переходного процесса.Задание 4Проведите с использованием модели привода настройку регулятора положения безиспользования регулятора скорости, реализованного на ПЧ.

Проведите экспериментальноеисследование с использованием полученных вариантов настройки регулятора положения.график переходного процесса. Сравните результаты, полученные в задачах 2 и 3, сделайтевыводы.Задание 5Определите с использованием модели привода границу устойчивости привода, используя последовательное увеличение коэффициентов регулятора. Настройки проводите намодели привода. Проведите экспериментальное исследование с использованием полученныхвариантов настройки регулятора положения. Зарисуйте график переходного процесса.- 31 -Литература1. Москаленко В.

В. Электрический привод: Учеб. пособие для сред. проф. образования.– 2-е изд., стер. – М.: «Академия», 2004. – 368с.2. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: учебник для студ.высш. учеб. заведений. – 2-е изд. – М.: «Академия», 2006. – 304 с.3. Соколовский Г. Г. Электропривод переменного тока с частотным регулированием:Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: «Академия», 2006.

– 272 с..