МУ Управление приводами (Лаба 1), страница 4

рис. 13) запишем равенство- 21 -MДωЗАД − ω=M НОМω0 − ωНОМПодставив в полученную формулу выражение для номинального скольженияsНОМ = (ω0 − ωНОМ ) / ω0 , найдем M ДMД =M НОМ ( ωЗАД − ω)sНОМω0Подставляя в последнюю формулу выражения для ω0 и для ωЗАД , получимMД =M НОМsНОМ 2πf ЗАД− ωрП  рП2πf НОМВ случае, если на ротор не действует внешний момент ( M В = 0 ), уравнение динамического равновесия ротора будет иметь видJpω ( t ) =M НОМsНОМ 2πf ЗАДрП − ω рП,2πf НОМгде J – момент инерции ротора, p – оператор дифференцирования.Из данного уравнения можно получить требуемую зависимость в видеW ( p) =ω( t )2π / PП=,f ЗАД ( t ) 1 + JS HОМ 2πf HОМ pM HОМ PП(2)Выражение (2) представляет собой передаточную функцию асинхронного электродвигателя при малых значениях скольжения.

Входным параметром является частота питающего напряжения обмоток статора, выходным параметром - скорость вращения ротора электродвигателя.Согласно выражению (2) асинхронный электродвигатель под управлением преобразователя частоты в режиме U/f-регулирования представляет собой апериодическое звено спостоянной времениTM =JS HОМ 2πf HОМM HОМ PП.(3)Коэффициент усиления данной системыK ДВ = 2π / PП .(4)- 22 Тогда передаточная функция асинхронного электродвигателя под управлением преобразователячастотыврежимеW ( p) =U/f-регулированиябудетК ДВω( t ).=f ЗАД ( t ) 1 + Т М pиметьвид(5)5.2.

Модель привода в режиме управления скоростьюМодель привода в режиме управления скоростью представлена на рис. 14. Измерение скорости происходит в течение 10 мс, что обуславливает соответствующую задержку вцепи ОС.Рис. 14. Модель привода в режиме управления скоростью.При разработке данной модели учитывались основные нелинейности, возникающиепри использовании в качестве управляющего устройства ПЛК. Нелинейности типа «зона нечувствительности» возникают из-за наличия минимального порога преобразования АЦПпреобразователя частоты, а также предустановленного порога задания минимальной частоты.5.3. Модель привода в режиме управления положениемВ данной лабораторной работе рассматривается две возможных реализации приводас управлением по положению: с контуром регулирования скорости, реализованным на, преобразователе частоты, а также без него.

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.