Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

2.24 а, 6. Таким образом, практически для всех реальных ситуаций первый внутренний контур элсктропривода с подчиненным управлением можно представить аппсриодическим звеном с достаточно малой постоянной времени. Псрсйдсм к рассмотрсншо второго контура. Если исходное звено второго контура является интегрирующим с передаточной функцией 1 И',(в) = —, то общая передаточная функция первого и исходного Тзг второго звена будет равна: )У,(з)= . Для таких и более ! (Тзз+ 1)Тк сложных систем, о чем будет сказано ниже, регулятор синтезируется Основы злект оп иве а 4Твк+1 И' Г (Т и + 1) ' а] Т,(4Твз+1) Т, Т, 8Т 2Тв 8Т б) 1 8Тв к~ + 4Твз+1 Компьютерное моделирование полупроводниковек систем Рис. 2.24. Модель (а) и результаты моделирования (б) колебательного звена с регулятором таким образом, чтобы в замкнутом контуре получить желасл1ую пе- редаточную функцию.

В качестве желаемых передаточных функций в системах элекгропривода в основном используются две: 1. Передаточная функция колебательного звена, настроенного иа так называемый технический оптимум (оптимум по модулю1 В1 е1га8с-орбппцп). 2. Передаточная функция колебательного звена, настроенного ва так называемый симметричный оптимум, В первом случае передаточная функция разомкнутой системы 1 должна иметь вид: И'тизз(з) =, то есть регулятор должа" 2Твз(Твз+ Ц Тг 9 быть пропорциональным с коэффициентом усиления к„= —. о 2То этом случае передаточная функция замкнутого контура будет имат~ вид И~з,и, = , .

Переходная характеристика такого заь 1 ! 2Т,'к'+ 2Твз+1 кнутого звена будет иметь следующие параметры (рис. 2.20): (1 перерсгулирование б =4,3%; (.1 время первого согласования т', = 4,11Т,; (1 время переходного процесса т„ =8,4Т,. Звсно1 настроенное на оптимум по модулю, не всегда обеспечивает заданное качество переходного процесса по возмущению, Поэтому внешние контуры в электроприводс (контур скорости или угла) часто настраиваются на симметричный оптимум.

Передаточная функция разомкнутой системы в этом случае дол- ~ жна иметь вид: 4 г то есть в качестве регулятора должен быть использован ПИ-регуля- тор с передаточной функцией: Передаточная функция замкнутого контура, настроенного на симметричный оптимум, имеет вид: Переходная характеристика системы, настроенной на симметричный оптимум, имеет следующие параметры: (1 перерегулирование о = 43%; 'ь) время первого согласования ~,,= 3,1Т,; (.1 время переходного процесса т„ = 16,5 Т, Модель рассмотренной системы с П и ПИ-регуляторами представлена на рис. 2.25 а, Результаты моделирования переходных процессов в системе при настройке на оптимум по модулю и на симметричный оптимум показаны на рис.

2.25 6. Если исходным звеном второго контура является апериодичсское 1 звено с передаточной функцией И',(з) =, передаточная функ- 1+ Т,з Основы алект оп иво а! б] Я Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рис. 2.25. Модель (а) и переходные процессы (б) в системе, настроенной на оптимум по модулю и симметричный оптимум ция разомкнутого контура с уче!ом передаточной функции первого 1 контура будет иметь внд: 1улпз(а)= .

В этом случзс (Тзи + 1)(Т2! + !) для реализации в этом контуре оптимума по модулю регулятор должен иметь передаточную функцшо следующего вндз: Т! Ит (в) = — '-+ —— 2Т 2Т. Динамические характеристики элсктропривода могут быть оценсвь вц нс только параметрами переходного процесса, то есть рсак![ис!й! систс мы на скачок входного или возму!цающего сигнала, но и рядом друг!" характеристик, из которых нанболсс часто используются следуюшие: ( ) импульсная характеристика — рсакц!и системы на дельта' функцшо.

Дельта-функция рассматривается как произвоЛ' ная от единичной функции. Изображение по Лапласу дель та-функции равно 1; ! з амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики Ь.! расположение полюсов и нулей передаточной функции системы. В новой версии Ма!1 аЬ6 приложение Япзп!!пк имеет динамическую связь с Соп[го1 Яуз[еп! Тоо!Ьох — пакетом, позволяющим исследовать вышеперечисленные динамические характеристики электропривода.

На эту связь указывает наличие меню Тоо!з в строке меню модели (см„ например, рис. 2.26 а). Ниже рассматривается динамический анализ систел!ы (рис. 2,25), ~.5 настроенной на симметричный оптимум, с использованием Соп!го1 Буз1епт Тоо!Ьох. Модель системы показана на рис. 2.26 а. В открыва- Г ,4 ющемся окне меню Тоо1з выбирается опция 1лпеаг Апа1уз!з, при этом появляется дополнительная библиотека входных и выходных портов ~ Мо!)е! 1прц!з апд Оц!рп1з (рис. 2.26 б) и пустое окно блока 1Т1 !т!етчег. $ Входные и выходные порты, как обычные библиотечные блоки, «перетаскиваются» в окно модели и присоединяются ко входу (входам) и выходу (выходам) исследуемой системы (рис.

2.26 а). В выпадающем меню окна Е!1!! блока 1.Т1 !т!ечуег выбирается опция Р1о! Сопб!яцгабоп, и в открывшемся поле окна настройки задаются методы исследования динамики системы (рис. 2.27). В рассматриваемом примере выбраны все перечисленные выше методы. Последним этапом является проведение моделирования. Для этого в выпадающем меню окна Яптп!!пк выбирается опция Ое! Ь|псаг!вес! Моде!. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Результаты моделирования показаны на рнс. 2.28.

Все, что сказано до сих пор, касается поведения системы элек тропривода «в малом», то есть при таких управляющих и возму. щающих воздействиях, когда система остается в зоне линейностя и ни одна из координат системы не выходит на искусственные или естественные ограничения. На практике системы электропря. вода в переходных режимах часто работают в режимах ограничс.

Рис. 2.27. Окно настройки представления результатов моделирования Рис. 2.28. Результаты моделирования динамики системы Основы злект оп иво ния, а в технических заданиях часто оговариваются характеристики именно в этих режимах. Поэтому в дальнейшем таким режимам будет уделено первостепенное внимание.

В режимах насыщения аналитические методы исследования системы регулирования встречают значительные трудности. Поэтому практически вся теория электропривода посвящена исследованию его работы в линейной зоне. Компьютерное моделирование в этом смысле не имеет ограничений и дает возможности исследования системы в областях ограничения координат, то есть в нелинейной области. Эта 1' особенность компьютерного моделирования широко использована и далее. Исследование системы «в большом» позволяет решить еще т одну очень важную задачу — задачу правильного выбора исполнительного двигателя по методу эквивалентных потерь.

Для этого предварительно конкретизируем режимы работы электропривода, которые необходимо реализовать в модели, чтобы охватить максимум возможных практических случаев. Анализ режимов работы электроприводов, представленных выше, позволяет выделить четыре установившихся режима работы н три переходных. К установившимся режимам отнесем: 'ьз режим покоя, когда на систему нс поданы сигналы управления, скорость и момент-.равны нулю; 'ьз пусковой режим, когда система разгоняется с постоянным, ограниченным моментом; 'ьз режил~ холостого хода, когда скорость постоянна, равна заданной, а момент равен нулю; 1 1 режим работы с номинальным моментом при постоянной скорости. Между этими режимами имеют место переходные процессы: 0 нарастание момента до момента ограничения; 11 уменьшение момента до нуля; Гз нарастание момента до значения, равного приложенному моменту нагрузки.

Все эти режимы имеют место при анализе переходных процессов «в большою>. Таким образом, анализируя виртуальную модель электропривода «в большом» и используя измерительные средства, предоставляемые 81шп11п1с, можно определить потери в двигателе во всех перечисленных режимах, рассчитать эквивалентные токи, моменты и мощности и проверить правильность выбора двигателя.

Результаты, полученные при таком обобщенном анализе, можно распространить на самые различные режимы работы электропривода. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Основы элект оп иео а Тпблплп З.2 Эскизное проектирование Техническое проектирование Этапы Рабочее проектирование Структура и параметры системы.

Элементная база силовой электронию>. Элементная база устройств завиты и сигнализации. Элементная база микросхелютехннки и л>икропродессорной техники Передаточные >)зуню>ии (л>атематпческое описа- ние) всех звеньев систе л>ы Источники энср»>, электрические машины, полупроводниковые преобразователи,меха- нические узлы сопрюке- ния База данных 4 4 Знания экспертов. Пакеты прикладных программ (Мадль,бйзя>Ы>) Знания экспертов. Пакеты прикладных про>рамм (Ма>(лЬ,О>Са», >»го>>гьепсЬ, ТСАП) Техническое задание.

Характеристики

Список файлов книги