Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Передаточная функция между током обмотки возбуждения двигателя и ма~нитным потоком Ф(р) /гф /,(р) т„р+1' где /гф — коэффициент взаимосвязи между приращениями тока и потока возбуждения двигателя на кривой намагничивания, представляющий собой тангенс угла наклона касательной к кривой намагничивания в рабочей точке, /гф = йФ/Л/,. Передаточная функция цепи обратной связи по току возбуждения двигателя определяется результирующим коэффициентом передачи шунта ШВ в цепи обмотки возбуждения и датчика тока ДТВ. Система двухзонного регулирования скорости в соответствии с рис. 5.24 существенно нелинейна, поскольку содержит в себе как функции произведения переменных, так и нелинейности блоков ограничения БО, БОВ, БМ, а также кривой намагничивания двигателя.
Нелинейными могут быть и регулировочные характеристики преобразователей ТП и ТВ. Поэтому анализ и синтез подобных систем принято выполнять в «малом» при линеаризации нелинейностей в их рабочих точках. Линеаризованная структурная схема электропривода с двухзонным регулированием скорости приведена на рис. 5.25. Здесь, по сравнению с рис. 5.24, текущие значения переменных заменены на их отклонения от начальных значений при работе системы с начальными скоростью оз„„„током / „„, моментом М„,„и потоком Ф„,„двигателя. При линеаризации в данном режиме результирующие отклонения момента и ЭДС двигателя от их начальных значений как итог операций перемножения тока и скорости двигателя на его магнитный поток с учетом собственных отклонений указанных величин от начальных значений будут определяться следующим образом; 5Мх = М„„, — (/„„,„-о о/„) 1/гФ„„„+ Ь Ф) = 1гФ„,„М„+ /„„,„ /аЗ Ф+ 5/„и Ф; пЕ х = Е, „,.„— (оз„,„+ Поз) ЯФ„„-» ПФ) = ИФ„,„поз + в„„, /се Ф+ поза Ф, х о о.
о и Л Ю х о о х » о сд и .д о о о х х о с о о, х х и х о х вд » а дд » о, о х х х и о х о х о С учетом малости произведений М„ЬФ и ЬсоЬФ значения ЬМх и ЬЕ,,х на рис. 5.25 отражены суммами их составляющих: ЬМХ = ЬМ1 ч ЬМд = 1СФ„,„Ы„+ У„„„/сЬ Ф; ЬЕдх ЬЕд!+ ЬЕд2 'сФнвчЬсн + сннвч)сЬФ. Часто, особенно для двигателей с шихтованными станинами„ когда Т„~ Т„, влиянием вихревых токов на отклонение магнитного потока пренебрегают. Тогда (при Т„, и О) передаточная функция силовой цепи обмотки возбуждения двигателя как объекта регулирования с выходом по току возбуждения определится (см. рис.
5.25) следующим образом: Ьтв(Р) дгнв Ьагтв(Р) п,(Т„,Р+ 1)(Т,Р+ 1) Отсюда при выборе передаточной функции разомкнутого КТВ с учетом коэффициента Й.„, в виде 1 )Со.нвавТнвр(Твр д 1) передаточная функция регулятора тока возбуждения определится как ннггв (Р) = дсгтв + — * 1 Тгтв Р где а, — соотношение постоянных времени КТВ при его настройке на модульный оптимум, а, = 2 ...4; 1сртв — коэффициент передачи пропорциональной части РТВ, 1сртв -- Т,/Т,.тв; Т, „а — постоянная времени интегрирования ПИ-регулятора РТВ, Тгтв —— 'Св ч в'Сн в ч а, Т„,. в При выбранном регуляторе РТВ передаточная функция замкнутого КТВ Ьрв(Р) Ьирэ(р) )с„,~а,Т»,р(Т„,Р+ 1) + 1] ' Синтез регулятора ЭДС полезно предварить оценкой степени влияния на ток якоря составляющих суммарного отклонения ЗДС двигателя ЬЕд,х (рис.
5.26), вызванного при постоянстве скорости двигателя изменением лишь магнитного потока двигателя. С этой целью переменная ЬМ, из сумматора Хд (см. рис. 5.25) переносится на сумматор Х, (см. рис, 5.26), где результат ее переноса ЬЕ,"~ = ЬФд'„н,„)с„(ТР+ Ъ)!Ф„„ с противоположным знаком суммируется с составляющей ЬЕ,', = = сан,„lсЬФ. Составляющая ЬЕ„'', обусловлена изменением жесткости 143 Фоа Фо~ паном Фпон 145 144 Рис. 5.26. Узел воздействия потока на ЭДС двигателя механической характеристики двигателя при изменении его потока.
При скорости выше номинальной (ин.„> а„,„), когда вступает в действие контур регулирования ЭДС и имеет место отклонение ЛФ, эта составляющая намного меньше составляющей ЛЕ',ь связанной с изменением начальной скорости двигателя. Поэтому при оо„,„> ин,м влиянием ЛЕ,", на ток якоря можно пренебречь. Тогда при исключении в структурной схеме рис.
5.25 связи между Лмт и ЛФ передаточная функция объекта регулирования ЭДС двигателя при постоянстве его скорости (Лез = О) определится как )с)сФоо„„ гхигэ(р) )с„,ДанТ„,р(Т„,р+1)+ 1] ]с„,(а„Т„,р+1) Тогда с учетом обратной связи по ЭДС двигателя передаточная функция регулятора ЭДС )('тэ (Р) 1 Т„р' Здесь Т,э — постоянная времени интегрирования регулятора РЭ; Ттз = иа ин КдЭ КЯФГО ° Т . /К . где а, = 2 ... 4 — соотношение постоянных времени КЭ при его настройке на модульный оптимум. Таким образом, при подобной настройке и без учета влияния вихревых токов в магнитопроводе двигателя применяется интегрирующий регулятор РЭ. При этом передаточная функция замкнутого КЭ 7тЕн,(р) 1 Ьи„(р) )сд4а,а,Т„,р(а,Тп,р+1)+ Ц Поскольку из-за нелинейности характеристики намагничивания двигателя значение )сФоз„,„при изменении магнитного потока меняется в пределах )СФппп аепаах — '"Фаенан — '"Фпаахаепа1п <Е <~„- где )сФ мое,„соответствУют минимальномУ, а )сФ „о,„— максимальному значениям магнитного потока, то при выборе параметров регулятора РЭ принимают )сФсо„„= )сФ,„оо и.
Тогда условие устойчивости замкнутого контура регулирования ЭДС будет сохраняться и при уменьшении )сФи„,„. Для обеспечения устойчивости замкнутого КС во всем диапазоне изменения )сФ„„параметры регулятора РС определяют при максимальном значении )сФ„,„= )сФ„,„. Статические электромеханическая и механическая характеристики электропривода с двухзонным регулированием скорости могут быть определены по структурной схеме рис. 5.25 при р = О. Для ПИ-регулятора тока и И-регулятора ЭДС двигателя электро- механические и механические характеристики электропривода при П и ПИ-регуляторах скорости приведены на рис.
5.27. При 1„< 1„, ПИ-регулятор скорости обеспечивает астатизм регулирования скорости от нуля до оо,„(линии 1). При П-регуляторе скорости электромеханическая и механическая характеристики электропривода имеют конечное значение жесткости (линии 5). При 1 = 1„, значение которого задается уровнем ограничения выходного напряжения БО, система обеспечивает за счет ПИ-регулятора тока якоря его постоянство во всем диапазоне изменения скорости. Максимальный же момент двигателя М = /сФн.„1„ сохраняется постоянным лишь при оо < озн.м, а затем снижается Го ©ном Гамм гном га, Ф а'Го аттнам аттмах '"ноп а б Рис. 5,27.
Электромеханическая (а) и механическая (б) характеристики электропривода и фазовые траектории оа(1), оа(м) при пуске двигателя при 1„= сопя 5.4. Адаптивное управление в электроприводах ноном номом 'о Фном Рис. 5.28. Фазовые траектории со(1) (а) и е(М) (б) с линейно нараста- ющим заданием скорости до М „пропорционально уменьшению магнитного потока двигателя с номинального Ф„„до Ф„,„(линия 2).
Длительно допустимому по нагреву двигателя режиму работы электропривода при 1„= 1„н,м соответствуют линии 3, а кратковременным допустимым перегрузкам по току (1„„„,) и моменту (М„.н) двигателя— линии 4. Фазовые траектории ю(1„) и со(М) при пуске двигателя с постоянной статической нагрузкой (М, = сопй) в режиме поддержания постоянства тока якоря на уровне 1„„< 1н.н (в режиме ограничения выходного напряжения БО) отличаются от статических характеристик лишь в начале и по окончании пускового режима (линии 1' на рис.
5.27). При этом до момента достижения номинальной скорости двигатель разгоняется с постоянным ускорением, определяемым динамическим моментом М„„„= М„,„— М„а при ю > ю„.„за счет уменьшения М,„„темп разгона двигателя снижается. После достижения заданного значения скорости разгон двигателя прекращается и ток двигателя устанавливается равным 1, = М,/()гФ,„). Если пуск двигателя осуществляется от задаюшего устройства с линейно нарастаюшим напряжением задания скорости и при этом пусковой ток якоря 1„„не превышает 1„, то при М, = сопи момент двигателя во время разгона остается практически постоянным и равным М, = М, + Мнн„во всем диапазоне регулирования скорости (линия 1' на рис.
5.28, б). В начале и по окончании переходного процесса возможны лишь перерегулирования момента в соответствии с линамическим перерегулированием тока якоря. Постоянство пускового тока сохраняется только до номинальной скорости, после чего по мере снижения потока (линия 2) ток якоря возрастает до 1„о „= Мн/(йФ„н,) (линия 1' на рис. 5.28, а). !46 Рассмотренные способы управления с молальным и подчиненным регулированием координат электропривода распространяются на линейные объекты управления с заранее известными и неизменными параметрами. При изменении параметров нарушаются условия оптимизации, заложенные при синтезе соответствующих регуляторов, и динамические показатели электропривода ухудшаются.
Особенно чувствителен к изменениям параметров способ подчиненного регулирования, который основывается на принципе компенсации больших постоянных времени. Для сохранения показателей качества электропривода в условиях изменяемости его параметров возникает задача адаптации, т.е. приспосабливаемости к данным условиям. Эта задача решается автоматическим путем — изменением параметров регуляторов, а также формированием дополнительных воздействий к действиям регуляторов [4]. Можно выделить два типа непостоянства параметров; параметр электропривода в исследуемом режиме остается неизменным или изменяется незначительно, но неизвестно его исходное значение; параметр электропривода в исследуемом режиме существенно изменяется относительно его известного или неизвестного исходного значения.
К изменяемым параметрам электропривода могут быть отнесены: момент инерции из-за изменения массы груза в подъемно-транспортных установках, взаимосвязи механических координат в многокоординатных манипуляторах и роботах; индуктивность в цепях возбуждения с насыщением магнитной системы; коэффициент усиления в управляемых преобразователях из-за изменения энергетического уровня источника питания; активное сопротивление в силовых цепях из-за изменения температурного режима. Кроме отмеченных изменяемых параметров на показатели качества электропривода может оказывать влияние и изменяемое возмущающее воздействие, к которому может быть отнесен труднодоступный измерению момент нагрузки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
