Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Рнс. 5.31. Структурная схема АСНМ 153 152 Принимая для оптимальной настройки МР, например, граничный апериодический процесс замкнутого контура, получаем желаемый характеристический полином 2)жаа(/г) = (Р+ соа) = Р а 2соа -а 'оа. При этом базовая частота со = ™, относительное время псГп и жаа реходного процесса та а = 4,8, перерегулирование о = 0%.
Из условия /)(/г) = /) м,(гг) определяются значения параметров МР; г /с, = (соа + с/й г + с/г)/Ьг , 'кг — — (2соа + А — ). г)/Ь г . Значение и, находится по желаемому быстродействию г„,„,,„, ограниченному перегрузочной способностью двигателя. Для реализации МР требуется вычислитель коэффициентов /с, и /с, и умножитель их на переменные х, и х,. Современная быстродействующая микропроцессорная техника позволяет реализовать данную адаптивную систему управления, структурная схема которой приведена на рис. 5.31.
Полученный самонастраивающийся модальный регулятор обеспечит в пределах перегрузочной способности двигателя заданный оптимальный динамический режим электро- привода при определенном диапазоне возможных изменений двух параметров — активного сопротивления якорной цепи А и момента инерции У. Для двухконтурною электропривода, выполненного по схеме подчиненного регулирования, изменения параметров А и У нарушат оптимальную настройку как регулятора тока с передаточной функцией 2,, А /с„/с„2Т„ /с„~с„2Т„ так и пропорционального регулятора скорости с передаточной функцией /с,„/с, У И' (Р)-/с — /, 4Т /стг 4Т„ Сформировав с помощью АНУ параметры А и У, можно их ввести в регуляторы соответственно тока и скорости.
Адаптивное наблюдающее устройство позволяет при отмеченных выше условиях достаточно точно восстановить изменяемые параметры и переменные состояния объекта управления, а также на их основе сформулировать аналитическим способом алгоритм оптимальною адаптивного управления. Однако даже для простого электропривода с характеристическим полиномом второго порядка и двумя изменяемыми параметрами адаптивная система 154 управления оказывается весьма сложной, что наглядно видно из приведенной на рис.
5.31 схемы. Наличие нелинейностей в электроприводе в сочетании с колебательными звеньями затрудняет формирование аналитическим способом адаптивного алгоритма управления. В этом случае приближенную адаптацию можно построить не на аналитической, а на логической основе с помощью адаптивного фаззи-наблюдателя (АФН). Рассмотрим вариант электропривода с одним изменяемым параметром — моментом инерции У= У, + ЛУ, где ЛУ= маг. Если создан наблюдатель для подвижной части электропривода без учета изменений У, то производная ошибки наблюдателя оценивается величиной ЛУ М Лсо = Й вЂ” Й= Уа+ЛУ Уа При ЛУ= 0 ошибка наблюдателя и ее производная равны нулю, а при ЛУ вЂ” > со и М= сопзг Лй„-+ М/Уа. Если У= сопзг и присутствует изменяемый момент нагрузки М„„, то производная ошибки наблюдателя оценивается величиной Ммаг ЛЙ м У а При М„ж = 0 Лй = О, а при нарастании М„,„растет и Лсо„.
Из сопоставления величин Лй„и Лсо„следует схожесть на качественном уровне влияния изменения параметров У и М „в некотором диапазоне на различие в скоростях электропривода и наблюдателя его силовой части. Количественно величины Лй„и Лйм отличаются только из-за различного характера их зависимости от изменяемого параметра — для Лсо„данная зависимость нелинейна, а для Лсо„— линейна.
Это позволяет для электропривода с изменяемым моментом инерции использовать приближенную сигнальную адаптацию на основе адаптивного фаззи-наблюдателя (АФН) (рис. 5.32). Фаззи-регулятор ФР формирует дополнительный управляющий сигнал и„, подаваемый на вход контура момента и оказывающий компенсирующее действие на изменение момента инерции. Алгоритм ФР составляется на логической основе как функция и. двух входных переменных Лсо и Лй, например, с пятью уровнями (АгВ, А/В, х., Р5, РВ) и представляется в виде таблицы (см.
гл. 4). Таблица отражает свод соответствующих данной зависимости правил: ЕСЛИ Лсо = РВ И Лй = РВ, ТО и„= РВ; ЕСЛИ Лсо = РВ И Лй = АсВ, ТО и„= ж, и т.д. Необходимую для оптимизации динамического режима электропривода нелинейность алгоритма ФР получают подбором зна- 155 Контрольные вопросы 0,5 1,5 2 2,5 Ос ОА 20 10 — 10 — 20 -50 -40 0 0,5 1 1,5 б 2 2,5 Ос 1 156 !57 Рис. 5.32. Структурная схема АСЭМ с фаззи-регулятором м, рад?с 180 !60 140 120 !00 80 бО 40 20 0 — 20 0 Рис.
5.33. Диаграммы изменения скорости (а) н тока (б) прн позицио- нировании электропрнвода чений центров функций принадлежности входных и выходной переменных ФР. На рис. 5.33 приведен результат моделирования отработки заданной тахограммы позиционирования электроприводом с параметрами из примера синтеза регуляторов тока и скорости (см. подразд. 5.3.2). Момент инерции электропривода в этом режиме увеличивался в 3 раза. Вариант 1 системы адаптивного управления — АСНМ согласно схеме рис. 5.31 с аналитическим алгоритмом управления — рассчитан по приведенному выше математическому описанию (кривые ьзхснм, („снм); вариант 2 — АСНМ с адаптивным фаззи-наблюдателем согласно схеме рис. 5.32 с логическим алгоритмом управления, составленным без помощи математического описания (кривые озхен, !еен).
Сопоставление графиков показывает, что вариант 2, уступая незначительно по качеству отработки заданной тахограммы (кривая гв,), оказывается более простым по структуре адаптивного управления и по алгоритму управления. Данный пример свидетельствует, что в задачах адаптивного управления электропривода сопоставимы и конкурентоспособны системы, построенные как на аналитической основе, так и на приближенной логической основе, т.е. на основе фаззи-логики. 1 !. В каком нз двух случаев: 1) Мы = О, Мы = М~аг' 2) М1= Мс2 = 2 Мнзг— жесткость механической характеристики будет больше для электропривола, замкнутого по вектору состояния Х(!) = (е, со, Мп юз! ? 2. Как изменится жесткость механической характеристики электро- привода с упругим механическим звеном, замкнугого по вектору состочт яння Х(Г) = ~ — — ез, — ьзз ~, если уменьшить вдвое время пс- ( Й с(сз, г)сзз ~ Й1 (г ' Й реходного процесса изменением настройки модального регулятора? 3.
Как отразится на наблюдателе двухмассовой подвижной части электропрнвода увеличение момента инерции рабочего органа У2? 4. Как изменится электромеханическая характеристика электропрнвода с токовой отсечкой, если систему управления дополнить отрицательной связью по скорости с коэффициентом усиления Ц, = 3 при неизменном задающем напряжении? 5.
Какой показатель замкнутого контура принимается для настройки на так называемый модульный, илн технический, оптимум? Почему этот оптимум имеет такое название? 6. В чем отличие симметричного оптимума контура скорости от модульного оптимума? 7. Поясните назначение задающего устройства н блока ограничения выходного напряжения регулятора скорости. Как меняются статические н динамические характеристики электропрнвода прн изменении харак- тернстнк указанных элементов схемы управления? 6.1.1. Вентильный двигатель !59 8. Какой системе управления — с модальным регулятором или с подчиненным регулированием — вы отдали бы предпочтение, чтобы получить заданное быстродействие и демпфирование скорости рабочего органа электропривода с упругим механическим звеном? 9.
В схеме на рис. 5.1б с ПИ-регуляторами тока и скорости вдвое уменьшили коэффициент обратной связи по скорости. Как при этом изменятся статические характеристики электропривода? Как это повлияет на динамические свойства контуров тока и скорости? 1О. В силовой цепи питания тиристорного преобразователя произошло уменьшение напряжения на 10%. Как качественно изменятся статические и динамические характеристики контуров тока и скорости электропривода в схеме на рис. 5.1б с ПИ-регуляторами тока и скорости? 11. Какие достоинства и недостатки вы отметили бы в системе каскадного управления скоростью электропривода по принципу подчиненного регулирования координат? 12. Приведите примеры технологических установок, в которых целесообразно применение электропривода с двухзонным регулированием скорости. 13. Поясните назначение контуров регулирования тока возбуждения и ЭДС двигателя в системах двухзонного регулирования скорости.
14. Как магнитный поток двигателя влияет на его механические и электромагнитные постоянные времени? 15. Поясните назначение блоков ограничения задания тока возбуждения и выделения модуля ЭДС двигателя в схеме на рис. 5.23. Как они влияют на статические и динамические характеристики электропривода? 1б. В схеме на рис. 5.23 с ПИ-регуляторами тока якоря и возбуждения, скорости и И-регулятором ЭДС двигателя вдвое уменьшили коэффициент обратной связи по скорости.
Как при этом изменятся статические характеристики электропривода? Как это повлияет на динамические свойства контуров регулирования тока якоря, тока возбуждения, скорости и ЭДС двигателя? 17, При каких условиях работы электропривода возникает потребность в его адаптивном управлении? 18. Для какой задачи управления двухконтурного электропривода аы предложили бы систему с эталонной моделью с сигналыюгй адаптацией? 19. Какую систему адаптивного управления из рассмотренных в данной главе вы предложили бы использовать для электропривода с упругим механическим звеном и с изменяемыми моментом нагрузки и моментом инерции рабочего органа? Глава 6 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6.1.
Управление синхронным двигателем в схеме вентильного двигателя Синхронные двигатели большой мощности находят достаточно широкое применение в нерегулируемых электроприводах с ительным режимом работы благодаря своим хорошим энергедлит тическим показателям и, в первую очередь, высокому коэфф— циенту мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
