Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Считая, что момент инерции редуктора примерно равен половине момента инерции двигателя, определим механическую постоянную времени первой массы: Т„, = У,о~с/Ме = 0,06 147/58 = 0,152 с. Поскольку механическая постоянная времени первой массы более чем на порядок превышает механическую постоянную времени второй массы, при расчете параметров регулятора скорости влиянием обратной связи по упругому моменту М„можно пренебречь. Постоянная времени токового контура принята равной Т„= 0,01 с, коэффициент регулятора скорости определен из условия настройки контура скорости на оптимум по модулю как К„, =15,2. В основу наблюдателя, с использованием которого реализуется модальное управление скоростной подсистемой (см. рис. 8.17), положена упрощенная, трехмассовая„модель упругого объекта с контуром скорости. При этом два двигателя, параллельно работающие на общую нагрузку, эквивалентированы одним двигателем, создающим вращающий момент, равный суммарному моменту обоих двигателей.
Это достигается увеличением в два раза передаточного коэффициента замкнутого контура тока, равного в относительных единицах /с, = 2. Эквивалентный двигатель характеризуется суммарной механической постоянной времени„равной Таблица 8.5 Параметры механической части привода радиотелескопа де11р1 — А+ВЦ = О. В характеристическом уравнении обозначено: 0 -Т„,'м Т;,',м 0 О т„-,'м О 0 0 0 0 — г -тк„м О О тм2м т-5 ".Зг 0 Т432м О 7мЗм 0 0 о о о о]'; в = [т„-,'.
а = (ср,1сг Ц(сг + (с5 ~э 1) гсг 1 — единичная матрица. При расчете эквивалентная малая постоянная времени контура тока считалась пренебрежимо малой (Ть = 0). Принимая вид желаемого полинома соответствующим стандартному распределению корней по Баттерворту 1271 На(р) = р5+3,24саар4+5,24сомгрЗ+5,24о~рг+3 24с34р+а~ Т,„= 2 0,152 = 0,304 с. Упругий момент связи между первой и второй массами также должен быль увеличен в два раза путем удвоения коэффициента жесткости связи, т.е.
уменьшением в два раза постоянной времени жесткости по сравнению с Т,гь Но поскольку значение Т„„приведенное в табл. 8,5, определено по результатам эксперимента на объекте, при котором двигатели работали параллельно, в модели наблюдателя принято Т„„= 0,151 с, а в модели каждого канала объекта Т,г —— 0,302 с. Измеряемой координатой в конструкции механизма является скорость зеркала. Для ее измерения предусмотрен гироскопический датчик угловой скорости (ДУС) „отмеченный на рис.
8.16 заштрихованным треугольником. Невязка рассчитывается как разность измеренной скорости зеркала и скорости третьей массы в модели упругого объекта 'Зз 33м. Расчет коэффициентов модального регулятора в относительных единицах произведен путем выбора желаемого характера распределения корней характеристического уравнения модели, положенной в основу наблюдателя (см. рис. 8.7), при замыкании ее пропорциональными обратными связями по координатам сгг„,' еггм е33м > 1)тггм) М32м. и при выбранном значении среднегеометрического корня сов = 20 с-' записывая равенство р1-А+В!с =Не!р), получим значения коэффициентов, входящих в матрицу-строку 1с: КрсКг(Кг — !)=19.7~ КисКгКз =47*831 КрсКгКз =-14 931 КрсКсКс = 13 87' Кр,Кф4 = -13„87; Кр,/с,К5 = 8,13, а затем при известных значениях К„= 15,2 и /с, = 2 — значения коэффициентов модального регулятора: /с, =-0,35„.
Кг =1,57; Кз =-0,49; Ке = — 0,46; Кз =0,27. Моделирование электропривода выполнено в среде МАТЮКАВ 8!пш!1п1с. Модель скоростной подсистемы соответствовала рис. 8.17. Управляющее воздействие й„„=1 подавалось на вход системы через фильтр в виде апериодического звена с постоянной времени 0,1 с через одну секунду после начала отсчета.
Возмущающее воздействие М, = 0,5 вводилось на третью массу через 10 с после начала переходного процесса по управлению. В тех случаях, когда рассматривалась система с зазором, величина зазора устанавливалась равной сре = з0,2. При исследовании режима выборки зазора момент распора был равен М,„=+0,2. Сигнал выборки зазора подавался до момента подачи управляющего воздействия.
йз о.е; лг, о.е 1,5 0,5 -0,5 О 2 4 6 а 1О 12 14 16 18 Г, с Рис. 8.18. Расчетная осциллограмма отработки малого управляющего воздействия с последующим набросом момента в скоростной подсистеме без выборки зазора и модального регулятора: 1 — скорость третьей массы !зеркало!; 2 — скорость каждого из двигателей; 3— момент каждого из двигателей й, о.е; М, о.е 1,5 0,5 -0„5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 г, с Рис. 8.19. Расчетная осциллограмма отработки малого управляющего воздействия с последующим иабросом момента в скоростной подсистеме с выборкой зазора без модального регулятора: 1 — скорость третьей массы (зеркало); 2 — скорость каждого из двигателей; 3— момент первого двигателя; 4 — момент второго двигателя Результаты моделирования скоростной подсистемы приведены на рис.
818...8.20. На рис. 8.18 показаны переходные процессы в скоростной подсистеме без модального управления с зазорами и без выборки зазора. Колебания на частоте первого тона демпфируются только за счет сил трения, моделируемых коэффициентами /г,н и /г„з (см. рис. 8.17), на холостом ходу имеют место явно выраженные авто- колебания, которые переходят в затухающие колебания, характер которых близок к колебаниям в линейной системе при введении нагрузки.
На рис. 8,19 изображены переходные процессы в скоростной подсистеме без модального регулятора с выборкой зазора, но с введением выборки мертвого хода. Процесс практически не отличается от процесса в линейной системе. На рис. 8.20 показаны переходные процессы в системе с модальным регулятором при наличии зазора и выборки зазора. Колебания на частоте первого тона полностью демпфируются действием привода, имеют место только колебания с небольшой амплитудой на частоте колебаний четвертой массы с механической постоянной времени Т„„. Выполненное моделирование подтверждает эффективность рассматриваемой структуры скоростной подсистемы как при управляющем, так и при возмущающем воздействиях. 250 ва о.е; М о.е 1 0,8 0,6 О,4 -О,2 -0,4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 С е Рис. 8.20.
Расчетная осциллограмма отработки малого управляющего воздействия с последующим набросом момента в скоростной подсистеме с выборкой зазора и модальным регулятором: 1 — момент первого двигателя; 2 — скорость третьей массы (зеркало); 3 — ско- рость каждого из двигателей; 4 — момент второго двигателя Регулятор положения (см. рис. 8.16) в зависимости от разности задающего и истинного значений угла ~р имеет передаточную ФункЦИ1О ~, Я=Рв,'1тр Р+1/(тр,Р, где ~,„= lс,л = 2,7; т,„=1 с. При нормировании переменных за базовое значение угла поворота на валу двигателя принято д„= = взв.
1 = 147 рад, чему соответствует базовое значение угла поворота на исполнительном органе: %.в 360 3600 1 147 360.3600 1 2я ! 2я 138000 В задании на разработку следящего электропривода задаются значения максимальной скорости со .„и максимального ускорения е, при которых должен работать привод. По ним рассчитываются параметры эквивалентного входного гармонического сигнала ~р = 18 81п(1в,г), где оз, = е /щ и <р = (1л )'/е .
По отработке этого сигнала судят о соответствии точности разработанного привода заданной. В рассматриваемом приводе заданные значения, отнесенные к исполнительному органу, сосгавлягот ез = 240 угл. с/с; е = 10 угл. с/с . Отсюда со, = 10/240 = 0,042 рад/с и 251 гр„„= 240'/10 = 5760 угл. с или в относительных единицах гр, = гр„, /гре = 5760/220 = 26,2. Переключение структуры регулятора положения осуществля-( ется ключами к! и к2 (см. рис.
8.16) в функции сигнала ошибки Ь на входе регулятора положения. Значение ошибки, при которой переключаются ключи, бе = 0,3 (66 угл. с) выбрано из условия отработки заданного эквивалентного гармонического воздействия при пропорционально-интегральной структуре регулятора. Ограничение регулятора положения осуществляется блоком ограничения на уровне (/, = 11,1. Результаты отработки следящим электроприводом управляющего воздействия приведены в виде осциллограмм на рис.
8.21 ...8.23. На рис. 8.21 изображены осциллограммы отработки большого ступенчатого управляющего воздействия, равного 10 о. е. (угловое перемещение 10 220 = 2200 угл. с). С помогцью еще одного ключа (не показанного на рис. 8.16) контролировался момент переключения структуры регулятора положения и фиксировался на осциллограмме линией структура регулятора — минус ПРП вЂ” минус или ПИРП вЂ” плюс. Видно, что в течение большего отрезка времени задание отрабатывается при пропорциональном регуляторе положения и ограничении выходного сигнала регулятора.
В завершающей части отработка происходит при ПИ структуре регулятора. ге, о.е; <р.0,2, о.е 2 0,5 -0,5 0 Рис. 8.21. Осциллограммы отработки скоростной подсистемой с выборкой зазора и модальным регулятором при управляющем воздействии 1О о. ел г — угловое перемещение; 2 — скорость зеркала; 3 — скорость двигателя; 4— структура регулятора гв, о.е; б, о.е о,в 0,6 0,4 -0,2 ° -0,4 О 0„5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 г, с Рис. 8.22. Осциллограммы отработки скоростной подсистемой с выборкой зазора и модальным регулятором при управляющем воздействии 0,5 о. ел 1 — скорость зеркала; 2 — скорость двигателя; 3 — угловое перемещение; 4— структура регулятора о, о.е; Ошибка.1000, о.е 30 20 10 -10 -20 — 30 -40 40 60 80 100 120 140 160 !80 г, с Рис.
8.23. Осциллограммы отработки следящим электроприводом эквива- лентного гармонического воздействия: 1 — гармонический входной сигнал; 2 — ошибка На рис. 8.22 показаны осциллограммы отработки малого ступенчатого сигнала гр' = 0,5 (110 угл. с). Регулятор положения работает в пропорциональном режиме только в самом начале переходного процесса. На рис. 8.23 приведены осциллограммы отработки эквивалентного гармонического сигнала. Амплитуда ошибки составляет 17 1О ' о. е., т.е. 3,75 угл. с, что удовлетворяет заданному требованию по точно- ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приводные преобразователи переменного тока для управления моментом„скоростью или положением ротора асинхронных, синхронных и вентильных двигателей являются современными электротехническими устройствами, которые выпускаются сегодня ведущими электротехническими фирмами мира в различных модификациях. Основой приводных преобразователей служит преобразователь частоты со звеном постоянного тока и автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией.
Использование в силовой части преобразователей модулей на базе 10ВТ, а также наличие микропроцессорной системы управления, контроля, защиты и диагностирования, входящей в их состав, позволило обеспечить высокие энергетические и эксплуатационные показатели регулируемых электроприводов переменного тока, все более уверенно занимающих ведущие позиции в автоматизации производства. Управление преобразователем в процессе введения в строй, конфигурирование его структуры и наладка привода могут осуществляться с персонального компьютера через стандартный последовательный интерфейс или с отдельного дистанционного пульта управления. Пульт может быть выносным или располагаться непосредственно на самом преобразователе. Он оснащается текстовым, а иногда и графическим, дисплеем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
