147892 (594423), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Рис. 2.2. Залежності X₁(t), Y₁(t), X₂(t), Y₂(t).

Рис. 2.3. Залежності X₅(t), X₆(t), X₇(t), X₈(t).

Рис. 2.4. Залежності ₀(t), (t).

Ряд експериментів, проведених з моделлю, підтвердили її адекватність, що й дозволило зробити висновок про те, що запропонована модель в осях X, Y,0 може бути використана для проведення досліджень та синтезу керуючих впливів у вигляді амплітуди і частоти напруги живлення ТАД. Крім того, вона може бути використана для уточнення структур САК, що вже маються, та розробки структур САК на основі синтезованих законів керування згідно заданих критеріїв якості, а також визначення та уточнення параметрів САК по результатам досліджень. Особливо вона корисна для попередньої оцінки параметрів регуляторів, які синтезуються для системи керування.

Для проведення комплексних досліджень синтезованих систем управління може бути використана модель ТАД у фазних координатах a, b, 0 зі врахуванням насичення, яка представлена у вигляді системи рівнянь:

,

,

, (2.5) ,

де – відповідно потокозчеплення, напруга та струм фаз a та b статора;

– потокозчеплення та струм обмоток фаз a та b ротора;

– модуль вектора струму, який намагнічує;

–електромагнітний момент ТАД.

Відповідність вище приведених параметрів між собою має вигляд:

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

.

Математична модель ТАД, що представлена у вигляді рівнянь (2.5), більш складна, ніж моделі вигляду (2.1) і (2.4), оскільки тут ряд параметрів є постійними величинами, як у попередніх моделях, а являють собою функції модуля вектору току, що намагнічує.

Аналіз моделей, що задані системами рівнянь (2.1) – (2.5), показує, що в залежності від мети досліджень, кожна з них може біти використана для визначення керуючих впливів.

Аналіз різних форм запису показує, що для моделювання безпосередньо двигуна та механізму, без урахування властивостей джерела живлення (приймаємо його джерелом ЕРС), найбільш проста модель виходить при запису рівнянь двигуна в рухомій системі координат в осях X,Y через потокозчеплення. Моделювання ТАД як у прямокутній системі координат , , так і у природній (в осях a,b,0) доцільно використовувати для дослідження об’єкту керування у замкненій системі регулювання з урахуванням протікання електромагнітних процесів.

1. Моделювання пристроїв САК об’єкта керування

Електропередача дизель-потягу має автономну систему автоматичного керування, яка здійснює спільну роботу з дизелем та забезпечує керування тяговими асинхронними двигунами для реалізації тягових характеристик у всьому діапазоні швидкостей та навантажень. У електропередачі, що досліджується, використовується САК, яка забезпечує формування амплітудного значення напруги живлення та частоти тягових асинхронних двигунів. В електропередачі дизель-потягу САК виконана двоконтурною. Перший контур здійснює регулювання збудження тягового генератора та задає величину напруги, яка підводиться до двигунів. Він забезпечує стабілізацію струму асинхронних двигунів при пуску та регулювання струму та напруги генератора в зоні дії обмеження по напрузі дизеля. Другий контур регулювання є підлеглим по відношенню до першого, він здійснює регулювання частоти живлення тягових двигунів.

Для розробки моделей пристроїв САК використані структурна схема системи керування та функціональні схеми каналів регулювання окремих компонентів енергетичної системи дизель-потягу.

Структурна схема системи управління електропередачі дизель-потягу приведена на рис. 2.5.

При дослідженні САК об’єкта керування практичний інтерес являють математичні моделі регуляторів тягового генератора та електропривода з метою формування керуючих впливів по каналу напруги та частоти [26].

Рис. 2.5. Структурна схема системи керування електропередачі дизель-потягу.

До першого контуру САК електропередачі відноситься регулятор тягового генератора (РТГ), який призначений для формування сигналу керуючого впливу по збудженню тягового генератора U_УГ . В якості вхідних сигналів для РТГ використовуються напруга, пропорційна частоті тягового генератора U_fГ; напруга обмотки збудження U_В; струм мостів випрямлювачів I_ОТ; напруга задавання U_ЗГТ; активні струми I_d1, I_d2 кожного ТАД; напруга генератора U_Г.

Формування сигналу U_УГ з урахуванням забезпечення динамічних показників системи здійснюється шляхом включення у контур регулювання пристроїв, які функціонують згідно до певних алгоритмів, що реалізують відповідні закони управління, такі як пропорційний, інтегральний, пропорційно-інтегральний або більш складні, якщо не можна досягти заданих показників якості шляхом застосування одного з названих алгоритмів.

У САК електропередачі дизель-потягу для формування сигналу керуючого впливу по збудженню тягового генератора U_УГ, як один з можливих варіантів, може бути використаний пропорційно-інтегральний закон управління. Математична модель регулятора збудження може бути представлена у вигляді:

, (2.6)

, (2.7)

, (2.8)

U_ЗГ = U_ЗГ2 – U_УВ = K₉ + K₇U_fГ – U_УВ, (2.9)

U_fГ = f_Г , (2.10)

U_ЗВ = K₈U_fГ + , (2.11)

U_УВ = K₆(U_ЗВ+ U_В), (2.12)

U_В = U_ВГ , (2.13)

де K₁ – K₁₀ – коефіцієнти підсилення;

Т₁ – Т₅ – постійні часу інтегрування;

р – оператор Лапласа;

U_ЗГ2 – сигнал керування, що здійснює обмеження максимальної напруги тягового генератора.

Значення U_ЗГ1 формується з використанням блоку задавання інтенсивності, що забезпечує темп наростання відповідного сигналу в перехідному режимі. Величина T₃ визначається з умови:

T₃ = T₃₁ при U_ЗГ1 U_ЗГ;

T₃ = T₃₂ при U_ЗГ1 > U_ЗГ,

де Т₃₁, Т₃₂ – постійні часу інтегрування, що визначаються в процесі досліджень.

За допомогою сигналу управління U_УВ здійснюється обмеження максимального значення напруги збудження тягового генератора.

Коефіцієнти передач К₂, К₃ та постійні часу Т₂, Т₃ визначаються в процесі досліджень. При цьому значення постійної часу Т₃ (блок задавання інтенсивності), як правило, має різні значення при «накиданні» та « скиданні» сигналу U_ЗГ, який на нього поступає.

З метою визначення структури та параметрів регулятора вихідної напруги інверторів електроприводу, його модель може бути представлена сукупністю моделей каналу струму I_g та каналу потужності Р_Г.

Ці канали призначені для формування сигналу керуючого впливу U_УШ по вихідній напрузі інверторів.

Математична модель регулятору вихідної напруги інверторів електроприводу каналу струму I_g в режимі без урахування процесів буксування може бути представлена у вигляді:

= , (2.14)

(2.15)

= KI_g , (2.16)

= , (2.17)

U_G = , (2.18)

I_YG =K₈U_G, (2.19)

= I_YG , (2.20)

д е К_i (i = 1, 10) – коефіцієнти підсилення;

Т_j (j = 1, 4) – постійні часу (Т₁ –постійна часу блоку задавання інтенсивності);

– вихідний сигнал низькочастотного фільтру, що встановлюється на виході ПІ-регулятора;

KI_g– вихідний сигнал ПІ-регулятора каналу струму;

– сигнал, пропорційний струму навантаження ТАД;

I_YG – вхідний сигнал формувача зворотного зв’язку по каналу струму;

U_G – сигнал, який відповідає ефективному значенню напруги живлення ТАД.

Співвідношення (2.15) описує модель регулятора каналу обмежувача струму (канал I_g), використовуючи при цьому пропорційно-інтегральний закон керування. При проведенні досліджень не виключається використання також інших законів керування.

Формування сигналу задавання U_ЗТ здійснюється на основі використання сигналу, пропорційного номеру позиції контролеру машиніста, з встановленням певного темпу його наростання.

Математична модель регулятора вихідної напруги інверторів електроприводу каналу потужності P_Г у режимі тяги може бути представлена у вигляді:

= K₂ W(p), (2.21)

W(p) = , (2.22)

= , (2.23)

I_УМ = , (2.24)

= I_УМU_УГ , (2.25)

д е К_i (i = 2, 6) – коефіцієнти підсилення;

Т_j (j = 1, 2) – постійні часу(Т₁ –постійна часу блока задавання інтенсивності);

U_УШ – сигнал керуючого впливу по вихідній напрузі інверторів;

– вихідний сигнал регулятора каналу потужності;

– сигнал, пропорційний вживаній потужності ТАД;

U_УГ – сигнал , пропорційний напрузі генератора;

I_УМ – вхідний сигнал формувача зворотного зв’язку по каналу потужності;

b₁, b₂ – постійні коефіцієнти;

Т – постійна часу блока задавання інтенсивності.

Формування сигналу задавання U_ЗМ здійснюється на основі використання сигналу, пропорційного номеру позиції контролеру машиніста, з установленням визначеного темпу його наростання.

На основі розробленої моделі уточнена структура САК каналу обмеження струму, визначені значення параметрів регулятора вихідної напруги з урахуванням забезпечення вимог до якісних показників перехідного процесу (величини перерегулювання, часу регулювання, числа коливань) [2-106]. Результати досліджень регулятора вихідної напруги (канал обмеження струму) при різних коефіцієнтах підсилення К₄ приведені на рис. 2.7, де процеси 1-5 (криві перехідних процесів струму навантаження ТАД) відповідають коефіцієнтам підсилення К₄, відповідно: 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6.

Рис. 2.6. Структурна схема моделі регулятора вихідної напруги.

Рис. 2.7. Результати моделювання з різними коефіцієнтами підсилення К₄.

Рис. 2.8. Результати роботи ланки корекції.

Характеристики

Список файлов ВКР