Радиоэлектроника
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРА В ОДНОКОНТУРНОЙ САР СКОРОСТИ

На примере одноконтурной САР скорости с двигателем постоянного тока продемонстрируем принципы синтеза разнообразных САР при различным требованиям к быстродействию и точности.

Одноконтурные САР скорости без применения контура тока нашли некоторое применение в маломощных приводах постоянного тока. Контур тока здесь исключен. Для ограничения величины тока используется упреждающее токоограничение или отсечка по току, вступающих в действие лишь при превышении током якоря уставки.

В этом случае структурная схема САР скорости в большинстве режимов при Ф=const имеет вид (рис. 9.1).

Структурная схема одноконтурной САР скорости

Рис. 9.1. Структурная схема одноконтурной САР скорости.

Передаточная функция двигателя по управлению при

.

Передаточная функция разомкнутой САР

. (Тд1 > Тд2 )

Можно применить П, И, ПИ, ПИД - регуляторы скорости при одной и той же настройке на МО. Используя методику синтеза, предложенную ранее, произведем выбор параметров подобных регуляторов (табл. 9.1).

В табл. 9.1: Тm – суммарная малая эквивалентная постоянная времени контура скорости; аС – параметр настройки контура скорости на требуемое качество переходных процессов.

При П–регуляторе скорости параметры регулятора выбираются по характеристическому полиному. Передаточная функция замкнутой САР в этом случае:

,

где .

Если (для МО), то из характеристического полинома .

Тогда .

В астатических системах (И-, ПИ-, ПИД-РС) получаем идентичные по виду передаточные функции, ЛАЧХ, переходные характеристики. Отличие в величине малой постоянной времени и, соответственно, в величине частоты среза и быстродействии системы. При применении И-РС получаем самую большую эквивалентную постоянную времени Тμ = Тд1 + Тд2 + Тп. При ПИ-РС Тμ = Тд2 + Тп. Самое большое быстродействие получаем при ПИД-РС, когда Тμ = Тп.

Максимальное быстродействие получаем при ПИД-РС. Однако физическая реализация такого регулятора бывает затруднена. На входе регулятора имеются ряд возмущающих гармонических сигналов. В первую очередь это связано с датчиком скорости – тахогенератором. Например, у тахогенератора постоянного тока имеются зубцовые, полюсные, оборотные пульсации, общая величина которых достигает 2 ··· 3 % от номинальной величины.

Пульсации усиливаются дифференциальной частью ПИД-регулятора, приводят к его насыщению. Эти усиленные пульсации неблагоприятны для тиристорных и транзисторных силовых преобразователей. Поэтому на входе преобразователей устанавливают фильтры низких частот, которые во многом ослабляют действие дифференциальной составляющей регулятора.

Частота среза САР с П-РС и ПИ-РС близки, хотя с П – РС wС контура скорости чуть больше. Зато ПИ-РС обеспечивает астатизм 1-го порядка. При П – РС имеется статическая ошибка по управлению, величина которой зависит от общего коэффициента усиления К.

Одноконтурная САР скорости. Таблица 9.1. Скачать Таблицу 9.1 в Word

Найдем передаточную функцию САР по возмущению статического момента с выходом по скорости. Структурная схема САР для этого случая представлена на рис. 9.2.

Структурная схема САР скорости при воздействии МС.

Рис. 9.2. Структурная схема САР скорости при воздействии МС.

Передаточная функция внутреннего контура двигателя

,

где β = КЕ КМ / RЯЦ – жесткость механической характеристики двигателя.

Передаточная функция по возмущению МС

Установившаяся (статическая) моментная ошибка

.

Примем .

При П – РС Wраз= .

Тогда .

Получаем, что установившаяся моментная ошибка в замкнутой одноконтурной САР скорости всегда меньше, чем при работе двигателя от сети.

При ПИ, И, ПИД – РС Wраз= .

.

Таким образом, в одноконтурной САР скорости с интегральной составляющей в регуляторе имеем по возмущению Мс астатизм (отсутствие ошибки).

Характер переходных процессов во всех случаях одинаков и определяется величиной αC.

Если передаточная функция собственно двигателя – колебательное звено, то нет простых выражений для расчета параметров регуляторов. В этом случае нужно анализировать получаемые корни характеристического полинома или результирующие частотные характеристики.

Одноконтурные САР скорости в чистом виде редко применяются в настоящее время. Это связано с необходимостью формировать переходные процессы не только по скорости, но и по току двигателя, в том числе ограничивать и величину тока. Для этих целей предпочтительнее двухконтурные САР скорости. Хотя в микропроцессорных системах для повышения быстродействия возможно переключение с двухконтурных САР на одноконтурные.