Передаточные функции основных элементов САУ ЭП

Типовая структурная схема системы автоматического управления включает в себя достаточно широкий набор элементов. Сюда относятся регуляторы различных типов, датчики регулируемых параметров, задатчики, функциональные преобразователи, множительно-делительные устройства, тиристорные выпрямители или преобразователи частоты, электродвигатели постоянного или переменного тока, реле, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и т.д.

РЕГУЛЯТОРЫ. Наиболее распространенными являются пропорциональные (П), пропорционально-интегральные (ПИ) и интегральные (И) регуляторы. Реже применяются пропорционально-дифференциальные (ПД) регуляторы. Более сложным является пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор. Параметры регуляторов определяются при оптимизации контуров регулирования САУ.

ДАТЧИКИ. Датчик тока целесообразно моделировать в виде обычного усилителя, т.к. его постоянная времени составляет десятые доли миллисекунды, что позволяет пренебречь ей в инженерных расчетах. Это же относится и к датчику напряжения. Остальные датчики (частоты вращения, ЭДС двигателя, положения, температуры, расхода) моделируются как инерционные звенья первого порядка.

ЗАДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ. Для равномерного разгона привода с заданным ускорением применяют задатчики интенсивности разгона. Они являются интеграторами. В современных электроприводах ЗИ применяются не только на входе регулятора частоты вращения, но и на входе регулятора тока, чем обеспечивается заданный темп нарастания динамического тока в приводе. Аналогичные по характеру устройства могут использоваться для формирования задающего воздействия и в других САУ.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ. Чаще всего применяется квадратичный преобразователь.

МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА. Применя­ются для моделирования операций умножения и деления, а также в системах двухзонного регулирования скорости электропривода с широким диапазоном изменения потока возбуждения и высокими требованиями к динамике.

ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. Может моделироваться в виде звена чистого запаздывания. Однако при синтезе систем подчиненного регулирования получила распространение аппроксимация чистого запаздывания инерционным запаздыванием. Поэтому предпочтительней применять модель в виде апериодического звена. Постоянная времени может быть рассчитана по формуле:

где – круговая частота; f – частота промышленной сети; m – число пульсаций за период.

Для f = 50 Гц и m = 3; 6; 12 величина постоянной соответственно будет T =0.0083; 0.0067; 0.0058.

Статический коэффициент усиления можно определить по приближенной формуле ,

где E _max и U_у - максимальные значения выпрямленного напряжения и напряжения управления на входе преобразователя.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. В задачи данного пособия не входит подробное рассмотрение и вывод передаточных функций структурной схемы двигателя постоянного тока или асинхронного двигателя. Кроме того, структурных схем этих объектов может быть предложено несколько, в зависимости от принятой схемы замещения. На рис.7.1. представлен один из вариантов структурной схемы двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением. На рис.7.1а изображена структурная схема цепи возбуждения. Здесь Т_в и Т_k - постоянные обмотки возбуждения и вихревых токов, R_в - сопротивление обмотки возбуждения.

На рис.7.1б приведена структурная схема ДПТ при управлении скоростью изменением напряжения на якоре U_я. При моделировании необходимо задать суммарное сопротивление якорной цепи R_а, электромагнитную постоянную Т_а, электромеханическую Т_м и конструктивный коэффициент αФ.

а)

б)

Рис. 7.1. Структурная схема ДПТ

Дата добавления: 2014-12-24