Синтез (настройка) регуляторов тока и скорости на «МО» в системах ТП-Д, ТВ-Г-Д (ТТВ≠0).

Требуемые показатели качества регулирования в оптимизированном кон­туре (колебательность и перерегулирование) обеспечиваются выбором отношения постоянных времени а, а быстродействие определяется только величиной суммарной некомпенсированной постоянной времени Т_μ .

где — суммарная некомпенсированная постоянная времени контура регулирования.

а=Т₀ /Т_μ =2

При а=2 обеспечивается время регулирования, то есть когда регулируемая переменная первый раз достигает установившейся величины, t_p1 = 4, 7 Т_μ при пе­ререгулировании меньшем 5 %. Полученный оптимум принято называть «техни­ческим» или «модульным».

Настройка на модульный оптимум обеспечивает наилучшие показатели регулирования по каналу управления, но не обеспечивает быстрой реакции системы на возмущение. Таким образом, для компенсации влияний возмущений регулятор должен быть настроен на «Симметричный Оптимум» (а=Т₀/Т_μ =4). В этом случи регулируемая переменная первый раз достигает установившейся величины, t_p1 = 3, 1 Т_μ

Синтез регулятора тока:

При синтезе регулятора тока пренебрегаем влиянием внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, что сказывается на точности регулирования тока, незна­чительно влияет на динамические показатели, но существенно упрощается синтез регулятора. При этом передаточная функция объекта регулирования КРТЯ примет вид:

Желаемая передаточная функция разомкнутого КРТЯ:

Передаточная функция регулятора тока:

то есть получена передаточная функция ПИ-регулятора:

с постоянной времени интегрирования:

и коэфф. усиления пропорциональной части:

K_ут=Т_я /Т_ит

Параметры элементов и передаточной функции регулятора тока связаны следующими соотношениями:

Т_ит=R_зтС_ост

К_ут=R_ост /R_зт

Т_я=R_остС_ост

Синтез регулятора скорости:

В соответствии с рис. 3 объект регулирования скорости состоит из замкну­того контура регулирования тока якоря и механического звена электропривода и имеет передаточную функцию:

где Т_м=(R_яΣ × J_Σ )/c² — электромеханическая постоянная времени электропривода;

— постоянная двигателя, В× с;

R_я.д — активное сопротивление якорной цепи двигателя, Ом.

Т_м=(3, 3× 0, 12)/0, 77²=0, 67 с

Преобразуя передаточную функцию объекта регулирования скорости, пренебрегая членом, содержащим р² вследствие малости его коэффициента, в передаточной функции замкнутого КРТЯ:

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура регулирования скорости имеет вид:

,

где а_с=Т_ос /Т_{μ с} — отношение постоянных времени в оптимизированном КРС.

Передаточная функция регулятора скорости:

Таким образом, получен пропорциональный регулятор скорости с коэфф. передачи:

,

где R_оос и R_зс — соответственно сопротивления резисторов цепи обратной связи и задающего входа усилителя (рис. 6).

Коэфф. обратной связи приводится к цепи задающего сигнала:

К_ос=К_BRR_зс /R_ос,

где К_BR=U_BR /ω _дв — передаточный коэфф. тахогенератора.

Для определения величины К_ос необходимо задаться наибольшим входным напряжением задания по скорости U_зс.max, соответствующим заданной величине скорости идеального холостого хода двигателя. Эти параметры связаны между собой следующим соотношением:

U_зс.max=K_осω ₀

Уравнение статической электромеханической характеристики в системе подчиненного регулирования координат получим исходя из условия равенства напряжений задания по току якоря U_зт=(U_зс-К_осω)W_pc(p) и обратной связи U_от=К_отI_я на входе регулятора тока. Тогда

, или

,

а в случае настройки обоих контуров регулирования на “модульный оптимум”, то есть при а_с=а_т=а=2, выражение примет вид:

Еще раз отмечаем, что контуры регулирования в системах подчиненного регулирования координат по управляющему воздействию являются астатическими, т.е. ошибки регулирования координат равны нулю (при М_с=0 ω ₀=U_зс /К_ос=const и при Е_дв=сω =0 I_стоп=U_зт.max / К_от=const).

При действии возмущающего воздействия появляется статическая ошибка регулирования по скорости:

Статические электромеханические характеристики привода оптимизиро­ванного методом последовательной коррекции и настроенные на «модульный оп­тимум» приведены на рис. 8.

1 – статические характеристики

2 – динамическая характеристика