Файл: Электропривод подъемной лебедки буровой установки.doc

---

3.3 Оптимизация контура тока якоря

Оптимизацию контура тока осуществляем без учета отрицательной обратной связи по ЭДС двигателя, что соответствует режиму работы с заторможенным двигателем. Структурная схема приведена на рисунке 3.3 ,где пунктирной линией показана неучтенная обратная связь по ЭДС двигателя.



Рисунок 3.3 – Структурная схема контура тока в режиме

заторможенного двигателя.

Контур содержит два инерционных звена первого порядка с постоянными времени T_яц 11,044 10  ^3 _с и T_тп 1,67 10  ^3 с.

T^яц 11,044 10 ^3

Отношение  _3  6,61 значительно больше единицы,

T_тп 1,67 10

следовательно, принимаем:

• 
  T_т T_тп  0,00167 с – малая постоянная времени контура;
  
• 
  T_яц  0,011044 с – большая постоянная контура, которую следует компенсировать.
  

Контур тока настраиваем на модульный оптимум (МО). С учетом параметров контура выбираем ПИ-регулятор с передаточной функцией

Tрт  p 1 1

Wрт  p  kрт   kрт  , Tрт  p Tрт  p

где T_рт T_яц  0.011044 c – постоянная времени регулятора.

Коэффициент обратной связи по току

Uзт.макс 10 В

kт    0,0277 , Iэп.макс 360 А

где U_{зт.макс} 10 – максимальное напряжение задания на ток;

Коэффициент усиления регулятора тока

Tяц Rяц 0,01104 0,155008

k рт    0,115, k_тп k_т a T_т  _т 161,082 0,02777 2 0,00167  

где a_т  2 – коэффициент оптимизации контура тока по МО.

Передаточная функция разомкнутого контура тока

1 1

W_т.раз p   

a T_т  _т  p T 

---

_т  p 1 2 0,00167  p(0,00167 p 1)

1



^ 5,577 10 ^6  p²  0,00334 p ^.

Передаточная функция замкнутого контура тока



W_т.зам p   

a_т T_т  pT_т  p 11 2 0,00167  p0,00167 p 1

7,198



^ 5,577 10^6 p²  0,00334 p 1^.

 

По структурной схеме контура тока (см. рисунок 3.3 ) набираем имитационную модель в среде Matlab R2007a, представленную на рисунке. ПИ – регулятор организован по схеме, изображенной на рисунке 3.5.



Рисунок 3.4 – Имитационная модель контура тока



Рисунок 3.5 – Модель ПИ – регулятора в среде Matlab R2006a.

Результаты моделирования переходных процессов в контуре тока, при отработке ступенчатого входного воздействия U_зт 10 В приведены в виде переходной характеристики i_я t на рисунке 3.6.



Рисунок 3.6 – Переходная характеристика i t  контура тока по структурной

схеме, представленной на рисунке 3.6

По переходной характеристике i t  были определены следующие показатели: t_ру1^5  0,00701 с – время первого согласования;

t_ру2^5  0,00701 с – время переходного процесса;

I_макс 375,74 А – максимальное значение тока;

I_уст  360 A – установившееся значение тока;

Iмакс  Iуст 375,74 360

 100%  100 %  4,37 %– перерегулирование.

I_уст 360

Анализ полученных результатов моделирования контура тока, настроенного на модульный оптимум показывает

---

, что они практически не отличаются друг от друга. Небольшая разница экспериментальных и ожидаемых показателей связана с неточностью обработки графиков. Так как установившаяся ошибка I_уст  0, то в контуре тока обеспечивается астатическое регулирование.

---

3.4. Оптимизация контура скорости

Структурная схема контура скорости приведена на рисунке 3.7.



Рисунок 3.7 – Структурная схема контура скорости

Контур тока настраиваем на симметричный оптимум (СО). С учетом параметров контура выбираем ПИ – регулятор с передаточной функцией

Tрс  p 1 1

Wрс  p  kрс   kрс  . Tрс  p Tрс  p

Малая постоянная времени контура

T_с  a_т T_тп  2 0.00167  0.00334 с.

Коэффициент обратной связи по скорости

Uзс.макс 10 В с

kс    0.0955 ,

_{эп.макс} 104.72 рад

где U_{зс макс} 10 B– максимальное напряжение задания на скорость.

Коэффициент усиления регулятора скорости

k рс  Jэ kт  1  1,7 0,02777  1 18,418. c k _с a_с a T_т  _т 4,018 0.0955 2 2 0,00167  

Большая постоянная времени контура, постоянная времени фильтра

T₂ T_рс  b_с a_с a_т T_т  2 2 2 0.00167    0.01336 с,

где a_с  2, b_с  2– коэффициенты оптимизации контура скорости на СО.

Передаточная функция разомкнутого контура скорости, настроенного на

СО

W p с.раз _ b a a_c  _c  _т Т p_т  ¹ _

b a a_c  _c  _т Т p a a Т p a Т p Т p_т   c  _т  _т  _ т  _т   _т  ¹1_

2 2 2 0.00167    p 1  

2 2 2 0.00167    p2 2 0.00167   p_2 0.00167  p0.00167 p 11

0.01336p 1



¹ 4.977 10 ^10 p⁴  2.981 10 ^7p³ 8.925 1 0^5 p² .

Передаточная функция замкнутого контура скорости без фильтра на входе

---