Файл: Электропривод подъемной лебедки буровой установки.doc

 p 1

W  pбфс.зам 

b_c a_c a_т Т_т  pa_c a_т Т_т  p_a_т Т_μт  p(Т_т  p 1) 1_ 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_ 11

0.1398 p 10.471



^ 4.977 10 ^10  p⁴  2.981 10 ^7  p³ 8.925 10 ^5  p² 1.336 10 ^2  p 1.

Передаточная функция замкнутого контура скорости с фильтром на входе

сф k

W p с.зам 

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

 

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

10.471



1)



2)

Рисунок 3. 8 – 1) Имитационная модель контура скорости 2) ПИ-регулятор скорости

Результаты моделирования переходных процессов в контуре скорости, настроенного на симметричный оптимум, при отработке ступенчатого входного воздействия приведены в виде переходных характеристик на рисунке 3.9 .



Рисунок 3.9 – Переходные характеристики (t) контура скорости

настроенного на СО: 1 – (t) без входного фильтра; 2 – (t) с фильтром на входе контура

По переходной характеристике (t)были определены следующие показатели:

t_ру1^5ф  0.022 с – время первого согласования (с фильтром);

t_ру2^5ф  0.0345 с –время переходного процесса (с фильтром);

t_ру1^5бф  0.00946 с – время первого согласования (без фильтра);

---

t_ру2^5бф  0.0305 с –время переходного процесса (без фильтра);

_макс^ф 111.381 ^рад – максимальное значение скорости (с фильтром); с

_уст 104.7 ^рад – установившееся значение скорости; с

 ^ф_макс  _уст 111,381 104,7

_ф  100%  100 %  6.38 % _уст 104,7

 бфмакс  уст 161,1 104,7

_бф  100%  100 %  53.86 % – _уст 104.7

– перерегулирование.

Анализ полученных результатов моделирования контура скорости (с фильтром), настроенного на симметричный оптимум показывает, что они практически не отличаются друг от друга. Небольшая разница экспериментальных и ожидаемых показателей связана с неточностью обработки графиков. Установившаяся ошибка при настройке контура скорости по СО Δω_у.уст=0, следовательно этот контур обладает астатизмом первого порядка по управлению.

---

3.5. Оптимизация контура положения

Для обеспечения точного останова подъемного механизма в крайнем верхнем и нижнем положениях реализуется дополнительный контур регулирования по высоте подъема. Для его реализации необходим датчик положения (высоты подъема). Импульсный датчик положения установлен на валу барабана. Структурная схема представлена на рисунке 3.19.

Н Н, м

Рисунок 3.10 – Структурная схема контура положения.

На входе контура скорости установлен S-образный задатчик интенсивности скорости с постоянной времени задатчика Т_зи=2с. Представим задатчик интенсивности инерционным звеном первого порядка с передаточной функцией

1

W p _зи  ,

_зи p+1

где

Тзи Vслмакс 2 0  ,2

_зи    0,1330,1с

V_макс 3 4 3 4

• 
  постоянная времени задатчика интенсивности;
  

V_слмакс  0,2V

макс

• 
  принятое максимальное значение скорости подъема (спуска) в следящем режиме, м/с.
  

Параметры звеньев контура положения:

U^{зс.макс} 10 В с

k_с    0^,0955 – коэффициент обратной связи по _{эп.макс} 104,72 рад

скорости;

Т_сэ  3,34 10 ^3с – малая постоянная времени контура скорости;

D^б 0,6290,786 ^м

k_м    0,000170,000215 _ – 2i_пол i_ред 2 10 182,56  рад

коэффициент передачи механизма;

nдп полi 1000 10 дискрет

kдп    5063,14 4051,8 –

D_б 3,140,6290,786 м

коэффициент передачи датчика положения, установленного на валу барабана

---

;

– число импульсов датчика положения на один оборот вала.

Передаточная функция П-регулятора положения

W_рп ( )р k_рп.

Задатчик интенсивности остается в контуре положения. Следовательно, коэффициент усиления регулятора положения находится по выражению

k ^с k_PП   k k aм  дп  п Тμпэ

0,0955

  0,2447 0,2418 ,

0,00017 0,0002155063,14 4051,84 0,11336 где

Т_μпэ  b a Т_с  _с  _μсэ _зи  2 2 3,34 10   ^3 0,1330,1  0,146360,11336с

• 
  эквивалентная малая постоянная времени контура положения с задатчиком интенсивности скорости.
  

а_п 4 – коэффициент оптимизации контура положения по ЛО.

Оптимизированный контур имеет следующие передаточные функции:

• 
  разомкнутого контура с задатчиком скорости
  

1

23. 
    p п.раз  aпТпэpзиp+1b a Тc с2 3сэp3  b a Тc с2 2сэp2  b a Тc c сэp+1 
    

1



² 0,45344 p 0,1 p +12,98 10 ^7 p³ 8,92 10 ^5 p² 0,01336 p +1

• 
  замкнутого контура с задатчиком скорости по управлению
  

1/kп

23. 
    p п.раз  aпТпэpзиp+1b a Тc с2 3сэp3  b a Тc с2 2сэp2  b a Тc c сэp+11 
    

1/5063,14



1)



2)

Рисунок 3.11. – 1)Имитационная модель контура положения 2) Модель контура скорости на СО, входящая в контур положения

Замкнутый контур положения представляет собой астатическую систему

1-го порядка по управлению и обеспечивает равную нулю статическую ошибку при постоянном значении задающего сигнала V=0 и равное нулю перерегулирование при отработке ступенчатого задания.

---

4.ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ САУ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ

4.1 Основные нелинейности САУ дополнительного электропривода

буровой лебедки

• 
  насыщение регулятора скорости U_{рс.макс}≤(10÷12) В, принимаем
  

U_{рс.макс}=10 В;

• 
  насыщение регулятора тока U_{рт.макс}≤(10÷12) В. Принимаем U_{рт.макс}=10 В;
  
• 
  характеристика устройства постоянного токоограничения, реализованного путем ограничения выходного напряжения регулятора скорости
  

Uрс  Uрсдоп ,

где U_рсдоп  k_т I_эпмакс  0.02777 360  9.9972 В; примем U_рсдоп 10 В

• 
  ограничение угла управления тиристорного преобразователя, которое учитывается ограничением ЭДС преобразователя
  

E_{тп.макс}  E_d0 cos_мин 513cos10 505.206 В.;

• 
  активный характер нагрузки
  

М_с   М_с ;

• 
  нелинейный характер регулировочной характеристики реверсивного тиристорного преобразователя с линейным опорным напряжением.
  

4.2 Структурная схема нелинейной САУ дополнительного

электропривода буровой лебедки

Структурная схема нелинейной САУ главного электропривода буровой лебедки представлена на рисунке 4.1.

4.3. Имитационная модель нелинейной САУ дополнительного

электропривода буровой лебедки

На основании структурной схемы (рисунок 4.1) в пакете Simulink системы MATLAB R2007a разработана имитационная модель нелинейной САУ

дополнительного электропривода буровой лебедки:

Имитационная модель регулируемого электропривода представлена на рисунке 4.2:



REP

а)



б)

Рисунок 4.2 – Имитационная модель РЭП:

а) – суперблок; б)– схема набора модели

На рисунках 4.3, 4.4 представлены имитационные модели ПИ-регулятора скорости и ПИ-регулятора тока.



PI-RS

а)



б)

Рисунок 4.31 – Имитационная модель ПИ–регулятора скорости с постоянным ограничением: а) – суперблок; б)– схема набора модели

---