Файл: В графической части проекта выполнены функциональная и структурная схемы разработанного электропривода.docx
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 74
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
бр. В передаточных функциях цепей обратной связи операционных усилителей появляются обратные величины 1/Rбр.
Рисунок 15 - Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы, получим соотношения между параметрами математической модели датчика ЭДС и звена компенсации в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы. Необходимые коэффициенты передачи обеспечиваются при выполнении условий:
=
=1;
;
.
Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при:
0,5R12C6=R10C5= Tµ ,
(R10+R11)С5= Tµ ,
RбрС4= TК1 ,
R8С4= TК2.
Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и ёмкости):
R12 = R13 =
20000
0,745/2 = 7,45 кОм;
R11 =
20000 0,396/0,067 = 118,21 кОм;
R9 = R7 = Rбр = 20 кОм;
C6 =
0,007/(0,5 7450 )=1,88 10-6Ф = 1,88 мкФ;
C5 =
(0,08-0,007)/118210 =6,17 10-7Ф= 0,62 мкФ;
R10 =
0,007/6,17
10-7=11345,21Ом = 11,35 кОм;
C4 =
0,11/20000=0,0000055 Ф= 5,5 мкФ;
R8 =
0,04/0,0000055 = 7272,73 Ом= 7,27 кОм.
6 Конструктивный расчет регулятора тока
На рисунке 16 показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DA1. Последовательное включение в цепь обратной связи усилителя DA1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора. На входе усилителя DA1 суммируются три сигнала, приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1, I2 и I3. В цепи задания на ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры на элементах R2, R3, С2 и R4, R5, С3 соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилитронах VD1 и VD2.
Рисунок 16 - Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей
На рисунке 17 представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рисунке 16. При составлении структурной схемы предполагалось, что сопротивления R2 и R3, а также R4 и R5 одинаковы. От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рисунок 18).
Рисунок 17 - Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для абсолютных величин
Рисунок 18 - Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы (см. рисунки 11 и 18), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура тока в относительных единицах и параметрами принципиальной схемы.
Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания тока, обратной связи по току и компенсации ЭДС должны выполняться условия
.
Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:
0,5R2C2=0,5R4C3=Tµ;
RбрC1=Ti2;
R1C1=Ti1.
Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и ёмкости):
R6 = Rбр = 20 кОм;
R2 = R3 = 0,5Rбр = 10 кОм;
R4 = R5 =
20*0,396/2= 3,96 кОм;
С2 =
0,007/(0,5*10000) = 0,0000014 Ф=1,4 мкФ;
С3 = 0,007/(0,5*3960) = 3,54 мкФ;
С1 =
0,146/20000 = 0,0000073 Ф = 7,3 мкФ;
R1 =
0,04/0,0000073 = 5479,45 = 5,5 кОм.
7 Расчет регулирующей части контура скорости
7.1 Расчет параметров математической модели контура скорости
Рассмотрим структуру и выполним расчет параметров модели контура скорости, используя систему относительных единиц. Структурная схема контура регулирования скорости представлена на рисунке 19. Контур регулирования тока якоря при его настройке на модульный оптимум рассматриваем как одно звено с передаточной функцией (10). Контур скорости включает в себя звено регулятора скорости (PC), звено контура тока якоря (КТ), звено умножения на поток и звено механической части привода (МЧ). Обратная связь по скорости при рассмотрении относительных величин принимается единичной. На объект управления действует возмущающее воздействие — момент статического сопротивления, создаваемый нагрузкой на валу двигателя.
Рисунок 19 - Структурная схема контура регулирования скорости
При синтезе регулятора скорости считаем, что момент статического сопротивления равен нулю (режим идеального холостого хода двигателя). При условии mC=0 объект управления в контуре скорости представляется одним звеном:
.
Передаточная функция регулятора скорости находится по условию настройки контура на модульный оптимум:
.
Получаем передаточную функцию П-регулятора. Коэффициент передачи регулятора скорости согласно находится по формуле
.
Однократная САР скорости является статической по возмущающему воздействию, поэтому в результате появления нагрузки на валу двигателя появляется статическая ошибка по скорости. Определим величину максимальной статической ошибки по скорости:
,
где mC(max) = 2465,85 - максимальный по модулю статический момент на валу двигателя в относительных единицах (см. нагрузочную диаграмму двигателя).
7.2 Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости
Принципиальная схема регулирующей части контура скорости представлена на рисунке 20. Регулятор скорости выполнен на операционном усилителе DA4. Суммирование сигнала задания на скорость и сигнала обратной связи по скорости осуществляется путем суммирования токов I1 и I2. Включение в цепь обратной связи усилителя DA4 сопротивления R16 обеспечивает пропорциональный тип регулятора. Стабилитроны VD3, VD4 реализуют нелинейный элемент НЭ2.
Рисунок 20 - Принципиальная схема регулирующей части контура скорости
На рисунке 21 показана структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, соответствующая принципиальной схеме на рисунке 20.
Рисунок 21 - Структурная схема регулирующей части контура скорости для абсолютных величин
От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рисунок 22).
Рисунок 22 - Структурная схема регулирующей части контура скорости для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы (см. рисунки 19 и 22), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура скорости в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы.
Рисунок 15 - Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы, получим соотношения между параметрами математической модели датчика ЭДС и звена компенсации в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы. Необходимые коэффициенты передачи обеспечиваются при выполнении условий:
= =1; ; .Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при:
0,5R12C6=R10C5= Tµ ,
(R10+R11)С5= Tµ ,
RбрС4= TК1 ,
R8С4= TК2.
Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и ёмкости):
R12 = R13 =
20000 0,745/2 = 7,45 кОм;R11 =
20000 0,396/0,067 = 118,21 кОм;R9 = R7 = Rбр = 20 кОм;
C6 =
0,007/(0,5 7450 )=1,88 10-6Ф = 1,88 мкФ;C5 =
(0,08-0,007)/118210 =6,17 10-7Ф= 0,62 мкФ;R10 =
0,007/6,17
10-7=11345,21Ом = 11,35 кОм;C4 =
0,11/20000=0,0000055 Ф= 5,5 мкФ;R8 =
0,04/0,0000055 = 7272,73 Ом= 7,27 кОм.6 Конструктивный расчет регулятора тока
На рисунке 16 показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DA1. Последовательное включение в цепь обратной связи усилителя DA1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора. На входе усилителя DA1 суммируются три сигнала, приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1, I2 и I3. В цепи задания на ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры на элементах R2, R3, С2 и R4, R5, С3 соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилитронах VD1 и VD2.
Рисунок 16 - Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей
На рисунке 17 представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рисунке 16. При составлении структурной схемы предполагалось, что сопротивления R2 и R3, а также R4 и R5 одинаковы. От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рисунок 18).
Рисунок 17 - Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для абсолютных величин
Рисунок 18 - Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы (см. рисунки 11 и 18), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура тока в относительных единицах и параметрами принципиальной схемы.
Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания тока, обратной связи по току и компенсации ЭДС должны выполняться условия
.Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:
0,5R2C2=0,5R4C3=Tµ;
RбрC1=Ti2;
R1C1=Ti1.
Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и ёмкости):
R6 = Rбр = 20 кОм;
R2 = R3 = 0,5Rбр = 10 кОм;
R4 = R5 =
20*0,396/2= 3,96 кОм;С2 =
0,007/(0,5*10000) = 0,0000014 Ф=1,4 мкФ;С3 =
0,007/(0,5*3960) = 3,54 мкФ;С1 =
0,146/20000 = 0,0000073 Ф = 7,3 мкФ;R1 =
0,04/0,0000073 = 5479,45 = 5,5 кОм.7 Расчет регулирующей части контура скорости
7.1 Расчет параметров математической модели контура скорости
Рассмотрим структуру и выполним расчет параметров модели контура скорости, используя систему относительных единиц. Структурная схема контура регулирования скорости представлена на рисунке 19. Контур регулирования тока якоря при его настройке на модульный оптимум рассматриваем как одно звено с передаточной функцией (10). Контур скорости включает в себя звено регулятора скорости (PC), звено контура тока якоря (КТ), звено умножения на поток и звено механической части привода (МЧ). Обратная связь по скорости при рассмотрении относительных величин принимается единичной. На объект управления действует возмущающее воздействие — момент статического сопротивления, создаваемый нагрузкой на валу двигателя.
Рисунок 19 - Структурная схема контура регулирования скорости
При синтезе регулятора скорости считаем, что момент статического сопротивления равен нулю (режим идеального холостого хода двигателя). При условии mC=0 объект управления в контуре скорости представляется одним звеном:
.Передаточная функция регулятора скорости находится по условию настройки контура на модульный оптимум:
.Получаем передаточную функцию П-регулятора. Коэффициент передачи регулятора скорости согласно находится по формуле
.Однократная САР скорости является статической по возмущающему воздействию, поэтому в результате появления нагрузки на валу двигателя появляется статическая ошибка по скорости. Определим величину максимальной статической ошибки по скорости:
,где mC(max) = 2465,85 - максимальный по модулю статический момент на валу двигателя в относительных единицах (см. нагрузочную диаграмму двигателя).
7.2 Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости
Принципиальная схема регулирующей части контура скорости представлена на рисунке 20. Регулятор скорости выполнен на операционном усилителе DA4. Суммирование сигнала задания на скорость и сигнала обратной связи по скорости осуществляется путем суммирования токов I1 и I2. Включение в цепь обратной связи усилителя DA4 сопротивления R16 обеспечивает пропорциональный тип регулятора. Стабилитроны VD3, VD4 реализуют нелинейный элемент НЭ2.
Рисунок 20 - Принципиальная схема регулирующей части контура скорости
На рисунке 21 показана структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, соответствующая принципиальной схеме на рисунке 20.
Рисунок 21 - Структурная схема регулирующей части контура скорости для абсолютных величин
От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рисунок 22).
Рисунок 22 - Структурная схема регулирующей части контура скорости для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы (см. рисунки 19 и 22), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура скорости в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы.