9.2. Формування динамічних характеристик
Будь-яка система автоматичного керування, крім заданої точнос-ті регулювання в усталених режимах, повинна забезпечити такі якісні показники як час регулювання, перегулювання й число коли-вань. Їх можна визначити за відомою перехідною характеристикою, яка представляє собою реакцію системи на стрибкоподібну зміну задаючого сигналу чи збурення (ударне навантаження).
Система автоматичного регулювання швидкості електропривода повинна бути такою, щоби забезпечити технічно-оптимальний пер ехідний процес, який характеризується мінімально можливим часом регулювання при перегулюванні і числі коливань за час менше двох (рис.9.3). Сформувати такий перехідний процес можна за допомогою корегувальних ланок, які можна визначити на підставі аналізу диференціального рівняння, яким описується динамічний процес в сис Рис.9.3. Технічно-оптимальний перехідний процес
Система рівнянь (9.1) описує уста-лений режим. Щоби скласти систему рівнянь, які описують динамічні процеси, необхідно рівняння (9.1) доповнити членами, що визначають кількісно зміну енергії в ланках. З врахуванням цього динаміка системи, наведеної на рис.9.1, буде описуватись наступною системою рівнянь:
;
;
;
; (9.8)
;
; ;
,
де – стала часу керованого перетворювача, яка врахо-вує інерційність системи імпульсно-фазового керування; – стала часу якорного кола; – індуктивність трансформатора, приведена до вторинної обмотки; – індуктивність згладжуючого реактора; – приведений до валу двигуна момент інерції привода.
Після відповідних перетворень (9.8) отримаємо диференціальне рівняння третього порядку
(9.9)
де ; ; ; ; ; ; – електромеханічна стала часу привода.
Розв’язок (9.9) при є кривою перехідного процесу, зумо-вленого зміною задаючої напруги. Якщо напругу стрибком змі-нити від нуля до , то розв’язком (9.9) буде – крива зміни швидкості при пуску електропривода до швидкості . Роз-в’язок (9.9) при і зміні моменту навантаження представлятиме зміну швидкості, зумовлену зміною навантаження. Але ці процеси, зазвичай, не будуть технічно-оптимальними. Щоби переконатись у цьому, потрібно знайти розв’язок , побудувати криву і порівняти її з технічно-оптимальною кривою (рис.9.3).
Це дуже копітка робота. Тому розроблені методи, які дозволяють за відомими коефіцієнтами лівої частини рівняння (9.9) визначити час перехідного процесу і перегулювання.
Найбільше простим із відомих методів є використання діаграми Вишнеградського, з якої слідує, що технічно-оптимальний процес в системі автоматичного регулювання, яка описується диференціаль-ним рівнянням ІІІ-го порядку, буде тоді, коли коефіцієнти нормова-ною характеристикою рівняння
(9.10)
будуть такими: і [7, табл.10.5].
Коефіцієнти і зв’язані з коефіцієнтами рівняння (9.9) фор-мулами:
і . (9.11)
Тому необхідно за відомими коефіцієнтами , , і рів-няння (9.9) визначити коефіцієнти і і порівняти їх з наведе-ними. Якщо обчислені за формулами (9.11) коефіцієнти будуть від-різнятися від оптимальних значень, то необхідно доповнити систе-му керування корегувальними ланками. Змінити коефіцієнти рівня-ння (9.9) при першій і другій похідних можна введення від’ємних зворотних зв’язків за відповідними похідними з коефіцієнтами про-порційності і (рис.9.4).
Рис.9.4. Структурна схема системи регулювання швидкості електропривода з корегувальними ланками
При подачі на вхід сумуючого підсилювача додатково напруг зворотних зв’язків за похідними
. (9.12)
Тому, замінивши в (9.8) перше рівняння рівнянням (9.12), одер-жимо нову систему рівнянь, спростивши яку матимемо рівняння, аналогічне (9.9), але з такими коефіцієнтами:
; ;
; ; (9.13)
; .
З (9.13) слідує, що введення зворотних зв’язків за похідними призвело лише до зміни коефіцієнтів , і рівняння (9.9).
Коефіцієнти і тепер можна визначити з рівнянь:
. (9.14)
Зворотні зв’язки за похідними з визначеними коефіцієнтами і забезпечать технічно-оптимальний перехідний процес в систе-мі, структурна схема якої наведена на рис.9.4.
Перевірку розрахунків слід провести моделюванням, використа-вши спеціалізований пакет МАTLAB Simulink або програму SIAM. Але реалізувати ідеальні диференціальні ланки з передавальною функцією в моделі не можна. Тому їх замінюють реальними диференціальними ланками з передавальними функціями , прийнявши , де – найменша стала часу в контурі регулювання.
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія