9. Расчет контура скорости

рис. 13. Структурная схема контура скорости.

1. Данная структурная схема содержит в себе усеченный замкнутый контур регулирования тока (ЗКРТ), регулятор скорости (РС), механическую часть двигателя (МЧД) и датчик скорости (ДС). Передаточная функция регулятора скорости, настраивающего систему на модульный оптимум, имеет следующий вид:

, (68)

где Кс - коэффициент обратной связи по скорости.

(69)

- коэффициент передачи пропорционального регулятора скорости.

- максимальная скорость двигателя. (70)

- принимаемая в расчете максимальная частота вращения двигателя.

2. Получившийся регулятор скорости не обеспечит необходимого астатизма системы. Введение интегрирующего звена для повышения астатизма приведет к неустойчивости замкнутой системы. Поэтому контур регулирования скорости будем настраивать на симметричный оптимум. Передаточная функция разомкнутой системы, настроенной на симметричный оптимум:

(71)

3. Передаточная функция регулятора скорости, настраивающего систему на симметричный оптимум, имеет следующий вид:

(72)

где с - постоянная времени РС. (73)

4. Подставим полученную передаточную функцию в схему на рис. 13 и получим передаточную функцию замкнутой системы:

(74)

Как видно, данная передаточная функция содержит форсирующее звено , действие которого негативно будет сказываться на работе всей системы. Поэтому перед системой необходимо установить фильтр, который скомпенсирует воздействие форсирующего звена.

рис. 14. Структурная схема регулятора скорости с фильтром.

5. Передаточная функция замкнутой системы с фильтром будет иметь вид:

(75)

где с - малая некомпенсируемая постоянная времени контура скорости.

6. Развернутая структурная схема замкнутого контура скорости показана на рис. 15.

рис. 15. Развернутая структурная схема контура скорости.

7. Расчет параметров схемы регулятора скорости.

рис. 16. Схема ПИ-регулятора скорости на операционном усилителе.

Рассчитаем и подберем номиналы элементов принципиальной схемы регулятора.

· , - сопротивление резистора и емкость конденсатора в цепи обратной связи определим из соотношений:

(76)

Задаемся значением емкости конденсатора из стандартного ряда, рассчитаем и :

кОм (77)

кОм (78)

Выбираем резисторы из нормированных рядов сопротивлений: Roс = 91 кОм, Rзс = 5.1 кОм.

· Рассчитаем сопротивление и емкость входного фильтра:

(79)

где R_вх.ф -- сопротивление входного фильтра

Т_вх.ф = 8Т_м (80)

С_вх.ф = 2 мкФ из стандартного ряда емкостей.

Ом (81)

· Рассчитаем сопротивление и емкость фильтра из выражения:

, (82)

где - постоянная времени фильтра, установленного в цепи датчика тока, принимаем равной 0.002 с.

Задаемся значением емкости конденсатора из стандартного ряда, рассчитаем сопротивление фильтра:

кОм (83)

Выбираем резистор из нормированного ряда сопротивлений .

· Запишем выражение для коэффициента обратной связи по току:

, (84)

- коэффициент передачи тахогенератора:

(85)

где Uтг - напряжение якоря тахогенератора 100 В;

тгн - номинальная скорость вращения тахогенератора 314.1 рад/с.

- коэффициент передачи потенциометра, принимаем равным 0.5.

- коэффициент стабилизирующей связи, определим из выражения:

(86)

, кОм (87)

Выбираем из нормированного ряда сопротивлений R_с = 27 кОм.