Оптимизация контуров регулирования

Оптимизация контура тока якоря и скорости осуществляется так же, как в однозонном ЭП. При большом диапазоне регулирования во второй зоне, т.е. за счет ослабления поля двигателя, требуется проводить линеаризацию контура скорости с целью поддержания коэффициента в контуре скорости на одном и том же уровне при различных потоках двигателя.

Оптимизация подсистемы, осуществляющей регулирование потока двигателя, начинается с внутреннего контура потока.

Оптимизация контура потока

Структурная схема контура потока представлена на рисунке 5.56.

Рисунок 5.56

Оптимизацию проводим, полагая наличие датчика потока. Оптимизация на МО

W_кп^p(p)=W_pп(p)

= ;

W_рп(р)=

.

Рисунок 5.57

Получим ПИ-регулятор потока.

.

С ПИ-регулятором контур потока является астатическим как по заданию, так и по возмущению. Возмущение – изменение напряжения. Настройка контура является оптимальной только в одной расчетной точке при фиксированных К_п, Т_вS, Т_вт (см. рисунок 5.57).

Передаточная функция объекта

W₀ (p) = ;

К₀ = .

Постоянная времени обмотки возбуждения

Т_в = L_в/R_в,

где L_в = – индуктивность обмотки возбуждения.

Y = 2рwФ,

где Y – потокосцепление;

р – число пар полюсов;

w – число витков на полюс;

Ф – поток.

Тогда индуктивность обмотки возбуждения равна

,

где К_п – динамический коэффициент передачи магнитной цепи двигателя.

Т_в = L_в/R_в = 2pwK_п/R_в;

Т_вS = 1,1Т_в.

Передаточная функция объекта будет равна

W₀(p) = .

Если w< , то членами в скобках можно пренебречь и передаточная функция объекта W₀(p) = .

Если <w< , то W₀(p) = ,

где Т_и = .

Если w> , то W₀(p) = .

Для диапазона частот w> в выражении W₀(p) есть две переменных величины: W₀(p) = f(К_п,Т_вS).

Т_в = L_в/R_в = 1,1×2pwK_п/R_в;

.

Получили выражение для передаточной функции объекта, которая остается постоянной и не зависит от рабочей точки на кривой намагничивания (КНМ). Поэтому частота среза разомкнутого контура потока также будет оставаться неизменной при изменении рабочей точки на кривой намагничивания. То есть, в соответствии с рисунком 5.58, положение участка с наклоном –20дБ/дек остается неизменным.

Изменение рабочей точки на КНМ изменяет положение низкочастотного участка ЛАЧХ контура, который достаточно удален от частоты среза и поэтому существенного влияния на настройку контура не оказывает, т.е. контур остается оптимальным практически во всех рабочих точках.

Рисунок 5.58 Рисунок 5.59

Изменение ЛАЧХ объекта при настройке регулятора положения в точке с минимальным потоком изображено на рисунке 5.59.

Если Т_вS >>Т_m, то вместо ПИ-регулятора положения можно применить более простой П-регулятор. С этим П-регулятором характер переходных процессов будет практически такой же, но система будет статической и по заданию и по возмущению.

W_рп(р) = ;

.

Определим ошибку по заданию

.

Величина ошибки будет менее 5% при Т_вS>>20T_m.

Для непосредственного измерения потока двигателя необходимы либо датчики Холла, либо специальные обмотки, которые закладываются в пазы статора. Проще измерить поток косвенно по сигналу датчика потока возбуждения.