3.3 Определение передаточных функций и звеньев объекта управления.
Произведем расчет параметров структурной схемы объекта управления, которая была составлена в предыдущем пункте.
Предварительно находим величину эквивалентной индуктивности и эквивалентного сопротивления:
(3.3.1)
(3.3.2)
Структурная схема
объекта управления содержит два канала:
канал
,
на входе которого действует управление
,
и канал
со входным сигналом
.
Выходными величинами являются
потокосцепления
для канала
и скорость ротора
для канала
.
На схеме объекта управления приняты
обозначения:
(3.3.3)
(3.3.4)
Основой этой структуры объекта является управляемый от преобразователя асинхронный двигатель. Структура содержит в каналах и динамические звенья, учитывающие электромагнитные процессы в цепи статора. Рассчитаем передаточную функцию данных звеньев по формуле (3.3.5):
(3.3.5)
Коэффициент
передачи между моментом
и током
определяется по формуле (3.3.6):
(3.3.6)
Передаточная
функция звена, преобразующая ток статора
в потокосцепление
имеет вид:
(3.3.7)
Передаточная функция интегрирующего звена, определяемая уравнением движения и преобразующая динамический момент в скорость:
(3.3.8)
где и – момент статический и момент инерции системы, приведенной к валу двигателя. Из уравнения (3.3.8) получим:
(3.3.9)
В главной цепи
контура регулирования потокосцепления
ротора кроме звена
,
включается звено
:
(3.3.10)
Синхронная скорость двигателя может быть определена из уравнения:
(3.3.11)
(3.3.12)
На выходе
получается величина ЭДС пропорциональная
произведению потокосцепления на
скорость. Величина потокосцепления
определяется из выражения:
(3.3.13)
(3.3.14)
Помимо главных цепей системы регулирования потокосцепления и скорости на структурной схеме двигателя изображены внутренние связи.
3.4 Выбор принципов реализации структуры суэп, выбор датчиков
В качестве датчика обратной связи по положению и скорости выберем энкодер. Выбор энкодера будем производить исходя из допустимой ошибки слежения.
Таблица 3.1 – Технические параметры энкодера AFS60 SSI.
Кол-во импульсов на оборот |
262144 |
Габаритные размеры |
Ø 60 мм |
Интерфейс/драйверы |
SSI |
Напряжение питания |
4.5... 32 В пост. тока |
Максимальная рабочая скорость |
6000 мин-1 |
Диапазон рабочих температур |
-30...100°C |
Класс защиты |
IP 64/IP 65/IP 67 |
Один импульс |
76,29мкВ |
Коэффициент обратной связи по скорости:
. (3.4.1)
В качестве датчика магнитного потока на статоре будем использовать датчик на основе элемента Холла. Выбираем датчик [http://chip-news.ru/] магнитного поля на эффекте Холла компании Honeywell типа SS19 со следующими техническими данными:
Таблица 3.3 – Технические параметры датчика потока SS19.
Работающее напряжение, В Чувствительность, мВ Напряжение питания, В Ток питания, мА Выходной максимальный ток, мА Диапазон изменения рабочей температуры, С |
±440 0,6…1,25 4…10 4 20 -40…+150 |
.
(3.4.2)
Для формирования сигнала обратной связи по потокосцеплению используется косвенный метод его оценки на основании величены i1x
В качестве датчика тока будем использовать датчик тока на основе элемента Холла. Выбор датчика производится по номинальному току двигателя. Выбираем датчик тока [сайт http://www.electronshik.ru/] фирмы Honeywell типа CSLA1CD на базе сенсора 91SS12-2с со следующими техническими параметрами:
Таблица 3.2 – Технические параметры датчика тока CSLA1CD.
Напряжение смещения, В Температурный дрейф смещения, %/С Время отклика, мкс Потребляемый ток, мА Напряжение питания, В Диапазон измерения тока, А Чувствительность, мВхN* |
Uп/2 ±0,05 3.0 19 8...16 ±57 49,6 |
В/А.
(3.4.3)
В контуре скорости дополнительно устанавливается делительное устройство (ДУ).