1.5 Оценка качества управления при периодических возмущениях

Периодические возмущения можно разложить в ряд Фурье, поэтому их воздействие удобно анализировать по частотным характеристикам, показывающим, как звено преобразует гармонический сигнал.

Рисунок 8 – АЧХ замкнутой САУ

Обычно используют АЧХ замкнутой САУ (Рисунок 8), которую легко построить по АФЧХ разомкнутой САУ W_p(j ), по формуле  

Aз = . (8) 

По этой кривой можно получить ряд показателей качества.

1. Показатель колебательности M - это отношение максимального значения АЧХ замкнутой САУ к ее значению при = 0, то есть M = A_зmax( )/Aз(0). Так как  

Aз(0) = 1, (9) 

при K_p >> 1, то M A_зmax( ). Он характеризует склонность системы к колебаниям и не должен превышать 1.5.

2. Резонансная частота системы _p - это частота, при которой колебания проходят через систему с наибольшим усилением, а АЧХ достигает максимума.

3. Полоса пропускания системы - это интервал частот от = 0 до = ₀, на котором выполняется условие Aз( ₀) 0.707. Если она высокая, то система будет воспроизводить высокочастотные помехи.

4. Частота среза _ср - при которой АЧХ замкнутой САУ принимает значение, равное единице. По ней можно судить о длительности переходного процесса t_пп (1..2)2 / _ср.

5. Склонность САУ к колебаниям характеризуют также ее запасы устойчивости по модулю (допускается от 6 до 20дб) и по фазе (допускается от 30 до 60 градусов).

2.Специальная часть

2.1 Описание исследуемой системы и её характеристики.

В данном курсовом проекте необходимо провести исследование автоматизированного электропривода постоянного тока, в котором скорость регулируется изменением напряжения на якоре двигате­ля за счет управляемого электрического преобразователя (генера­тора, управляемого тиристорного или транзисторного выпрями­теля, широтно-импульсного преобразователя) при подчиненном контуре регулирования тока двигателя. Система управления электропривода (рис.1) содержит два контура ре­гулирования: внутренний контур тока (КТ) и внешний контур скорости (КС). В контур регулирования тока входят регулятор тока (РТ), преобразователь (ТП), звено, учитывающее электромагнитную инерцию двигателя постоянного тока (Д₁), и датчик тока (ДТ). На входе регулятора тока происходит сравнение сигнала задания тока i₃ с выхода регулятора скорости с сигналом, пропорциональным фактическому току двигателя i с выхода датчика. Регулятор тока в соответствии с алгоритмом его функционирования формирует диаграмму изменения тока цепи двигателя.

Рисунок 1 - Структурная схема САУ

В контур регулирования скорости входят регулятор скорости (РС), замкнутый контур регулирования тока, звено, учитывающее механическую инерцию двигателя постоянного тока (Д₂), и датчик скорости ДС. Сигнал задания для системы в целом формируется датчиком интенсивности (ЗИ), обеспечивающим необходимый темп изменения скорости и ее установившееся значение. В остальном принцип функционирования контура скорости аналогичен контуру тока. При необходимости ограничение значений координат электропривода I и U_ТП может осуществляться нелинейными обратными связями, охватывающими соответствующие регуляторы.

На основании схемы электропривода составил структурную схему системы (Рисунок 1), которая является основной исходной расчетной схемой. Для произведения расчетов имею параметры каждого элемента:

В контур регулирования скорости входят регулятор скорости (РС), замкнутый контур регулирования тока, звено, учитывающее механическую инерцию двигателя постоянного тока (Д₂), и датчик скорости ДС. Сигнал задания для системы в целом формируется датчиком интенсивности (ЗИ), обеспечивающим необходимый темп изменения скорости и ее

установившееся значение. В остальном принцип функционирования

контура скорости аналогичен контуру тока. При необходимости

ограничение значений координат электропривода I и U_ТП может осуществляться нелинейными обратными связями, охватывающими соответствующие регуляторы.

На основании функциональной схемы электропривода составил

структурную схему системы (Рисунок 1), которая является основной исходной расчетной схемой. Для произведения расчетов я имею параметры каждого элемента:

где Т_Я = 0,052 электромагнитная постоянная времени электропривода (с)

Т_М = 0,1 электромеханическая постоянная времени электропривода (с)

ρ = 0,03 Сопротивление якорной цепи

Т_П = 0,01 постоянная времени преобразователя

К_ДТ = 0,36 коэффициент передачи датчика тока

К_ДС = 1 коэффициент передачи датчика скорости

К_П =1,8 коэффициент передачи тиристорного преобразователя энергии

Из функциональной схемы видно, что на систему действуют: входной сигнал, определяющий значение скорости электропривода ω₃(t); момент нагрузки, действующий на валу электродвигателя и выраженный в виде статического тока i_С(t); сигнал помехи N(t), суммирующийся с управляющим воздействием на входе регулятора скорости.

Рисунок 2 - Преобразованная функциональная схема