4. Расчет коэффициентов сар и промежуточного усилителя

Определение коэффициента усиления управляемого преобразователя по напряжению:

где - величина напряжения, подаваемого на вход тиристорного преобразователя.

Расчет среднего значения напряжения на выходе ТП при условном холостом ходе для трехфазной системы: U_тп = 250 В, α = 10º.

Определяем напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

В соответствии с полученным решением напряжение вторичной обмотки трансформатора будет изменено на 110 В.

Построение регулировочной характеристики тиристорного преобразователя (рисунок 6).

Пользуясь построенной характеристикой по величине номинального напряжения двигателя (220 В) определяем угол управления - 29⁰.

В современном тиристорном преобразователе, построенном на принципе системы импульсно-фазового управления (СИФУ), зависимость линейная.

Напряжение системы управления в современных СИФУ обычно составляет величину 10 или 12 вольт. Принимаем .

Рисунок 6 - Регулировочная характеристика ТП

П

Рисунок 7 - Зависимость угла открытия от напряжения управления

остроение графика зависимости :

По полученной зависимости для угла α = 29⁰, напряжение управления , тогда коэффициент усиления тиристорного преобразователя по напряжению равен:

Определение коэффициента усиления двигателя:

Осуществим выбор тахогенератора, исходя из следующих соотношений:

Выбираем тахогенератор [5] ТГ-041 со следующими характеристиками:

• Максимальная скорость 3000 об/мин;

• Максимальный ток 0,022 А;

• Сопротивления якоря 80 Ом;

• Напряжение возбуждения 50 В;

• Ток возбуждения 0, 045 А;

• Сопротивление нагрузки номинальное 2500 Ом.

Определяем коэффициент усиления тахогенератора:

В зависимости от требований механизмов работа электроприводов может протекать либо в режимах поддержания заданной скорости двигателя, либо в переходных режимах пуска, реверса и торможения.

Определение требуемого коэффициента усиления разомкнутой системы:

где – диапазон регулирования;

– статизм системы;

Расчет коэффициента усиления промежуточного усилителя:

Значения коэффициентов усиления регулятора тока и регулятора скорости:

4. Динамический расчет

Динамическая модель приводной системы руки манипулятора представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Динамическая модель приводной системы

Согласно положениям теории автоматизированного управления, каждое звено имеет свою передаточную функцию – отношение выходного значения системы к входному в операторной форме при нулевых начальных значениях. Исходя из этого, рассмотрим динамическую модель системы подробнее и проанализируем её на устойчивость.

; ; ; ; ; ; .

Значения коэффициентов усиления для каждого звена и постоянных времени, рассчитанные ранее:

К_РС = 21,88; Т_РС =

К_РТ = 21,88; Т_РТ = 9,9;

К_ТП = 31; Т_ТП = 0,0035;

К_ДТ = 1.43; Т_ДТ = 0,0052;

К_ТГ = 0,03; Т_М = 4,95;

К_Д= 1,102; Т_Я = 0,0216.

Для определения устойчивости относительно задающего воздействия по критерию Найквиста, разрываем цепь обратной связи по двум контурам (скорости и тока) и определяем передаточную функцию системы в разомкнутом состоянии (рисунок 9).

Рисунок 9 - Разомкнутая динамическая приводная система

; ; ; ; ;

где

Построение графиков ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.

Из графиков (рисунок 10) видно, что по критерию Найквиста система не устойчива, так как ЛФЧХ пересекает ординату -180 раньше, чем ЛАЧХ ось частот. Необходимо скорректировать систему.

Передаточная функция корректирующего звена по контуру тока выглядит следующим образом:

г

Рисунок 10 - Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы

де

Частота среза среднечастотного диапазона желаемой характеристики:

,ω-ср.,2.5∙π-,t-р..,,рад-с.;

где ,t-р.=0.02 с время переходного процесса;

Получаем частотные характеристики корректирующего устройства (рисунок 11).

Тогда скорректированная система будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 11 - Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего устройства по току

,

Рисунок 12 - Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы по току

W-срт.,p.=,W-кт.,p.∙,W-.,p.;

Д

Рисунок 13 - Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы по контуру скорости

алее рассмотрим систему со стороны контура скорости. Проанализируем частотные характеристики разомкнутой по контуру скорости системы на устойчивость.

Из рисунка 13 видно, что система является устойчивой по критерию Найквиста. Введем ПИД-регулятор в контур скорости для поддержания частоты вращения двигателя на постоянном уровне (рисунок 14).

Передаточная функция ПИД-регулятора:

,W-крс.,р.=k+,Т-Д.р+,1-,Т-и.р.;

где к – 1190;

= 0.091;

Рисунок 14 - ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего звена по контуру скорости

Тогда скорректированная система по контуру скорости будет выглядеть следующим образом (рисунок 15):

Рисунок 15 - Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы по скорости

П

Рисунок 16 - Переходной процесс

олучив желаемые характеристики, замыкаем систему и получаем следующий переходной процесс (рисунок 16).

Время регулирования 0,1 с;

Перерегулирование 8.98 %.

Полученная система имеет вид: