3382 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ - Страница 5

 

Рис.4. Структурная схема двухмассовой МС

Описание структурной схемы исследуемой системы

 

На рис.5 показана структурная схема исследуемого привода с двухмассовой механической системой, построенная с учетом упругой связи между вращающимися массами и использующая известный принцип подчиненного регулирования.

Схема включает два контура регулирования: контур регулирования скорости вращения (главный контур) и контур регулирования тока якорной обмотки двигателя постоянного тока (подчиненный контур). Обратная связь контура скорости осуществляется по скорости вращения W1 первой массы МС, что часто имеет место в станочных приводах. Регулятор скорости (ведущий) с передаточной функцией Wрс вырабатывает задающее воздействие uзт для контура тока с регулятором тока, описываемым передаточной функцией Wрт и управляемым преобразователем напряжения с передаточной функцией Wп. Коэффициенты передачи датчиков тока и скорости обозначены как kт и kc соответственно. Связь тока I  якорной обмотки двигателя с управляющим напряжением U и противо-эдс якоря e определяется операторным сопротивлением якорной цепи zя=Rя+sLя, где Rя , Lя - соответственно омическое сопротивление и индуктивность якорной цепи двигателя. Коэффициент пропорциональности С определяет связь между током якорной цепи и вращающим моментом М двигателя, а также между противо-эдс е и скоростью вращения первой массы (якоря двигателя) W1. Пунктиром на схеме выделена структура двухмассовой механической системы, входами которой яв-

 

 

ляются вращающий момент М и момент сил сопротивления Мс, а выходами – скорости вращения W1 и W2 первой и второй масс соответственно. Остальные обозначения соответствуют обозначениям рис.4.

В данной работе предлагается рассмотреть ситуацию, когда регуляторы контуров тока и скорости имеют стандартные настройки на "технический  оптимум", рассчитанные без учета упругости вала между первой и второй массами МС, т.е. при С12®¥. При этом полагается также, что силовой преобразователь описывается передаточной функцией Wп(s)=kп/(ts+1), причем t<Тя.

При абсолютно жестком вале между массами (С12®¥) W1=W2, а вращающий момент двигателя М и скорость вращения W1 связаны соотношением

(9)

 

где zS=z1+z2.

Выражение (9) можно получить также из рассмотрения схемы модели МС привода, представленной на рис.6, устремив параметр жесткости вала С12 к бесконечности.

Известно [2], что стандартная настройка регулятора контура на "технический оптимум" предполагает получение передаточной функции разомкнутого контура в виде

 

 

 

где Тm - малая, некомпенсируемая постоянная времени контура, что соответствует предоставлению замкнутого контура в виде колебательного звена второго порядка с коэффициентом демпфирования e=1/Ö2. При расчете стандартной настройки контура тока привода, как правило, пренебрегают влиянием медленно меняющейся противо-эдс е на динамические процессы в контуре тока.

Если считать, что наименьшей некомпенсируемой постоянной времени является постоянная времени t силового преобразователя, то при использовании (10) для контура тока следует принять Тm=t, а для контура скорости  - Тm=2t.

С учетом сказанного нетрудно сделать вывод, что в контурах тока и скорости регуляторы должны иметь пропорционально-интегральный закон  регулирования. При этом передаточная функция регулятора тока определится как

(11)

а регулятора скорости

(12)