Автор: Дьомін М.С., студент; Шеремет О.І., доцент, канд.техн.наук.
Источник: Вісник кафедри "Електротехніка" за підсумками наукової діяльності студентів. — Донецьк, ДонНТУ, 2010.
Розвиток сучасного промислового виробництва йде шляхом створення високоефективних промислових установок і систем автоматичного керування ними, завдяки яким відбувається інтенсифікація технологічних процесів. Ієрархічний принцип побудови сучасних автоматичних систем керування технологічними процесами передбачає наявність локальних систем керування, які можна розглядати, як фундамент цілого автоматизованого комплексу. Як правило, такими локальними системами виступають системи керування електроприводами відповідних механізмів.
Об'єкт дослідження – динамічні процеси двоконтурних систем підпорядкованого регулювання з регуляторами, синтезованими з урахуванням зворотного зв’язку за ЕРС та без нього.
Предмет дослідження – структурні схеми двоконтурних систем підпорядкованого регулювання з регуляторами, синтезованими методом узагальненого характеристичного полінома
Підвищення адекватності математичної моделі двоконтурної системи підпорядкованого регулювання за рахунок врахування дії зворотного зв’язку за ЕРС виконується розв’язанням наступних задач:
У роботі розглянуто систему автоматичного регулювання швидкості двигуна постійного струму.
САР з послідовною корекцією являють собою багатоконтурні системи, кількість контурів яких дорівнює кількості регульованих параметрів. У електроприводах постійного струму в якості регульованих параметрів можуть бути: струм якірного кола, кутова швидкість обертання вала електродвигуна, кутове або лінійне переміщення органів об’єкта керування тощо. Головним регульованим параметром є параметр, який становить мету автоматичного регулювання та визначається особливостями технологічного процесу. Решта параметрів підпорядковані головному параметру, крім того, вони підпорядковані також один одному.
При синтезі системи автоматичного керування важливим є забезпечення стандартних форм перехідної функції вихідної координати регулювання. Ці форми опосередковано можна представити за допомогою нулів та полюсів передатної функції системи.
В методі синтезу за допомогою узагальненого характеристичного передатна функція системи береться такою, що її коефіцієнти являють собою деякі функції у просторі Лапласа.
Ці функції включають у себе як відомі параметри незмінної частини системи, так і невідомі параметри регуляторів, що необхідно визначити виходячи з деякої стандартної форми перехідних функцій.
Спочатку була розглянута САР тиристорного електропривода постійного струму.
Використовуючи метод узагальненого характеристичного полінома, був синтезований регулятор струму для внутрішнього контура.
Він представляє собою пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор, синтезований з умови налаштування на модульний оптимум .
Визначивши узагальненій поліном контура швидкості визначаємо головний поліном системи – узагальнений поліном контура швидкості. Регулятор швидкості буде пропорційним.
Наступною була розглянута структурна схема двоконтурної СПР швидкості з урахуванням зворотного зв’язку за ЕРС.
Узагальнений характеристичний поліном контура струму при урахуванні зворотного зв’язку за ЕРС представлятиме собою П І І2Д – ланкою. В Ході досліджень було визначено що узагальненій поліном та регулятор контура швидкості при урахуванні зворотного зв’язку за ЕРС матиме той самий вигляд що і без урахування ЕРС.
Дослідження перехідних характеристик електромеханічних систем з двома типами синтезованих регуляторів виконувалось шляхом математичного моделювання у середовищі MATLAB Simulink.
Порівнюючи перехідні характеристики СПР з урахуванням зворотного зв’язку за ЕРС та без урахуванням регулювання за ЕРС показали що під час врахуванні ЕРС у перехідних функціях з’являється перерегулювання.
Змінюючи один з параметрів двигуна, а саме електромеханічну сталу часу, були отримані вихідні характеристики системи та залежність зміни вихідної функції САК з урахуванням регулювання по ЕРС, відносно вихідної характеристики САК без урахуванням ЕРС, що оцінювалась за допомогою інтегрального критерію якості І2.
При збільшенні значення Тм різниця між динамічними характеристиками з урахуванням зворотного зв’язку за ЕРС та без нього зменшується. Відповідно, інтегральна квадратична оцінка зменшується.
Були отримана регресійна залежність квадратичного критерію якості відносно електромеханічної сталої часу за логарифмічною функцією.
Мінімізація цього критерію говорить про можливість синтезу регуляторів без урахування зворотного зв’язку за ЕРС.