Синтез регуляторов в двухконтурной синхронной скоростной мехатронной системе.

Рассмотрим вопрос синтеза скоростного регулятора в системе с трехфазным автономным инвертором и релейным регулятором в контуре тока. В этом случае контур тока можно считать безинерционным, а инвертор - источником тока. Регулятор скорости, реализующий технический оптимум в скоростной системе, синтезируем в соответствии с методикой, описанной в предыдущей лабораторной работе.

Тогда разомкнутый контур скорости описывается интегрирующим звеном с передаточной функцией

В этом случае рекомендуется использовать пропорциональный регулятор скорости:

, причём , где .

Из последнего соотношения следует, что постоянная времени  может принять любое малое наперёд заданное значение. После замыкания контура его передаточная функция определится из выражения:

Для обеспечения заданного диапазона регулирования скорости необходимо, чтобы контур скорости имел частоту среза равную:

, где  определяет из следующего соотношения:

, где – максимальное ускорение системы,  – максимальная ошибка системы. Данные параметры задаётся в техническом задании на разрабатываемую мехатронную систему.

Зададим максимальное ускорение системы , а максимальную ошибку  Зададимся показателем колебательности М = 1.1, тогда:

.

Модель замкнутой системы представлена на рис. 7, а ее динамические характеристики представлены на рис. 8. Сравнивая эти характеристики с характеристиками синтезированной структурной модели можно судить об их идентичности.

Рис. 7. Модель замкнутой системы.

 

 

Рис. 8. Динамические характеристики замкнутой системы.

 

Порядок выполнения лабораторной работы.

3.1 Для двигателя из табл. 1 предыдущей лабораторной работы в соответствии с вариантом рассчитать параметры виртуальной модели.

3.2 Реализовать виртуальную модель ВД вместе с преобразователем координат и исследовать ее динамические свойства при малых и больших сигналах.

3.3 По виртуальной модели построить основные характеристики двигателя. Исследовать влияние величины запаздывания в канале ДПР-ПК-ИА на динамические, механические, электромагнитные характеристики двигателя.

3.4 Для системы с релейным регулятором тока рассчитать параметры регулятора скорости для реализации технического оптимума в замкнутой скоростной системе. Реализовать модель замкнутой системы с виртуальным ВД и исследовать ее динамические свойства при малых и больших сигналах.

 

Содержание отчета.

1. Теоретические основы для выполнения лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Модели и параметры объекта и регулятора.

4. Результаты моделирования.

5. Сравнение результатов моделирования структурных и виртуальных моделей.

6. Выводы по работе.

 

Лабораторная работа №3. Расчет и проектирование трёхконтурной мехатронной системы с вентильным двигателем

Цель работы.

Определение основных характеристик объекта управления, как многомассовой структуры с упругими связями между массами. Аналитическое определение параметров регуляторов при настройке контуров системы на модульный (технический) оптимум и на периодический процесс.

Определение динамических характеристик замкнутой системы при различных параметрах регулятора.