Курсовая работа: Исследование работы системы автоматического управления двигателем постоянного тока с независимым

Структурная схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения представлена на рисунке 2:

Рисунок 2 – Структурная схема двигателя постоянного тока

Подставив в формулы все необходимые значения из таблицы 1, определим структурную схему двигателя постоянного тока в соответствии с вариантом задания:

Рисунок 3 – Структурная схема двигателя постоянного тока с числовыми значениями

Зная передаточные функции отдельных элементов, необходимо составить структурную схему всей системы в целом, собрать её в Matlab и определить параметры регуляторов при помощи пакета Nonlinear Control Design (NCD).

Виртуальная лабораторная установка для определения параметров регуляторов показана на рисунке 4.

Данная схема содержит:

1) Пропорционально–интегральный регулятор (ПИ-регулятор), отображаемый параллельно соединенными пропорциональным звеном с коэффициентом пропорциональности kp и интегрирующим звеном с коэффициентом ki;

2) Широтно–импульсный регулятор (PWR);

3) Двигатель постоянного тока, включающий в себя блоки W, kf, Jsum и контур обратной связи с блоком kf1;

4) Контур обратной связи и звено сравнения Sum;

5) Источник входного сигнала в виде единичного скачка (Step);

6) NCD-блок типа NCD Output, подключенный к выходу системы.

Рисунок 4 – Модель системы для определения параметров ПИ-регулятора.

4.2 Оптимизация параметров регуляторов

В данном случае контролируемым сигналом является реакция системы на единичный скачок, то есть ее переходная функция. Оптимизируемыми параметрами являются коэффициенты k_p , k_i , а ограничения, накладываемые на переходную функцию, были сформированы в задании к курсовой работе.

Для оптимизации параметров регулятора необходимо воспользоваться блоком Signal Constraint. В графической части окна этого блока показаны границы контролируемого сигнала. Для изменения границ сигнала необходимо переместить вертикальные и горизонтальные линии ограничений до положений, соответствующих заданным требованиям.

После настройки ограничений сигнала и указания переменных, подлежащих оптимизации можно приступать к процессу поиска нужных значений коэффициентов регулятора.

Результат работы блока Signal Constraint представлен на рисунке 5:

Рисунок 5 – Показания блока Signal Constraint

Для достижения необходимого качества переходного процесса параметры K_p , K_i должны быть следующими: