Курсовая работа: Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока

Произведем настройку контура тока на технический оптимум. Желаемая передаточная функция разомкнутого контура тока будет иметь вид:

W_ркт (р) = 1/[а_т ·T_тп ·p· (1 + T_тп ·p)], (5.3)

где

а_т - коэффициент, который определяет демпфирование переходных процессов в контуре тока, при настройке на технический оптимум принимаем а_т = 2.

W_ркт (р) = 1/[2·0,013·p· (1 + 0,013·p)].

Передаточная функция регулятора тока согласно структурной схеме (рисунок 5.3) определится из условия:

W_рт (р) · [к_тп / (T_тп ·p + 1)] · [к_т / (R_я · (T_я ·p + 1))] = 1/[а_т ·T_тп ·p· (T_тп ·p + 1)].

Преобразовав данное выражение, получим передаточную функцию регулятора тока:

W_рт (р) = [T_я ·p + 1] /T_и ·p = к_рт + [1/T_и ·p], (5.4)

где

T_и - постоянная времени интегрирования интегральной части регулятора тока, с:

T_и = а_т ·T_тп · (к_тп ·к_т / R_я ) = 2·0,013· (50,0719·0, 191/0,516) = 0,482 с;

к_рт - коэффициент усиления пропорциональной части регулятора тока:

к_рт = T_я / T_и = 0,025/0,482 = 0,052.

Так как регулятор тока является ПИ - регулятором (см.5.4), то коэффициент обратной связи по току можно определить из соотношения:

к_т = U_{рс max} / I_доп , (5.5)

где U_{рс. max} - максимальное значение выходного напряжения регулятора скорости (в расчетах можно принять U_{р. с. max} = 10 В);

I_доп - значение тока якоря двигателя, допустимое по условиям коммутации, А:

I_доп = λ·I_н = 2·26,2 = 52,4 А.

к_т = U_{рс max} / I_доп = 10/52,4 = 0, 191.

W_рт (р) = 0,052 + [1/0,482·p].

5.3.2 Контур регулирования скорости

Контур регулирования скорости является внешним контуром по отношению к контуру тока. Рассмотрим структурную схему контура скорости электропривода (рисунок 5.4) при тех же допущениях, что и были приняты при синтезе контура тока.

Рисунок 5.4 - Структурная схема для синтеза контура скорости

На рисунке 5.4 приняты те же обозначения, что и на рисунке 5.1, за исключением передаточной функции регулятора тока W_рт (р), которая в данном случае, с учетом (5.4), имеет вид:

W_рт (р) = [1/к_т ] / [а_т ·T_тп ² ·p² + а_т ·T_тп ·p + 1].

При синтезе регулятора скорости передаточная функция замкнутого контура тока с достаточной степенью точности можно аппроксимировать выражением:

W_рт (р) = [1/к_т ] / [а_т ·T_тп ² ·p² + а_т ·T_тп ·p + 1] ≈ [1/к_т ] / [а_т ·T_тп ·p + 1]. (5.5)

Тогда некомпенсируемой малой постоянной времени в контуре скорости является величина: