Билет №5 (Без 3го вопроса)

БИЛЕТ № 5

1. Уравнение движения двухмассовой электромеханической системы с упругими связями.

В обобщенной двухмассовой упругой системе (рис.3.1.1)суммарный

приведенный момент инерции элементов, жестко связанных с двигателем,

обозначен . Суммарный приведенный момент инерции элементов, жестко

связанных с рабочим органом механизма, обозначен . Упругая связь

между этими массами характеризуется приведенной эквивалентной

жесткостью . Суммарные моменты нагрузок на валу двигателя и механизма

обозначены соответственнои .

Дифференциальными уравнениями движения такой системы являются уравнения движения в обобщенных координатах (уравнения Лагранжа):

, (1.1)

где - функция Лагранжа; - обобщенная сила, определяемая суммой элементарных работ всех внешних сил на возможном перемещении .

Число уравнений Лагранжа определяется числом степеней свободы системы.

В двухмассовой упругой системе обобщенными координатами являются угловые перемещения масс , им соответствуют обобщенные скорости .

Функция Лагранжа . (1.2)

Элементарные работы: . (1.3)

Тогда обобщенные силы: ; . (1.4)

Подставив (1.2) в (1.1) и учитывая (1.4), получается система уравнений движения:

(1.5)

В (1.5) пропорциональный деформации упругой связи момент является моментом упругого взаимодействия между движущимися массами системы:

. (1.6)

С учетом (1.6) система уравнений движения:

(1.7)

2. Система ТП-Д в зоне прерывистого режима как объект регулирования. Двойной регулятор тока.

В системе ТП-Д при токе якоря

имеет место прерывистый режим. Когда существенно изменяются параметры объекта регулирования. В зоне прерывистого режима механические х-ки становятся нелинейными, изменяется регулировочная х-ка.

При : ;

: .

На рис.3.4.2 показаны- а)граничный режим(); б)прерывистый режим(). Процессы для тока заканчиваются на одном интервале проводимости, что эквивалентно исчезновению электромагнитной инерционности якоря ().

В зоне прерывистого тока изменяется от в граничном режиме до бесконечности в режиме идеального холостого хода ().

На рис.3.4.3 показана структурная схема системы ТП-Д как объекта регулирования в прерывистом режиме.

В непрерывном режиме передаточная функция имеет вид:

.

В зоне прерывистого режима передаточная функция имеет вид:

. . .

меняется от в граничном режиме до бесконечности в режиме идеального холостого хода.

Т.о., структурная схема и параметры объекта существенно изменяются, объект становится нелинейным. Из-за этого САР в зоне прерывистого режима размыкается, динамические свойства резко ухудшаются и когда требуется повышенное качество работы САР, необходимо в зоне прерывистого режима принимать определенные меры.

В устройствах типа ЭКТ для повышения качества динамических режимов в зоне прерывистого тока используется двойной регулятор тока. Такой регулятор применим, когда ТП выполнен качественно, т.е. . В этом случае при построении 1-го контура тока ТП считается звеном безинерционным.

,

где .

Откуда - коэффициент усиления РТ1.

выбирается из условий обеспечения максимального быстродействия 1-го контура тока.

Для р=6: .

Р=12: .

Если меньше, то контур неустойчивый.

,

где .

1-й контур регулирования тока представляет собой эквивалентный фильтр прямого канала с коэффициентом .

2-й контур регулирования тока строится по принципам подчиненного регулирования и рассматривается как 1-й контур регулирования.

.

.

В непрерывном режиме .

В прерывистом режиме 1-й контур регулирования тока из-за пропорционального РТ1 размыкается. Если внутренняя ОС размыкается, то

.

Коэффициент усиления в прерывистом режиме возрастает в раз.

3. Особенности реализации контура регулирования тока в комплектном электроприводе ЭТУ3601.

В КРТ предусмотрено изменение структуры регулятора и его параметров в зависимости от режима работы тиристорного преобразователя (в первую очередь в режиме прерывистых токов).

Режим прерывистых токов возникает при работе электропривода с малыми значениями тока. В этом случае энергия, накопленная в индуктивности в цепи для обеспечения непрерывности тока в цепи

Вхождение тиристорного преобразователя в режим прерывистых токов, во-первых, увеличивает среднее выпрямленное напряжение на зажимах преобразователя, во-вторых, в режиме прерывистых токов ток якорной цепи начинается и заканчивается нулевым значением, т.о. наличие индуктивности практически не задерживает

Для того чтобы изменение структуры регулятора тока не вызывало дополнительных переходных процессов применяется метод ШИМ.

С этой целью управление ключом К2 осуществляется помощью компаратора напряжения АИ, на входе которого сравниваются два напряжения: модуль среднего значения тока выпрямителя и напряжение с выхода генератора пилы G.

Если ток якорной цепи больше граничного значения (I_d >I_dгр), то среднее значения напряжения, пропорциональное выпрямленному току, больше амплитуды генератора пилообразного напряжения и компаратор находится в 0, контакты ключа К2 разомкнуты, регулятор тока имеет структуру ПИ, причем Т_рт = R₃·с₁, Т_ит = R₁·с_1.

Если среднее значение тока будет меньше граничного (I_d <I_dгр), на компараторе появится разница напряжений, Т_рт =0, и оно намного меньше (не меньше чем в 30 раз).

Кроме того в адаптивном регуляторе предусмотрен дополнительный корректирующий сигнал воздействия по модели контура регулирования тока (эталонной модели). Этот канал работает и в режиме прерывистого тока и в режиме непрерывного тока. Он позволяет устранять или снижать влияние неточного выбора параметров. На базе усилителя А3 формируется переходный процесс, который хотелось бы иметь в КРТ. В простейшем случае КРТ можно смоделировать апериодическим звеном.

R₅·с₂ = 2Т_μ тогда переходные процессы будут иметь желаемые характеристики.

Если переходный процесс тока будет происходить медленнее, чем эталонный процесс, то результирующий сигнал А4 будет увеличивать напряжение управления тиристорного преобразователя, что позволит приблизить переходный процесс к эталонному и наоборот, если переходный процесс будет быстрее – будет сдерживать сигнал.