Материал: Машина газовой резки МНЛЗ ККЦ ММК

7 Разработка системы управления мехатронной системой

Расчет основных параметров объекта регулирования производится в соответствии со структурной схемой на рисунке 9.

Рисунок 9 – Структурная схема объекта регулирования в двухзонной САР

Эквивалентное сопротивление рассчитывается по формуле:

где – активное сопротивление якоря двигателя, Ом;

– схемный коэффициент для мостовой схемы выпрямления;

– активное сопротивление трансформатора, Ом;

– пульсность системы;

– индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

Активное сопротивления якоря двигателя рассчитывается оп формуле:

где – коэффициент привидения сопротивления к рабочей температуре двигателя;

– активные сопротивления якорной обмотки, обмоток дополнительных полюсов и стабилизирующей при температуре 20⁰С, Ом;

Активное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле:

где – потери короткого замыкания трансформатора, Вт;

– номинальный фазный ток трансформатора, А;

Индуктивное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле:

где – полное сопротивление фазы трансформатора, Ом;

где - ЭДС короткого замыкания трансформатора, %.

Посчитав все, подставим данные, и проведем расчет эквивалентного сопротивления:

Далее рассчитываем эквивалентную индуктивность якорной цепи по формуле:

где – индуктивность якоря некомпенсируемого двигателя, Гн;

– индуктивность трансформатора, Гн.

Индуктивность якоря некомпенсируемого двигателя рассчитывается по формуле:

Индуктивность трансформатора рассчитывается по формуле:

После переходим к расчетам постоянных времени электропривода. Эквивалентная постоянная времени рассчитывается по формуле:

Электромагнитная постоянная времени определяется:

После расчета якорной цепи переходим к расчету механического звена.

Рассчитаем суммарный момент инерции по формуле:

где – момент инерции двигателя, ;

– момент инерции механизма, .

Электромеханическая постоянная времени электропривода рассчитывается по формуле:

Произведем расчет электромагнитной постоянной времени по формуле:

где – число пар главных полюсов электродвигателя;

– активное сопротивление цепи возбуждения, приведенное к рабочей температуре, Ом;

, – номинальный магнитный поток и намагничивающая сила, приходящаяся на главный полюс двигателя;

– коэффициент рассеяния;

– число витков обмотки возбуждения на один главный полюс двигателя.

Исходя из электромагнитной постоянной времени обмотки возбуждения можно рассчитать электромагнитную постоянную времени вихревых токов из соотношения:

Зная постоянную времени обмотки возбуждения и постоянную времени вихревых токов рассчитаем суммарную электромагнитную постоянную времени цепи возбуждения по формуле:

Перейдем к расчету коэффициентов цепей обратных связей.

Коэффициент обратной связи по току якоря определяется по формуле:

где – максимальный ток якорной обмотки электродвигателя

Максимальный ток якорной обмотки определяется по формуле:

где – перегрузочная способность двигателя по току;

Коэффициент обратной связи по ЭДС электродвигателя определяется выражением:

Коэффициент обратной связи по току возбуждения электродвигателя определяется выражением:

Коэффициент обратной связи по потоку электродвигателя определяется выражением:

7.1 Расчет и построение контура регулирования якорного тока

В контур регулирования якорного тока входят: блок регулятора тока, блок тиристорного преобразователя, блок якорной цепи и обратная связь. Структурная схема регулятора тока представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Структурная схема контура регулирования якорного тока

Передаточная функция ПИ-регулятора тока якоря получается следующим образом:

где – постоянная времени интегрирования регулятора тока.

7.2 Расчет и построение контура регулирования эдс

В контур регулирования ЭДС входят: регулятор ЭДС, замкнутый контур регулирования тока (ЗКРТ), электромеханический преобразователь и датчик ЭДС. Структурная схема контура регулирования ЭДС представлена на рисунке 11.

При настройки на модульный оптимум передаточная функция регулятора ЭДС будет определяться:

Рисунок 11 – Структурная схема контура регулирования ЭДС

7.3 Расчет и построение контура регулирования тока возбуждения

Если реализовывать контур регулирования тока возбуждения также, как и контур регулирования якорного тока, то получим следующую передаточную функцию регулятора тока возбуждения:

Реализация такого регулятора очень затруднена, для упрощения в цепь обратной связи по току возбуждения добавляют блок с постоянной времени контура вихревых токов и нелинейный элемент, в котором моделируют кривую намагничивания двигателя. Структурная схема контура регулирования тока возбуждения двигателя представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Структурная схема контура регулирования тока возбуждения

Тогда передаточная функция регулятора тока возбуждения примет вид:

где – коэффициент линеаризации.

8 Построение схемы двухзонной сар

Полная структурная схема объекта регулирования представлена на рисунке 13.

Переходные процессы разгона и торможения портала МГР по направлению движения слябов представления на рисунках 14 и 15.

Переходные процессы разгона и торможения портала МГР против направления движения слябов представления на рисунках 16 и 17.

Рисунок 13 – Полная структурная схема объекта регулирования