Порядок выполнения работы

Исходные данные объекта управления (электропривода) взять из лабораторной работы «Исследование САУ с комбинированным управлением».

1. Для приведенной на рис.1 структурной схемы при настройке контура тока на МО (модульный оптимум) требуемый коэффициент регулятора скорости рассчитывается по формуле (для получения МО в контуре скорости):

  Разделить К_рс на два сомножителя К_рс=К^’_рсК^’’_рс, где К^’_рс = 1/4Т_mК_дс – постоянная величина,

                   а К^’’_рс = Т_м /К_д R_яц – переменная величина.

2. Подавая на вход САУ скоростью электропривода единичное ступенчатое воздействие, убедиться, что на выходе (скорость) будет переходный процесс с перерегулированием не более 4,3 % и временем» 20 Т_m. Также вывести значение тока якоря двигателя.

3. Момент инерции J_д определяет значение постоянной времени Т_м, поэтому, изменяя в объекте управления Т_м в пределах (0.5¸2.0) Т_м, оценить (построить) зависимости перерегулирования (колебательности) и времени регулирования от момента инерции САУ.

4. При построении адаптивного наблюдающего устройства в общем случае объект управления характеризуется передаточной функцией любого порядка. Но степень числителя ее должен быть по крайней мере на единицу меньше степени знаменателя

 

Коэффициенты А_i и В_i могут быть неизвестны и подлежат восстановлению.

Разделив числитель и знаменатель передаточной функции объекта на полином (n-1) степени (р+l₂) (р+l₃) ¼(р+l_n), где l₂, l₃,¼l_n – действительные и отрицательные корни, и разложив числитель и знаменатель на простые дроби, а также учтя первый корень l₁, получим

где а^’₁=а₁+l₁, а₁=(l₂+¼+l_n) – А₁, b₁=B₀. Остальные коэффициенты b_i и a_i связаны сложными полиномами с параметрами A_i, B_i и l_I и здесь не приводятся. На основании полученного уравнения можно построить структурную схему наблюдающего устройства (рис.4).

 

Структурная схема наблюдающего устройства

Рис.4

где:  - оценочные значения параметров а_i  и b_i;  - промежуточные переменные; g_I, b_I – коэффициенты усиления цепей адаптации, предназначенные для настройки параметров  и . Они выбираются из условия обеспечения минимального времени адаптации при одновременном обеспечении устойчивой работы наблюдателя.

Для объекта первого порядка, исследуемого в данной лабораторной работе, алгоритм работы наблюдающего устройства может быть описан уравнениями

      где: е=w - v и n=(R_яцК_д/Т_м) - (R_яцК_д/Т_м).

Асимптотическую устойчивость наблюдающего устройства можно проверить с помощью функции Ляпунова в виде положительно-определенной квадратичной формы:

 Набрать модель наблюдателя (рис.5) и, изменяя значения параметров l(1000¸10000) и b(500¸2000), добиться устойчивой его работы, при этом время адаптации должно быть намного меньше времени переходного процесса, полученного в п.2.

 

Модель наблюдающего устройства

 

Рис.5

 

Удостовериться, что в точке D значение оцениваемого параметра равно заданному в объекте.

 Собрать полную модель системы регулирования совместно с наблюдающим устройством и для различных J_д получить переходные процессы по скорости и току двигателя. Переходные процессы по скорости должны быть одинаковыми.

На рис.6 приведена полная схема электропривода с адаптивным наблюдающим устройством. Следует при моделировании задаться начальными условиями интегратора с параметром b. При этом принять начальные условия, близким или < К_дR_яц/(T_мb).

 

Модель ЭП с наблюдателем

 

 

Объект

наблюдатель

 

 

Рис.6

 

В отчете по лабораторной работе должны быть представлены структурные схемы, модели и переходные процессы исследуемой системы при различных значениях параметров объекта.