Калькулятор параметров регуляторов электропривода

Рабочие файлы: [ЦСУ Настройки ЛАЧХ] [ПИ и ПИД без насыщения]
[Эквивалентный ДПТ] [Эквивалентный АД]

Ниже по тексту представлена форма для ввода данных, предназначенная для расчёта коэффициентов ПИ-регуляторов электроприводов с подчиненными контурами контроля координат (момент, скорость, положение). Предполагается следующая структура электропривода. Между двигателем и рабочим органом установлен редуктор. Если отсутствует – примите его коэффициент передачи $q$ равным 1. Датчики скорости и положения установлены на рабочем органе. Варианты, когда один или оба датчика установлены на валу двигателя, можно учесть при вводе их коэффициентов передачи $K_{дс}$ и $K_{дп}$. Программа, обрабатывающая вводимые данные, учитывает все варианты наличия или отсутствия обратных связей. Коэффициент передачи преобразователя напряжения, который питает двигатель ($K_{пн}$), принят равным единице. Поэтому, при выполнении процедуры переноса значений коэффициентов в сервопривод, уменьшите коэффициент усиления пропорционального канала регулятора скорости $K_{рс}$ в $K_{пн}$ раз. Величина ограничения сигнала на выходе регулятора скорости (этот параметр не вычисляется мастером) зависит от величины допустимого для обмотки двигателя тока (с учетом продолжительности включения) и должна составлять величину равную $K_{дт}I_{доп}$. В длительном режиме блокирования валов допусимый ток равен удвоенному номинальному, т.к. нет потерь в стали.

Форма предназначена для настройки сервоприводов с машинами переменного тока: ВД, СДПМ, СРД и АД. Воспользуйтесь гиперссылкой на рабочий файл, для уточнения необходимых вам параметров эквивалентного ДПТ. Применение фильтра в цепи изменения тока (с постоянной времени $T_ф$) не имеет смысла, если у машины нет коллектора. Если вы используете фильтр, то не повышайте коэффициент усиления контура тока $K_{кт}$. Если в сервоприводе применена машина переменного тока (нет фильтра) и привод малоинерционен ($T_м/T_μ \lt 6$), то можно увеличить $K_{кт}$ и, допустимо (но не обязательно), уменьшить значение малой постоянной времени $T_μ$. Но примите во внимание, что для уменьшения ошибки в режимах разгона и торможения рекомендуется применить комбинированное управление при формировании моментной составляющей тока статора.

Мастер настройки PI-регуляторов электропривода  
J                             Kдт  
q                             Kдс                           Kдп                           Kрт                           Tрт                           Kрс  
Kкт                           Tрс  
Kкс                           Kрп  
Kкп                           Tрп  
                              Xmп  
где  Tф = 0 .. Tя / 3              
Без параболического ограничения уменьшить Kкп в 3 раза   

Примечание 1. Если сервопривод является серийным изделием (приобретен в магазине), то для оптимальной настройки всех регуляторов, конечному пользователю необходимо знать лишь передаточное число редуктора $q$ и момент инерции рабочего органа $J_{ро}$. В этом легко убедиться, если проанализировать данные, необходимые для расчёта коэффициентов. Большая часть из них определена изготовителем сервопривода (датчики и двигатель).

Примечание 2. Привод функционирует максимально эффективно, если приведенный к валу двигателя момент инерции рабочего органа $J_{пр}=J_{ро}/(η q^2)$ равен моменту инерции ротора двигателя $J_{пр}=J_{дв}$. Если бы пользователям удавалось соблюдать это условие – максимальной производительности станка при минимальном энергопотреблении – то заводские настройки сервопривода не приходилось бы менять. Поэтому выбор передаточного числа редуктора – важная задача.

Примечание 3. Любая система с подчиненным контролем и ограничением предельных значений координат, настроенная в соответствии с критериями высокой точности и достаточных запасов устойчивости, будет проявлять псевдоколебательные свойства (не настоящие – лишь при больших возмущениях). Причина – во временном размыкании обратных связей (на интервалах функционирования с ограничением координат) и бесконтрольном разгоне инерционных масс, которые невозможно впоследствии затормозить мгновенно. Поэтому внешние контуры должны ограничивать синтезируемое управляющее воздействие на подчиненные, чтобы успеть, вовремя, среагировать на результат. С этой задачей хорошо справляется регулятор, чей безынерционный канал имеет параболическое ограничение для больших отклонений.

Примечание 4. Если момент инерции рабочего органа $J_{ро}$ может меняться, то следует ввести в форму максимально возможное значение приведенного момента инерции $J$. Малую постоянную времени вычислить в соответствии с формулой: $T_μ = J_{max}/J_{min} (L_я / R_я + T_ф)$, и ввести в форму. Предел амплитуды ошибки $X_{m}$, при которой активен линеаризованный участок параболической характеристики безынерционного канала регулятора положения, должен быть установлен для максимально возможного значения момента инерции рабочего органа.

Приложение. Модель электропривода промышленного манипулятора на эквивалентном ДПТ с подчиненными контурами контроля тока, скорости и параболическим регулятором положения рабочего органа

Рабочие файлы: [Код программы регуляторов]

 

Обобщенная модель САР положения
рабочего органа с параболическим регулятором

Модель следящего электропривода на АД (ACIM) с векторной системой управления, сохраняющей постоянное потокосцепление при переменном скольжении. Оптимальный переходный процесс (т.е. не затянут и не имеет перерегулирования при любой величине задающего сигнала), обеспечивается линеаризованным аппроксиматором параболического регулятора. Механическая нагрузка представлена несколькими составляющим

29.09.2014