Лабораторная работа 13
СИСТЕМЫ С РЕЛЕЙНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

Рабочие файлы: [Relay_Privod.zip]

1. Цель работы

Приобретение навыков настройки электроприводов с релейными регуляторами. Ознакомление с автоколебательным и со скользящим режимами работы регулятора.

2. Предварительное домашнее задание

2.1. Ознакомиться с инструкцией о создании html-файлов с моделями программы Jigrein (http://model.exponenta.ru/k2/20071014.html).

2.2. Распаковать содержимое архива Relay_Privod.zip. Переименовать файл RSys_Exmpl.htm согласно маске RSys_xx.htm (где: "xx" – номер варианта – 01, 02, ..., 30).

2.3. В соответствии с вариантом (см. таблицу ниже) по паспортным данным двигателей постоянного тока рассчитать коэффициент преобразования угловой скорости вала в ЭДС и коэффициент преобразования тока якоря в момент. Модифицировать модель представленную в файле RSys_xx.htm на чертеже 1. Сохранить изменения.

3. Содержание работы

3.1. Настроить САР частоты вращения ДПТ (см. файл RSys_xx.htm, чертеж 2). Сохранить изменения.

3.2. Модифицировать (упростить) наблюдатель, вычисляющий скорость вала по измеренным напряжению и току потребляемым двигателем от источника (см. файл, RSys_xx.htm чертеж 3). Проконтролировать отсутствие изменений в работе САР частоты вращения ДПТ. Перенести параметры модели с чертежа 2 на чертеж 3. Повторно проконтролировать идентичность результатов моделирования. Сохранить изменения.

3.3. Настроить САР угла поворота вала ДПТ (следящий привод) (см. файл RSys_xx.htm, чертеж 4). Сохранить изменения.

3.4. Перенести параметры модели с чертежа 4 на чертеж 5. Упростить наблюдатель (аналогично п. 3.2). Проконтролировать отсутствие изменений в работе следящего привода. Сохранить изменения.

3.5. Экспериментально определить требуемую разрядность АЦП для наблюдателя, как по каналу измерения напряжения, так и по каналу тока. Сравнить требуемую разрядность АЦП наблюдателей в САР частоты вращения ДПТ и в следящем приводе.

3.6. В моделях приводов с наблюдателями (чертежи 3 и 5) перевести релейные регуляторы из автоколебательного в скользящий режим движения (модифицировать блок-схему регуляторов). Убедиться в том, что ни каких качественных отличий в движении координат двигателей нет. А те количественные изменения, которые будут зафиксированы, можно характеризовать как положительные. Сохранить изменения.

4. Методические указания к моделированию и рекомендации к содержанию отчета

4.1. При настройке приводов следует принять во внимание, что в расчетном примере рассматриваются приводы с более мощным двигателем, чем те, что предложены по вариантам (т.е. он более инерционен и имеет больший КПД). Поэтому, во-первых, следует помнить о необходимости уменьшить шаг симуляции. Во-вторых, в приведенном масштабе осциллограммы координат настроенных приводов (особенно следящего) могут быть "чуть хуже" (характерные режимы движения координат проявятся в меньшей степени). Шаг симуляции следует выбирать, ориентируясь на координату с самой высокой динамикой (см. осциллограммы работы реле с гистерезисом).

4.2. Для модификации предложенного наблюдателя формально необходимо составить систему уравнений по его модели, сократить все промежуточные координаты, и, руководствуясь результатом, составить упрощенную блок-схему. Но итоговое уравнение настолько простое, что его можно составить, анализируя принцип работы ДПТ.

4.3. Требуемую разрядность АЦП можно определить с помощью блока quantize, увеличивая его параметр (дискрету квантования сигнала). После нахождения пороговой величины этого параметра (приводящей к ухудшению качества регулирования) можно вычислить требуемую разрядность АЦП. Для этого необходимо разделить динамический диапазон измеряемого сигнала на величину найденного кванта.

4.4. Перевод релейных регуляторов из автоколебательного в скользящий режим движения не предусматривает существенных изменений в блок-схеме. Достаточно изменить один параметр или отключить одну проводниковую связь.

5. Контрольные вопросы

5.1. Допустимо ли уменьшение / увеличение приведенного к валу момента инерции для приводов представленных на чертежах 2(3) и 4(5)?

5.2. Допустимы ли активная или вентиляторная механические нагрузки для тех же приводов?

5.3. Допустимо ли построение следящего привода лифта по представленной на чертеже 4(5) блок-схеме?

5.4. Как повлияет прогрев обмотки якоря на работу приводов с наблюдателями (чертежи 3 и 5)?

5.5. Будут ли коммутационные процессы на коллекторе ДПТ в значимой степени влиять на релейную систему управления приводами?

Таблица
Столб. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Параметры двигателей постоянного тока малой мощности
Тип Рн, Вт Uн, В Iн, А Jд, кг·м2 Rя, Ом Lя, Гн Мн, Н·м D, Н/кг-2 КПД
01 UGSM-02B 44 28 2,6 4,00E-06 3,4 1,30E-03 0,211 105 0,6044
02 UGIM-03MB 44 24,4 3,15 2,35E-05 1,59 1,27E-03 0,24 50 0,5725
03 TS902N 60 30,8 3 2,84E-05 1,7 2,72E-03 0,157 30 0,6494
04 TS668N4 80 31,3 4,1 3,92E-05 1,3 1,69E-03 0,196 31 0,6234
05 H1008 85 28 5,05 4,90E-06 0,7 1,19E-04 0,177 80 0,6011
06 H1009 90 28 5,15 3,50E-06 0,55 7,70E-05 0,265 142 0,6241
07 UGI-10M 100 64 2,5 6,00E-04 5 3,00E-02 1 40 0,6250
08 UGSM-12B 114 28 6,2 4,65E-06 0,67 1,07E-04 0,36 167 0,6567
09 UGSM-03A 120 28 6,4 3,30E-06 0,68 1,02E-04 0,28 154 0,6696
10 UGI-40M 160 44 5 1,60E-03 1,05 1,30E-02 1,53 38 0,7273
11 UGM-60 185 40 6 5,70E-05 0,84 9,00E-04 0,59 78 0,7708
12 TS668N4 200 43 6,6 2,34E-04 1,05 1,47E-03 0,638 42 0,7047
13 ПЯ-250 250 36 12 3,50E-04 0,24 5,00E-05 0,8 43 0,5787
14 UGI-40L 250 60 6 1,60E-03 1,3 2,00E-02 2,4 60 0,6944
15 UGM-13 400 68 8 1,40E-04 1,03 1,60E-03 1,3 110 0,7353
16 ДПУ-250 550 92 7,4 7,40E-04 1,53 5,00E-04 1,7 62 0,8079
17 UCM-25 771 70 14 1,80E-04 0,47 6,00E-04 2 148 0,7867
18 ДПУ-240 1100 122 11 1,88E-03 0,53 2,00E-04 3,5 80 0,8197
19 H1420 150 28 7,65 7,65E-05 0,7 2,10E-04 1,32 151 0,7003

Строка калькулятора (Tab вместо Enter)