Расчет параметров настройки контура регулирования, Расчет параметров узлов принципиальной схемы - Автоматизация теплицы

Поскольку вывод передаточной функции трехфазного двигателя достаточно громоздкий, предположим, что в погружных насосах скважин используются двигатели постоянного тока. Рассчитаем параметры цифрового ПИД - регулятора такого двигателя.

Может быть построена структурная схема двигателя как динамической системы (рисунок 11.1). Входным сигналом для этой системы является напряжение питания, выходным - круговая частота вращения двигателя. Дополнительное возмущение системы вноситься внешним моментом.

структурная схема двигателя

Рисунок 11.1 - Структурная схема двигателя

Из структурной схемы можно получить передаточные функции двигателя относительно круговой частоты вращения или тока:

,

,

Где - коэффициент передачи;

- постоянная времени якоря;

Рассчитаем коэффициенты цифрового ПИД - регулятора, управляющим пуском или остановом двигателя постоянного тока с конструктивными параметрами, аналогичными параметрам двигателя погружного насоса (таблица).

Паспортные данные двигателя постоянного тока

Характеристика

Значение

Ед. изм.

Номинальная мощность

30

КВт

Номинальное напряжение

380

В

Номинальный ток

85

А

Сопротивление обмотки якоря

30

Ом

Индуктивность обмотки якоря

0,5

Гн

Частота вращения

152

Рад/с

Момент инерции

0,3

Кг/см2

Конструктивный параметр

2,5

Вс

Эм. постоянная времени

6,5

Переход к передаточной функции приведенной непрерывной части двигателя осуществляется по следующей формуле:

,

Где - исходная передаточная функция двигателя.

С учетом технических характеристик двигателя, его передаточные функции примут вид:

,

.

Передаточная функция цифрового ПИД регулятора имеет следующий вид:

,

Где - коэффициент усиления пропорциональной составляющей;

- коэффициент усиления интегральной составляющей;

- коэффициент усиления дифференциальной составляющей;

- период дискретизации (принимаем равным 0,2 с).

Интегральная составляющая определяется из следующего соотношения:

,

,

Остальные коэффициенты усиления цифрового ПИД регулятора можно получить из следующей системы уравнений:

,

Где B и С - коэффициенты, выбираемые из.

Эта система, с учетом уже известных переменных может быть представлена в виде:

,

переходные характеристики двигателя с регулятором и без

Рисунок 11.2 - Переходные характеристики двигателя с регулятором и без

Значения коэффициентов цифрового ПИД регулятора

Коэффициент

Обозначение

Рассчитанное знач.

Результирующее знач.

Пропорциональный

Kp

19,3852

19,3852

Интегральный

Ku

3,0023

0,30023

Дифференциальный

Kd

-0,56

-2,8

Расчет параметров узлов принципиальной схемы

Структурная схема цифрового ПИД регулятора содержит как минимум три усилителя (для реализации пропорционального, интегрального и дифференциального коэффициентов усиления), и два сумматора. Типовая схема усилителя представлена на рисунке 11.3, активные сопротивления резисторов - в таблице.

типовая схема усилителя

Рисунок 11.3 - Типовая схема усилителя

Сопротивления резисторов усилителей

Элемент

Коэффициент

Сопротивление (КОм)

В соответствии с рядом Е192

R1

Kp

1

1

R2

Kp

19,3852

19,3

R3

Kp

0,95

0,96

R1

Ku

1

1

R2

Ku

0,3

0,301

R3

Ku

0,231

0,232

R1

Kd

1

1

R2

Kd

2,8

2,8

R3

Kd

0,736

0,732

Типовая схема сумматора представлена на рисунке 11.4. Его выходное напряжение можно рассчитать по следующей формуле:

,

Если принять R1=R2=R3=Rос, то получим:

типовая схема сумматора

Рисунок 11.4 - Типовая схема сумматора

Похожие статьи




Расчет параметров настройки контура регулирования, Расчет параметров узлов принципиальной схемы - Автоматизация теплицы

Предыдущая | Следующая