Файл: Кулесский, Р. А. электропривод постоянного тока с цифровым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 125
Скачиваний: 0
Выразим (3-5) через известную L(p) и искомую G(p) передаточные функции. С этой целью определим изобра жение y j (/) (рис. 3-1):
У/(р) = |
F(Р) L (Р) |
|
1 + R {р) L (Р) |
|
|
|
|
|
F (Р) lL (P) + R (Р) L- (Р) — R (р) |
(/>)] |
|
|
1+ R ІР) L (р) |
|
= F{p)G (р) L(p) — F (р) L (р) = Yh (р) - Yh (р). (3-6) |
||
Согласно (3-6) преобразуем (3-5): |
|
|
С О |
|
|
= і'[У/.(0 - y h W d t . |
(3-7) |
|
О |
|
|
Уг в соответствии с выражениями для |
У/і(р) и F/2(P ) |
определяется через искомую передаточную функцию G(p) и известную — L(p).
Помимо оценок точности воспроизведения желаемого закона изменения выходной регулируемой координаты (14, 14) введем энергетические оценки работы, опреде ляющие количество энергии, подведенной к двигателю в течение переходных процессов отработки управляю щего и возмущающего воздействий:
У3 = J unx(0 1дх (0 dt\ |
|
(3-8) |
|
О |
|
|
|
со |
|
|
|
= |
|
|
(3-9) |
где ѵпх, ия/ — напряжения, подводимые |
к якорю двига |
||
теля; ідж, ід/ — динамические токи |
якоря при |
отработке |
|
соответственно управляющего x(t) |
и возмущающего f(t) |
||
воздействий. |
14, |
14 для |
спроекти |
Очевидно, чем меньше значения |
рованного электропривода, тем экономичнее его работа в переходных режимах.
Используя линеаризованные структуры рис. 1-9 и 1-10 для случая регулирования скорости изменением на пряжения на якоре, получаем:
Дід(р)=Д У (р)і-Ч р), |
(3-10) |
101
t-де L(p) находится по. формулам. (3-1); А У ( р ) — харак теризует приращения скорости со или положения а
взависимости от назначения электропривода.
Сцелью упрощения записи в дальнейшем будем опу скать знак А, имея в виду, что рассматриваются малые отклонения координат.
Представим изображение ія(0 (см. рис. 1-9,а) в виде
1я(Р) = |
|
|
ТыР |
|
¥о) ■(“я (P) - 9 OL„(P) 1С(р)) = |
||||||
|
Р ( Т'а ТыР2 + |
|
1 ыР + |
||||||||
где |
|
= |
Н (р) К (р) - |
|
(р) 1 |
(р)]. |
(3-11) |
||||
|
|
|
|
_______ т\р______ |
|
|
|||||
|
|
|
Ц(р) = |
|
(3-12) |
||||||
|
|
|
|
р( |
ТыР ' + Тлр + fg) |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Подставляя |
(3-11) |
|
в |
выражение |
для ід(р)= ія(р)— |
||||||
— іо (р) и преобразуя последнее, получаем: |
|
|
|||||||||
оя (р) = |
Я “ (р) ['.д (р) + |
іс (р)] - |
(р) іс(р). |
(3-13) |
|||||||
Выражения (3-10) и (3-13) справедливы и при ре |
|||||||||||
гулировании |
скорости |
изменением потока возбуждения |
|||||||||
в режиме |
холостого |
хода, |
когда |
іяо —0. Принимая |
для |
||||||
режима |
отработки |
управляющего |
воздействия |
іс= 0, |
|||||||
из (3-10) и (3-13) получаем: |
|
|
|
|
|
||||||
Ід*(Р) = у* (Р) |
|
(Р) = А:(р) G (р) L-> (р); |
(3-14) |
||||||||
пя, (р) = іда(р) Я-* (р) =X( p) G (р) Я-i (р) L-i (р). |
(3-15) |
||||||||||
Согласно |
(3-9) могут быть получены частные |
выра |
|||||||||
жения для |
Ѵі |
при |
|
произвольных |
возмущениях |
f(t). |
|||||
В дальнейшем рассматривается лишь случай |
|
|
|||||||||
для которого из (3-6), (3-10) и (3-13) находим: |
|
|
|||||||||
i*/(p) = ic(p)G(p)—іс (р) = і/і (р) —i/а(р); |
(3-16). |
||||||||||
пя/ (р) = іс (р) G(р) Я -і (р) —<ро |
(р) іо(р) = |
|
|
||||||||
|
|
|
=ѵ/і(р)—и/2(р). |
|
(3-17) |
||||||
Согласно (3-16) и (3-17) оценку ІА* можно предста |
|||||||||||
вить в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
Ѵ4 = |
J [Чі (t) - |
1/а (*)] К |
(0 - |
U/s (01 dt. |
(3-18) |
|||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
102
т. е. выразить И4 через искомую передаточную функ цию G(p) и известные передаточные функции Н (р)
Ьт(р). Изображение сигнала іс(р) известію по за
данию на проектирование. Рассмотрим, функционал
Ѵ = І ]ггѴі, |
(3-19) |
і=1 |
|
представляющий собой комбинацию оценок V)—V/„ взя тых с соответствующими весовыми коэффициентами Гі—г4, выбор значений которых рассматривается ниже.
Функционал (3-19) может быть использован для ха рактеристики качества работы электропривода в пере ходных процессах отработки управляющих и возму щающих воздействий. Действительно, при заданных зна чениях Гі—п уменьшение V будет означать улучшение качества работы электропривода, заключающееся в уве личении степени приближения к желаемому процессу или уменьшении количества потребляемой энергии. По этому в качестве критерия оптимальной работы прини маем:
|
V= min. |
(3-20) |
Оценки Ѵі, Ѵ2 и Ѵ3, |
Ѵ4 противоречивы. |
Увеличение |
степени приближения к |
желаемому процессу |
(уменьше |
ние Ѵи Ѵ2) сопровождается увеличением потребления энергии (увеличением Vs, Ѵ4), а улучшение энергетиче ских характеристик (уменьшение Ѵз, У4) приводит к ухудшению динамической точности работы, т. е. к уве личению Vь Ѵ2. Таким образом, проектирование регу лятора сводится к выбору компромиссного решения между точностью и энергетическими характеристиками, устанавливаемого коэффициентами —г4. Однако на эта пе определения общих уравнений, характеризующих оптимальную систему управления электроприводом, бу дем считать величины Гі—г4 неопределенными.
Значение V при заданных выражениях для x(t), f(t), L(p), Н(р) зависит от выбора весовой g(t) или переда точной 6 ( р ) функции замкнутой системы (рис. 3-1). Определение g(x) и G(p), обеспечивающих выполнение условия (3-20), представляет собой вариационную за дачу, которая может быть решена методами классиче ского вариационного исчисления [Л. 35]. Искомое выра-
103
женне весовой оУр(т) или передаточной Wp(p) функции регулятора при известных g { т), G(p) и заданных харак теристиках объекта управления определяется однозначно.
3-2. УРАВНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОПТИМАЛЬНУЮ СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Представим |
(3-20) в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
со |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V= |
j dt |
Yi riSi{g, |
|
t) — min. |
|
|
(3-21) |
||||
Здесь |
|
oJ |
i=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S,(g, |
t) = |
yl (t ) - 2y»{t )i j x{t)-{-yl(ty, |
|
|
|
|
|||||||
Sa(g< |
t) = |
y l ( t ) - 2 y u (t)yh (t) + |
y2fi(t); |
|
|
|
|
||||||
S3(g. |
t) = |
iKX(t)oBX(t); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3-22) |
|
(g. |
t) = |
,j, (t) U/1 (/) - |
4l (t) uh(t) - |
l/a (t) и/, (*)+ |
|
||||||||
|
|
|
~\~lh (0 u/a W- |
|
|
|
|
|
) |
|
|||
Искомая весовая функция g(x), доставляющая мини |
|||||||||||||
мум (3-21), |
определяется из |
уравнения |
Эйлера |
|
|
||||||||
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
Гг' { |
^ |
! |
/=і |
= |
|
Е |
г |
А |
= |
(з0 -2- 3 ) |
|
|
і=.і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выразим Si—Si через весовые функции |
системы |
||||||||||||
(рис. 3-1) |
при помощи |
интеграла |
свертки. Для |
этого |
|||||||||
в соответствии с (3-2), |
(3-6) |
|
и |
|
(3-14) — (3-17) |
записы |
|||||||
ваем выражения для сигналов, входящих в |
(3-22): |
|
Уз (0 = |
[ шэ (t) X {t, т) d% |
|
|
6 |
|
|
00 |
|
y x ( t ) = $ g ( r ) x ( t . |
Т)di; |
|
|
О |
|
|
со со |
|
Уп W = f |
Y + ß)drdß; |
|
|
6 о |
|
Уь (0 = |
J / (ß) ’-с (Л |
ß) rfß; |
|
о |
|
(3-24)
J
104
|
|
00 öS |
|
|
|
|
‘дх(0 = |
j |
^ g ('f) I ~ (ß) x (t> Y + |
ß) d'( d[i) |
|||
|
|
о |
ö |
|
|
|
|
|
CO 00 00 |
(Y) I (ß) A- ( x )X (t, T+ß - I -z)d'{ rfß d'/:, |
|||
Оя* (0 = |
f |
J gf |
||||
|
|
о б о |
|
|
|
|
i/i(0 = |
{ff(Y)lo(^ |
Y)rfy; |
(3-24) |
|||
^ ( |
0 |
= |
ic ( 0 ; |
|
|
|
|
|
00 00 |
|
|
|
|
и/, ^ |
= |
П |
8 M |
/ r |
W 'с V ’ T + |
z ) <*Y d'ß |
|
|
0 |
0 |
|
|
|
“/ a ( 0 = J ? . U ß ) lo ( ' . ß)dß.
В дальнейшем для упрощения записи используем обозначение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
да (е) % [ |
] = J да (s) [ |
] de. |
|
(3-25) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Записываем выражения для 5, — S4: |
|
|
|
|||||||||||||
S, — даэ (т) % даэ (о)^х ( t , |
і) X (t, о)—2даэ (т) |
% g(7)>)< ' |
|||||||||||||||
* x { t , |
а )д :(/, |
Y ) 4 - f f ( Y |
) * f f ( « ) * - « ( ^ |
Y) |
(f. |
а); |
|
||||||||||
S s = |
g |
(Y) % g (а) * |
I (ß) * I |
M * |
'-с |
(Л Y + |
|
|
|
||||||||
+ |
ß) l c (t, |
а + |
(J.) — 2 g (7 ) % |
/ (р) % |
/ (р) % Іс (Л |
т + |
|
||||||||||
+ |
ß) 1С(Л |
^) + |
/ W * / (ß) * |
‘с ( t , |
ß) lc ( t . |
v ) \ |
|
(в-) |
„ 9 R . |
||||||||
5 |
з = |
|
ёг |
(т ) |
>k |
|
(а ) |
>1< |
|
(P) |
|
|
|
|
' ( x ) |
||
|
|
|
|
|
|
T ~f~ ß) |
(^> « + |
|
P + |
X )‘. |
|
|
|
||||
Si — g ( l ) ^ g |
(а) % |
h~ (x) >fc fc (f. |
7) Ic (/, а + x) — |
||||||||||||||
- |
«PofiT (Y) * |
(ß) * |
1C { t , |
Y) '-C (Л ß)— g |
(Y) * |
A" (x) |
* |
||||||||||
|
|
% |
lc (^. Y + |
x) lc { t ) + |
? |
o L (ß) % |
lc ( t , |
ß) ‘c (0- |
|
||||||||
|
Определяем ß, — ß4: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ßi = |
2g (а) % л (*. Т) % л (Л |
а) — 2 |
даэ (т) % x ( t , |
7 ) % х (I , t). |
|||||||||||||
|
ß2 |
-= |
2 g (а) >j< / (ß) >}с / (р) >{с ic (t, |
7 |
~Ь ß) % lc {t> а H~l1) —• |
||||||||||||
|
|
|
|
- 2 |
1(p) * |
l (p) % i0 (f, |
7 |
+ |
|
ß) % lc (t, |
p); |
|
|||||
|
|
|
= |
g (<*) * |
/ " |
(p) % l~ (p) % |
h r (x ) |
jfc л: (if, |
7 + |
p) % |
105