Привести описание системы подчиненного регулирования и составить структурную схемы системы управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением

1. Структурная схема системы подчиненного регулирования системы управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема САУ.
Система управления электропривода содержит два контура регулирования: внутренний контур тока (КТ) и внешний контур скорости (КС).
Контур тока включает в себя силовую часть электропривода с выходом по току якоря IЯ, цепь отрицательной обратной связи по току якоря и регулятор тока якоря РТ. На входе РТ сравниваются напряжение задания тока якоря UЗТ и напряжение обратной связи UОС, поступающее с датчика тока ДТ. На вход ДТ подается напряжение, пропорциональное току якорной цепи двигателя.
Контур скорости двигателя включает в себя замкнутый КТ, цепь отрицательной обратной связи по скорости двигателя и регулятор скорости. На входе PC сравниваются напряжение задания скорости UЗС, подаваемое с выхода задающего устройства ЗУ, и напряжение обратной связи UОС по скорости двигателя. Регулятор скорости может быть как пропорциональным (при невысоких требованиях к точности регулирования скорости), так и пропорционально-интегральным (при необходимости абсолютной статической точности регулирования) . Задающее устройство формирует желаемый закон изменения скорости электропривода.
Введем обозначения постоянных времени двигателя. Электромагнитная ТЭ и механическая ТМ постоянная времени соответственно:
гдеRЯ - активное сопротивление якорной цепи, Ом;
LЯ - индуктивность якорной цепи, Гн;
J - суммарный момент инерции якоря и нагрузки, кг м2;
kЕ, kМ – коэффициент ЭДС (В с) и коэффициент момента (Н м А-1).
Вспомогательный коэффициент k0:
Рассчитаем номинальный ток и номинальный момент двигателя:
Номинальная угловая скорость вращения двигателя:
Данные коэффициенты ЭДС kЕ и момента kМ являются либо справочными величинами, либо рассчитываются по нижеприведенным формулам, исходя из номинальных параметров двигателя:
.
Передаточный коэффициент тахогенератора (обратная связь по скорости):
kТГ= kОС=10/157=0,064 В·с/рад.
Передаточный коэффициент обратной связи по току:
kОТ =10/4,8=2,08 В/А.
2. Рассчитаем коэффициенты регулятора контура тока настроенного на технический оптимум.
При настройке на технический оптимум передаточная функция разомкнутой системы должна иметь вид:
Передаточная функция внутреннего контура:
Получим выражение для расчета передаточной функции регулятора тока:
Получаем, что при настройке системы на ТО с объектом регулирования в виде апериодического звена в систему должен быть включен пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор)