РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРЯМОГО МЕТОДА СИНТЕЗА РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-128-137

УДК 621.313.3

ББК 31.261.63

Г.П. ОХОТКИН

Ключевые слова

регулируемый электропривод постоянного тока, двигатель постоянного тока независимого возбуждения, контур тока, регулятор тока, контур скорости, регулятор скорости, синтез контуров регулирования электропривода

Аннотация

Важным преимуществом систем подчиненного регулирования координат является то, что настройка регуляторов производится независимо и последовательно от внутреннего контура к внешнему. Аппроксимация полупроводникового преобразователя электроэнергии непрерывным динамическим звеном позволяет аналитически исследовать динамику регулируемого электропривода, оценить оптимальные параметры регуляторов, обеспечивающих предельные динамические показатели электропривода.

Цель исследования – разработка методики прямого метода синтеза регулируемых электроприводов с предельными динамическими показателями, выполненных по системе подчиненного регулирования координат.

Материалы и методы. На основе анализа динамических процессов разработаны математическая и имитационная модели регулируемого электропривода. Динамика электропривода описана дифференциальным уравнением третьего порядка. В работе применялась теория дифференциальных уравнений, использованы операторные методы представления систем, прямые методы синтеза систем автоматического управления, расчеты выполнялись в среде программирования MATLAB Simulink.

Результаты исследования. Нормирование дифференциального уравнения регулируемого электропривода позволило связать параметры уравнения с формой кривой переходной характеристики и параметрами регулятора скорости. Установлены точные значения этих параметров, обеспечивающие наилучшие формы переходных процессов при управляющих воздействиях и возмущениях по нагрузке. Предложено использовать пропорционально-интегральный регулятор для оптимизации процессов по каналу возмущения, а для оптимизации процессов по управлению – ввести пассивное звено на входе канала по управляющему воздействию. При этом обеспечивается независимая настройка контура скорости на оптимум для обоих видов воздействия. Моделирование процессов в среде программирования MATLAB Simulink полностью совпадают с показателями, приведенными в известных работах.

Выводы. Разработанная методика синтеза двукратно-интегрирующих систем электропривода позволила установить аналитическую связь параметров регулятора скорости с формой кривой переходной характеристики как при управляющих воздействиях, так и при возмущениях по нагрузке.

Для независимой настройки контура скорости на оптимум для обоих видов воздействия предложено использовать ПИ-регулятор для оптимизации процессов по каналу возмущения, а для оптимизации процессов по управлению – ввести пассивное звено на входе канала по управляющему воздействию.

В ходе имитационного моделирования установлено, что показатели качества переходного процесса контура скорости полностью совпадают с показателями, приведенными в известных работах.

Литература

1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока / Н.В. Донской, А.Г. Иванов, В.М. Никитин, А.Д. Поздеев; под ред. А.Д. Поздеева. М.: Энергия, 1975. 224 с.
2. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.
3. Охоткин Г.П. Динамические модели контура тока ИППН с ПИ-регулятором // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: материалы Ш Всерос. науч.-техн. конф. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. С. 140–148.
4. Режим пробоя коллекторной цепи транзистора в ключевых генераторах с внешним возбуждением / Г.П. Охоткин, А.Г. Чертановский, Н.В. Павлов и др. // Междунар. науч. конф. «Нигматуллинские чтения – 2018» (9–12 октября 2018 г.): тез. докл. Казань: Изд-во АН РТ, 2018. Т. 1. С. 205–208.

Сведения об авторе

Охоткин Григорий Петрович – доктор технических наук, профессор, декан факультета радиоэлектроники и автоматики, заведующий кафедрой автоматики и управления в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (elius@list.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9410-7380).

Формат цитирования

Охоткин Г.П. Разработка методики прямого метода синтеза регулируемого электропривода постоянного тока // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 128–137. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-128-137.

Загрузить полный текст статьи