Исследования нелинейного корректирующего устройства замкнутой системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» на ЭВМ | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Джулаева Ж. Т. Исследования нелинейного корректирующего устройства замкнутой системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» на ЭВМ [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 69-72. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/165/9972/ (дата обращения: 15.12.2018).



В статье представлена структурная схема замкнутой системы ПЧ-АД с нелинейным корректирующим устройством. Дается математическое описание динамики замкнутой системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель»с короткозамкнутым ротором. Приводится алгоритм параметрического синтеза системы управления ПЧ-АД.

Ключевые слова: структурная схема, преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор, алгоритм.

The block diagram of the closed system of PCh-AD is presented in article with the nonlinear correcting device. The frequency converter — the asynchronous engine with a short-circuited rotor is given the mathematical description of dynamics of the closed system. The algorithm of parametrical synthesis of a control system of PCh-AD is given.

Keywords: block diagram, frequency converter, short-circuited rotor, algorithm.

Нелинейное корректирующее устройство замкнутой системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с короткозамкнутым ротором аналогично звену переменной структуры. Нелинейное корректирующее устройство (НКУ) придает системе как бы свойство самонастройки по величине ошибки, возникающей в системе в процессе управления [1]. Структурная схема системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» (ПЧ-АД) [2] с нелинейным корректирующим устройством [1] представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная схема замкнутой системы ПЧ-АД с НКУ

На рисунке 1 верхний канал НКУ представлен пропорциональным звеном и звеном модуля, нижний канал представлен передаточной функцией (инерционно-форсирующее звено) и нелинейным звеном . Входные сигналы на выходе НКУ умножаются, в результате чего создается управляющее воздействие

Для решения задачи синтеза рассмотрим математическое описание динамики замкнутой системы ПЧ-АД с нелинейным корректирующим устройством.

Математическое описание динамики системы имеет следующий вид:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Где: приращение скорости двигателя; приращение момента двигателя; приращение напряжения с выхода ПЧ; выходное напряжение линейного фильтра НКУ; модуль жесткости механической характеристики; эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора двигателя; постоянная времени цепи управления ПЧ; электромеханическая постоянная времени двигателя; передаточный коэффициент ПЧ; коэффициент обратной связи по скорости; напряжение на выходе задатчика интенсивности.

Задача синтеза параметров нелинейного корректирующего устройства заключается в определении коэффициента (верхнего канала) и постоянных времени линейного фильтра НКУ. Кроме этого, осуществляется синтез коэффициента передачи преобразователя частоты . Численное значение коэффициента обратной связи задается. Параметры асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором рассчитываются. После несложных преобразований уравнений (1-6), с учетом , уравнения (1-6) будут иметь следующий вид:

(7)

;(8)

(9)

Где:

Структурная схема алгоритма параметрического синтеза нелинейной системы управления приведена на рисунке 2. Структурная схема алгоритма построена на основании [3].

Рис. 2. Структурная схема алгоритма параметрического синтеза замкнутой нелинейной системы ПЧ-АД

Алгоритм вычисления параметров заключается в следующем:

  1. Вводится величина шага переменных , начальное приближение функции многих переменных , численные значения коэффициентов функции квадратичной формы, напряжение задающего сигнала , порядок системы дифференциальных уравнений ;
  2. Проверяется условие выполнения неравенства численного значения переменной ;
  3. Вычисляются частные производные функции квадратичной формы по каждой переменной ;
  4. Вычисляются численные значения правой части системы дифференциальных уравнений ;
  5. Вычисляется минимум функции равная
  6. Вычисляется новые численные значения переменных с передачей управления счета на проверку условия не превышения заданной верхней границы переменных ;
  7. В случае невыполнения условия выводятся рассчитанные значения коэффициентов и постоянных времени ;
  8. Расчет переходного процесса скорости системы ПЧ-АД осуществляется методом Рунге-Кутта [4];
  9. Для визуального наблюдения за качеством переходного процесса скорости график скорости и момента двигателя выводится на экран дисплея.

Следует отметить, что задача синтеза параметров замкнутой системы ПЧ-АД решается в MATLAB, где одновременно с выводом на экран дисплей кривой переходного процесса скорости и момента осуществляется вывод параметров нелинейного корректирующего устройства , передаточного коэффициента преобразователя частоты . На рисунке 3 представлены графики переходного процесса угловой скорости и момента асинхронного двигателя. Исходя из требований к качеству переходного процесса скорости двигателя (перерегулирование, число колебаний и время регулирования), выбирается следующий график переходного процесса скорости, представленный на рисунке 3.

Рис. 3. График переходного процесса скорости

Результаты счета программы следующие:

(10)

Как видно из рисунка 3, график переходного процесса скорости выбран без перерегулирования и колебаний, что соответствует требованиям предъявляемые к нелинейным системам ПЧ-АД.

Выводы. Разработана структурная схема замкнутой системы ПЧ-АД с нелинейным корректирующим устройством.

Разработана математическая модель динамики замкнутой системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с короткозамкнутым ротором.

Разработан алгоритм параметрического синтеза системы управления ПЧ-АД.

Литература:

  1. Попов Е. П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. — М.: Наука, 1988.
  2. Tерехов В. Н., Осипов О. И. Системы управления электроприводов. — М.: Академия, 2006.
  3. Сагитов П. И., Тергемес К. Т., Шадхин Ю. И. Параметрический синтез системы управления многодвигательного асинхронного электропривода. // Вестник Алматинского университета энергетики и связи. — 2011. — № 2(13).
  4. Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В. MATLAB 7 / Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В. — М.: НТ Пресс, 2006.
Основные термины (генерируются автоматически): нелинейное корректирующее устройство, замкнутая система, асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, Преобразователь частоты, переходной процесс скорости, структурная схема, структурная схема алгоритма, квадратичная форма, верхний канал.

Ключевые слова

структурная схема, алгоритм., преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор, алгоритм.

Похожие статьи

Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы...

Структурная схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором состоит из двух динамических звеньев: интегрирующего звена и инерционного звена, охваченные отрицательной обратной связью [4]. Преобразователь частоты (ПЧ)...

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

Математическое моделирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе координат с переменными.

асинхронный двигатель, математическая модель, структурная схема, уравнение, проекция уравнения, номинальная частота...

Исследование нелинейной системы «Преобразователь...»

Исследование нелинейной системы «Преобразователь частотыасинхронный двигатель».

Формирование плавно протекающих переходных процессов в электроприводе переменного тока с короткозамкнутым асинхронным двигателем является одной из...

Математическая модель асинхронного двигателя во...

Структурная схема для уравнения (5) и (6): Рассмотрим трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель со следующими номинальными данными и параметрами схемы замещения [4]. Номинальные данные

Исследование системы векторного управления...

структурная схема, уравнение, электромагнитный момент, неподвижная система координат, асинхронный двигатель, Проекция уравнения

Скин-эффект в асинхронном двигателе с короткозамкнутым... В процессе работы короткозамкнутого асинхронного двигателя (АД)...

Алгоритм синтеза прогнозирующего управления...

Ключевые слова: структурная схема, преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор, алгоритм.

Исследование параметров управляющего устройства...

асинхронный электропривод, управляющее устройство, MATLAB, преобразователь частоты, Структурная схема, асинхронный двигатель, коэффициент связи, система управления, алгоритм синтеза параметров, плавный...

Параметрический синтез системы управления двухдвигательного...

Рис. 1. Структурная схема двухдвигательного вентильного электропривода. Нелинейное корректирующее устройство показано на рисунке 2. Рис. 2. Схема нелинейного корректирующего устройства.

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной...

уравнение, система координат, асинхронный двигатель, математическая модель, Структурная схема

Система уравнений описывающих АД с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе. 7.2 Приведение уравнений к роторной системе координат.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы...

Структурная схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором состоит из двух динамических звеньев: интегрирующего звена и инерционного звена, охваченные отрицательной обратной связью [4]. Преобразователь частоты (ПЧ)...

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

Математическое моделирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе координат с переменными.

асинхронный двигатель, математическая модель, структурная схема, уравнение, проекция уравнения, номинальная частота...

Исследование нелинейной системы «Преобразователь...»

Исследование нелинейной системы «Преобразователь частотыасинхронный двигатель».

Формирование плавно протекающих переходных процессов в электроприводе переменного тока с короткозамкнутым асинхронным двигателем является одной из...

Математическая модель асинхронного двигателя во...

Структурная схема для уравнения (5) и (6): Рассмотрим трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель со следующими номинальными данными и параметрами схемы замещения [4]. Номинальные данные

Исследование системы векторного управления...

структурная схема, уравнение, электромагнитный момент, неподвижная система координат, асинхронный двигатель, Проекция уравнения

Скин-эффект в асинхронном двигателе с короткозамкнутым... В процессе работы короткозамкнутого асинхронного двигателя (АД)...

Алгоритм синтеза прогнозирующего управления...

Ключевые слова: структурная схема, преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор, алгоритм.

Исследование параметров управляющего устройства...

асинхронный электропривод, управляющее устройство, MATLAB, преобразователь частоты, Структурная схема, асинхронный двигатель, коэффициент связи, система управления, алгоритм синтеза параметров, плавный...

Параметрический синтез системы управления двухдвигательного...

Рис. 1. Структурная схема двухдвигательного вентильного электропривода. Нелинейное корректирующее устройство показано на рисунке 2. Рис. 2. Схема нелинейного корректирующего устройства.

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной...

уравнение, система координат, асинхронный двигатель, математическая модель, Структурная схема

Система уравнений описывающих АД с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе. 7.2 Приведение уравнений к роторной системе координат.

Задать вопрос