Proiectarea unor structuri de conducere a turației unui sistem de acționare electrică cu M.C.C. (SA-m.c.c.)

SISTEM DE ACȚIONARE ELECTRICĂ CU M.C.C. (SA-m.c.c.)

A. Obiectivele proiectului: Parcurgerea principalelor etape de proiectare algoritmică a unei structuri

cu conducere automată (SCA) cu aplicația "reglarea vitezei unghiulare /turației unui sistem de

acționare cu m.c.c. (SA-m.c.c.)":

- însușirea principiului și a schemei bloc funcționale a unui SA-m.c.c.;

- determinarea MM aferent SA-m.c.c.; întocmirea schemei bloc informaționale aferente; calculul

VRSC pentru regimuri particulare de funcționare a SA-m.c.c. si construirea caracteristicilor statice

(CS) aferente SA-m.c.c.;

- alegerea unor structuri de conducere automată (variante);

- calculul algoritmic al blocurilor de conducere (regulatoarelor);

- proiectarea dimensional-constructivă a blocurilor de conducere (a regulatoarelor aferente);

- calculul VRSC pentru unele regimuri particulare de funcționare;

- simularea pe calculator numeric a unor variante de SCA.

B. Descrierea obiectivelor conducerii. 1. Schema bloc funcțională aferenta unui SCA cu m.c.c.

este prezentată în figura B-1.1. Semnificația mărimilor care apar in schema din fig.B-1.1 este

următoarea:

ω - viteza unghiulară; m - moment / cuplu activ; uω - măsura vitezei ω;

ua - tensiunea de alimentare; ms - moment de sarcină; mf - moment de frecări.

uc - tensiunea de comanda; e - tensiune contra-electromotoare;

Ia - curentul prin indus; ui - măsura curentului Ia .

Punte

cu

tiristoare

PTr

Imp. c-d ă

sincro

Lim. CSC

R3

TCA

TC

Trad.

Curent ∼

com. pe grilă

Sig

.

C

Trafo

ua

Φe

Ra La

e

T-i T-ω

sunt

n

ia ω

J

măsură

curent ia

măsură

tura țieω

limitări

RG-I

Tahogenerator

Bloc Regulator

(DC)

limitări

RG-ω

Ref. ω

ajustare

param.

ui uω

R

Redresor trifazat

Fig. B-1.1 Circ. excita ție

uc

2

2. Cerințe de functionare/ de conducere impuse unui SA-m.c.c.. Cerințele de conducere se impun:

a.) În raport cu referința (prescrierea de viteza):

- eroare de reglare de de regim stationar constant (RSC) eω∞ = 0;

- suprareglajul in raport cu o variație treaptă a referinței, sub o valoare impusa:

σ1 ≤ σ1imp;

- timp de reglare la o variație treaptă a referinței, sub o valoare impusa:

tr ≤ trmax.adm..

- rezervă de fază de valoare minimă impusă, φr imp .

b.) În raport cu perturbația (momentul de sarcina):

- caracter astatic in raport cu o perturbatie constanta, γn=0.

In acest scop se propun urmatoarele variante de structuri conducere automată (SCA /DC):

- Structura de conducere automată in circuit deschis cu compensare după perturbație, SCA-CD-v

respectiv DC aferent (opțional);

- Structura de conducere automată în circuit inchis în cascadă (SCA-csd) respectiv DC aferent;

- Structura de conducere automată după stare (SRA-x), respectiv DC aferent.

3. Modelarea matematică a procesului condus (PC), SA-m.c.c.. Schema bloc informationala

aferentă. Condițiile în care se stabilește MM aferent PC (SA-m.c.c.) sunt următoarele:

- fluxul de excitație este constant, Φe = ct.;

- se neglijează neliniaritățile datorate diferitelor elemente constructive (m.c.c., ansamblul de

comanda pe grilă + puntea cu tiristoare, PTr + c-dă pe grilă, ș.a.);.

- pentru simplificarea scrierii, se acceptă că parametrii indusului și ai bobinei de filtrare sunt

comasați, fiind scriși în forma:

a bf sh

not

a R = R + R + R ; a bf

not

a L = L + L

- momentul de inerție al mecanismului antrenat, J , este constant:

J=Jmotor+Jmec. antrenat

- traductoarele de măsură au caracteristici statice liniare (liniarizate).

a.) Ecuațiile primare aferente PC sunt următoarele:

- SA-m.c.c. + mecanismul antrenat:

R i u e

dt

L di a a a

a

a + = − ; e = keω; m = kmia; (1)

; s f m m m

dt

J dω = − −

mf = kfω; (2)

Observație: în calculul de acordare a parametrilor RG se va accepta kf≈0; și că numeric km≈ka .

- Elementele de măsură: în cele ce urmează se acceptă că elementele de măsură sunt de tip

proporțional și sunt caracterizate de următoarele relații:

T-i - traductorul de curent: uI = kMiia (3)

T-ω - traductorul de viteză: uω = kMωω (4)

- Elementul de execuție este compus din ansamblu de comandă pe grilă (ACG) + punte cu

tiristoare (PTr), fig. B.3.1, și are MM simplificat de forma :