Автоматическая система управления процессом испытаний электропривода лифтов (стр. 6 из 9)
Уравнения, описывающие АД в системе координат с принудительной ориентацией по вектору потокосцепления ротора.
В системе
представляет собой скольжение системы координат, а 
соответственно скорость её вращения. Данные параметры определяются в соответствии со следующими выражениями: 
; 
.В системе уравнений переменные с индексами «x» и «y» соответствуют компонентам пространственного вектора в координатной системе с ориентацией по вектору потокосцеплений ротора
. С помощью правил создания и преобразования структурных схем, принятых в теории автоматического управления , представим систему уравнений в виде структурной схемы. На рис. представлена структурная схема, имитационной модели АД в системе координат с ориентацией по вектору потокосцепления ротора . 
Рисунок 16 – Структурная схема имитационной модели АД в системе координат с ориентацией по вектору потокосцепления ротора
Модель АД, представленная на рис. удобна для реализации и расчёта в любом из прикладных программных продуктов, поддерживающих объектно-структурное моделирование систем (Simulink-Matlab, Windora и т.д.). Для исследования и проверки адекватности созданной модели АД удобно выполнить её реализацию в среде Simulink-Matlab. В данной системе симметричные трёхфазные напряжения, представленные в относительных единицах подвергаются преобразованию Кларка и поступают в виде компонентов пространственного вектора напряжений
и 
на входы координатного преобразователя Парка-Горева. Формулы для координатного преобразования Парка-Горева, позволяющего реализовать переход от стационарной системы координат к вращающейся представлены ниже: 
Здесь
, - составляющие пространственного вектора напряжения статора 
, представленные в стационарной системе координат; 
, 
- составляющие вектора напряжения статора , представленные во вращающейся системе координат; 
- угол поворота вращающейся координатной системы (угол ориентации). Параметр связан с угловой скоростью вращения координатной системы 
благодаря следующему выражению: 
.Графически преобразование Парка-Горева иллюстрируется на рис.
Рисунок 17 – График преобразований Парка-Горева для связи между вращающейся и стационарной системой координат
Координатный преобразователь Парка-Горева сориентирован совместно с системой координат разработанной имитационной модели АД. Благодаря этому на входы модели по напряжению
и поступают компоненты пространственного вектора напряжения, представленного во вращающейся системе координат.3.2 Структурный и параметрический синтез регуляторов системы управления технологическим процессом
Системы векторного управления представляют собой класс систем автоматического управления ЭП переменного тока во вращающихся и определённым образом сориентированных системах координат с подчинённым регулированием переменных. Способ ориентации системы координат по вектору потокосцепления ротора управляемого АД делает схожим организацию системы векторного управления на структуру управления классическим ЭП постоянного тока с независимым возбуждением. Согласно анализу требований, предъявляемых к моментному ЭП, для управления АД в составе нагрузочного испытательного стенда наиболее подходящим способом является именно векторное управление с ориентацией системы координат по вектору потокосцепления ротора. В рамках синтеза управляющей системы предполагается разработка модифицированной системы векторного управления с учётом особенностей работы нагрузочного асинхронного ЭП в составе испытательного стенда.
При синтезе регуляторов для управления составляющими вектора
тока статора и потокосцеплением ротора использовался метод определения
желаемой передаточной функции с настройкой на модульный оптимум.
Для контуров управления частотой вращения и положением, ввиду минимизации ошибки по возмущению использована настройка на симметричный оптимум. По итогам синтеза регуляторов показатели качества в линеаризованной системе соответствуют ожидаемым значениям.
Контуры управления составляющими вектора тока статора
Для нахождения требуемой передаточной функции регулятора
(p) выделим из всей системы ЭП отдельно взятый контур, рисунок 18 и сопоставим передаточную функцию объекта управления с желаемой с учётом используемой системы относительных единиц.
Рисунок 18 – Контур управления составляющей пространственного вектора тока статора
Согласно методике настройки на модульный оптимум, получаем выражение для передаточной функции регулятора:
,где
– передаточная функция эталонного разомкнутого контура, оптимизированного на модульный оптимум, а
– малая некомпенсируемая постоянная времени, определяющая быстродействие контура после оптимизации.В итоге синтезирован пропорционально-интегральный регулятор со следующими параметрами:
– коэффициент усиления,
– постоянная времени интегрирования.
Для проверки соответствия показателей качества оптимизированного контура ожидаемым значениям, проведём расчёт переходных процессов
Рисунок 19 – График расчёта переходных процессов в оптимизированном контуре управления составляющей пространственного вектора тока
Рисунок 20 – Контур управления составляющей пространственного вектора тока статора
Таким образом, для контура управления составляющей пространственного вектора тока статора
принимаем результаты оптимизации, полученные ранее при рассмотрении контура : 
.В итоге получаем пропорционально-интегральный регулятор со следующими параметрами:
– коэффициент усиления,
– постоянная времени интегрирования.
Рисунок 21 – График расчёта переходных процессов в оптимизированном контуре управления составляющей пространственного вектора тока
Контур управления потокосцеплением ротора
Рисунок 22 – Контур управления потокосцеплением ротора
