Исследование влияния насыщения регулятора, квантования и задержки сигнала обратной связи, способа реализации источника тока

Схема имитационной модели исследования в Simulink показана на рис. 4.28.

Особенностью данной схемы модели является включение всех вариаций контуров, подлежащих исследованию. Каждый контур имеет маркировку от 1 до 5. В первом контуре заблокировано насыщение регуляторов потока и тока, источник тока идеальный, квантование и задержка сигналов обратных связей отсутствуют. Исследуем влияние насыщения регуляторов тока и потока на динамические характеристики контура потока. Для этого, во втором контуре введем ограничение регуляторов. На осциллограф подключим выходные сигналы первого и второго контуров.

Рис. 4.28. Схема модели исследования влияния насыщения, квантования и способа реализации источника тока (Fig4₂₈)

Результат моделирования продемонстрирован на рис. 4.29.

Результаты моделирования показывают, что время переходного процесса увеличилось относительно оптимального в 5 раз. На этом этапе исследования была определена настройка ограничения интегратора регулятора потока, которая составила величину в 1 В (см. рис. 4.30).

Настройка ограничения интегратора регулятора тока осталась прежней, полученной при проведённых исследованиях контура тока.

В дальнейших исследованиях будем сравнивать показатели работы контура 2 (эталон) с аналогичными показателями работы 3, 4 и 5-го контуров. Основанием для этого является факт, что магнитный поток задастся номинального значения и только в отдельных случаях ослабляется (уменьшается).

Рис. 4.29. Влияние насыщения регуляторов тока и потока

Рис. 4.30. Окно ввода параметров регулятора потока

В 3-ем контуре введены насыщения регуляторов, квантование и запаздывание сигналов обратных связей по току и магнитному потоку.

Источник тока остался идеальным. Результаты сравнения динамических характеристик 2-го и 3-го контуров показаны на рис. 4.31.

Настройка цепи обратной связи по потоку: запаздывание 0,0004 с, параметр квантования по уровню 10/1024 В. Это свидетельствует о том, что если период подготовки данных по потоку не превышает 400 мкс и применён ЦАП 10-ти разрядный, то динамические свойства контура потока характеризуются кривой для 3-го контура (рис. 4.31). Сравнение доказывает возможность использования указанных параметров цепи обратной связи по потоку: перерегулирование и показатель колебательности существенно нс увеличились. При этом следует иметь в виду, что обратная связь в контуре тока квантована по уровню и содержит элемент запаздывания.

Рис. 4.31. Динамические характеристики 2-го и 3-го контуров

И, наконец, произведём оценку степени влияния реализации источника тока (рис. 4.32). Контур 4 реализован на преобразователе с широтно-импульсным управлением, а контур 5-е релейным управлением. Уточним, что в этом эксперименте учтены все факторы: насыщение регуляторов, квантование и запаздывание сигналов обратных связей и практическая реализация источника тока.

Рис. 4.32. Оценка степени влияния реализации источника тока

Анализ полученных результатов моделирования позволяет сделать следующие выводы:

• — основное влияние производит насыщение регуляторов, и как следствие ограничение величины максимального напряжения источника тока. Время переходного процесса возрастает примерно в 5 раз относительно оптимального;
• — необходимо тщательно подобрать настройку ограничения интеграторов регуляторов. Иначе, качество переходного процесса в контуре потока может оказаться неудовлетворительным;
• — при выбранных параметрах цепей обратных связей по току и по потоку существенного влияния на динамические характеристики контура потока не произведено. Но при этом может оказаться, что практически реализовать выбранные параметры либо сложно, либо невозможно;
• — пульсации потока отсутствуют, так как постоянная времени обмотки возбуждения (цепи создания потока по оси х) имеет большое значение 0,165 с и на несущей частоте 2500 Гц пульсации потока не проявляются;
• — для дальнейшего проектирования за основу принимаем 4 и 5-й контур потока с выбранными параметрами.