2.2.1.5. Особенности настройки регулятора скорости

Как уже упоминалось выше, система трансвекторного управления с блоком развязки координат, имеющим обратные передаточные функции АД, не может работать без обратной связи по скорости вращения. В то же время ее эквивалентная структура при постоянном потокосцеплении ротора имеет вид, показанный на рис.1. Стандартные настройки регулятора скорости (РС) на технический или симметричный оптимум здесь невозможны, поэтому задачу коррекции здесь следует решать, исходя из общих принципов формирования переходных характеристик.

В системе рис.1 можно использовать П и ПИ регуляторы, получая при этом статическую и астатическую системы. Из общего выражения для передаточных функций по управлению  и по возмущению  для замкнутой системы получим выражения, сведенные в таблицу приложения 4

Как и следовало ожидать, в случае применения П-регулятора передаточные функции по управлению и возмущению соответствуют апериодическом звену первого порядка с постоянной времени  обратно пропорциональной коэффициенту усиления регулятора .

Переходные характеристики привода  представляют собой экспоненту с длительностью переходного процесса , где  – механическая постоянная времени.

Механические и регулировочные характеристики  линейны. Жесткость механических характеристик линейно зависит от коэффициента усиления регулятора, а статизм обратно пропорционален значению этого коэффициента, т.е. статические характеристики системы векторного управления АД с П-регулятором скорости соответствуют характеристикам двигателя постоянного тока (ДПТ) с якорным управлением.

Формально характеристики могут продолжаться в любую сторону до бесконечности, но при питании от преобразователя частоты с неуправляемым выпрямителем на входе генераторный режим невозможен. Кроме того, ток статора АД обычно ограничен в переходных режимах полутора кратным значением. Поэтому и максимальный момент ограничен значением . В режиме ограничения тока АД с векторным управлением имеет абсолютно мягкую механическую характеристику.

В случае использования ПИ-регулятора с коэффициентами, выбранными из условия , передаточные характеристики системы (см. таблицу) соответствую хорошо демпфированному колебательному звену.

Реакция системы на скачки управляющего и возмущающего воздействий показана на рис. 2. В выражениях переходных характеристик время представлено отношением к постоянной  ПИ-регулятора (), т.е. эта величина определяет масштаб времени в динамике, а т.к.  может выбираться произвольно, то и длительность переходных процессов в системе может быть произвольно заданной. Это возможно потому, что два коэффициента ПИ-регулятора определяются только одним параметром системы  и условие  может быть выполнено при любом  надлежащим выбором .

При такой настройке регулятора

·        перерегулирование при скачке управляющего воздействия составляет 20,8%;

·        максимальные отклонения скорости вращения при скачках управления и момента наступают соответственно при  и ;

·        переходный процесс заканчивается после первого экстремума и его длительность при скачке управления составляет .

Механические и регулировочные характеристики, как и следовало ожидать, соответствуют астатической системе.