В некоторых случаях цифровые автоматизированные электроприводы имеют разомкнутый контур тока, что позволяет обеспечить максимальную частоту пропускания и в контуре скорости при установке цифрового регулятора скорости. Ограничение тока якоря на допустимом уровне при этом достигается использованием нелинейных обратных связей – “отсечек по току” [8]. По этой причине неизменяемая частота системы в контуре тока представляется передаточной функцией ДПФ по управляющему воздействию (напряжению на якоре):
, (5.15)
где С – коэффициент пропорциональности между скоростью ДПТ и его противо-ЭДС.
Для синтеза регулятора скорости запишем ДЧХ двигателя, силового преобразователя и датчика скорости с учетом того, что Т М > T 0 и Т Э > T 0. ДЧХ (левая) для области низких частот имеет вид:
(5.16)
В области высоких частот, учитывая запаздывание, вносимое микро-ЭВМ и равное g Т 0, ДЧХ равна:
С учетом приведенных выше рекомендаций и необходимости придания контуру скорости астатических свойств по управляющему и возмущающему воздействию примем [6]:
. (5.17)
Так как разность порядков знаменателя и числителя 
l = 2, находим ДЧХ регулятора скорости из условия:
.
После подстановки 
и 
получим ДЧХ регулятора скорости:
(5.18)
Выполнив необходимые преобразования, получим ДПФ регулятора скорости:
где 
, 
, 
, 
.
Для расчета коэффициентов ДПФ регулятора скорости необходимо определить частоту среза lС и 
из следующих выражений [6]:
, 
,
где 
– показатель колебательности, который нужно иметь для получения перерегулирования s, Т å – сумма малых постоянных времени, меньших периода дискретности.
Пример расчета 4. Рассчитаем параметры регулятора скорости, воспользовавшись исходными данными примера расчета 2 и дополнительно приняв коэффициенты передачи датчика скорости К С = 0,1 В × с и противо-ЭДС С = 0,49 В × с. Примем s = 0,05 и найдем показатель колебательности 
.Сумма малых постоянных времени Т å = 0,5 Т 0 + g Т 0, 
с, находим частоту среза системы и постоянную времени 
:
|
|
с-1,
с.
Рассчитаем параметры регулятора скорости, предварительно определив:
; 
; 
, 
, 
Цифровой регулятор скорости, реализованный на основе полной передаточной функции ДПТ, имеет достаточно сложную структуру, что вызывает увеличение времени на реализацию алгоритма регулятора на микроЭВМ.
В автоматизированных электроприводах с транзисторными силовыми преобразователями прибегают к регулированию тока с помощью время-импульсного релейного регулятора, работающего в скользящем режиме [3]. В этом случае контур тока становится близким к безинерционному звену с коэффициентом передачи 1/ К ДТ, а передаточная функция непрерывной части системы значительно упрощается до интегрирующего звена:
. (5.19)
Выполним синтез цифрового регулятора скорости для такой структуры электропривода. Для получения ДЧХ неизменяемой части контура скорости выполним над W НС(р) модифицированное z-преобразование с учетом запаздывания в работе микро-ЭВМ, равного gТ0:
для e = 1 - g,
.
Затем выполним W -преобразование и за счет подстановки 
найдем ДЧХ. Опуская промежуточные преобразования, получим:
.
Примем желаемую ДЧХ разомкнутого контура регулирования скорости с целью придания ему астатических свойств по управлению и возмущению в виде: 
.
|
|
Учитывая, что в области низких частот 
, получим ДЧХ регулятора скорости из условия:
.
Выполняя подстановку 
, найдем ДПФ регулятора скорости:
где 
. (5.20)
Один из способов упрощения динамической структуры систем – “силовой преобразователь – ДПТ” является введение положительной обратной связи по скорости на вход преобразователя, компенсирующей влияние противо-ЭДС ДПТ. В этом случае передаточная функция неизменяемой части системы равна:
где 
Найдем ДЧХ неизменяемой части системы с учетом времени запаздывания вычислений в микро-ЭВМ, равного g Т 0
.
Примем ДЧХ с учетом необходимого астатизма желаемой системы в виде:
.
ДЧХ неизменяемой системы в области низких частот 
и для нее l = 2 (разность порядков знаменателя и числителя), то ДЧХ регулятора скорости определяется выражением:
. (5.21)
Как видно, ДЧХ соответствует ПИД – регулятору. ДПФ регулятора скорости:
, (5.22)
где 
, 
.
Пример расчета 5. По исходным данным примера расчета 2 рассчитаем регулятор скорости для электропривода с компенсацией противо–ЭДС двигателя. Так как lС = 565,44 с-1, а Т а = 0,0459 с, то получим:
, 
, 
.
ДПФ регулятора скорости после соответствующих преобразований равна:
.