Egyeáramú motor kazkád zabályozáa. gyakorlat élja z egyeáramú motor modellje alajá kazkád zabályozó terezée. zabályozá kör feléítée Smulk köryezetbe. zmuláó eredméyek feldolgozáa.. Elmélet beezet a az ráyítá folyamat fokzáma agy, az ráyítát megalóító zabályozó boyolult truktúrájú lez. a a folyamat ok ólut tartalmaz, a ólu-zéru kejtét alkalmazó zabályozó ok zérut kell tartalmazzo, a zabályozó elezíthet kauzaltáát. Ilye eetekbe hazálhatjuk a kazkád zabályozá elét: a folyamatot feloztjuk több, egymáal orba le rézfolyamatra é az öze rézfolyamatra zabályozót terezük. z egyeáramú motorral égzett ozíózabályozá eeté a zabályozó terezééhez a motor damku modelljébl dulhatuk k. motor damkáját leíró egyeletek: d U dt d τ dt dα dt ext folyamat bemeete a rotorra adott fezültég U, kmeete a rotor zögozíója α. motor bel állaota a rotor zögebeége é a rotoro átfolyó áram. τ ext a motorra ható kül yomatékot jelöl, agy azt a yomatékot, amel a mozgatott tárgy zahat a motorra. motor elkedéét leíró redzer el egyelete a rotor elektromo, a máodk egyelet a rotor mehaku elkedéét írja le. harmadk egyeletbe a zögozíó áltozá egyel a zögebeéggel. araméterek: a rotor elleálláa a rotor dukttáa a rotor ebeégálladójáak erze a rotor erája a yomatékálladó a zkózu úrlódá együttható a rotor felfüggeztééél megjele úrlódá matt. egyeletekre alkalmaza a alae trazformáltat, kajuk:
U ext α τ z Ábrá a motor özefüggé alajá felrajzolt tömbázlata látható. Ábra: Egyeáramú motor tömbázlata ozíózabályozá feladat megalóítáához a kazkád zabályozá truktúrát alkalmazzuk. abár a él a zögozíó elírt értékre törté zabályozáa, az ráyítá terezééél fgyelembe ezük a motor áramát é zögebeégét. z ráyítáak teljeítee kell a zerozabályozá köetelméyeket zéru álladóult állaotbel ozíóhba, gyor, túllöé-mete álaz, érzéketleég kül zajokra, terheléáltozára.. bel áramzabályozá hurok leg agy elektromo dálladójú agy / érték motorokál élzer kalakíta az áramzabályozá hurkot. bel áramzabályozá élja a redzer gyorítáa. Ezt egy, a zaatolába elhelyezett P zabályozóal megalóíthatjuk. egye a P zabályozó erítée. éezzük úgy a beaatkozó jelet, hogy tartalmazza a kül hurok beaatkozó jelét é a erít kereztül kalakított áram zaatolát: U u - 3 3 beaatkozó jelet alkalmaza a bel, áramzabályozá hurkot, mt zárt redzert az alább modell írja le: u 4
em zabályozott 0, yílt redzer dálladója /, erítée /. zaatolá kalakítááal látható, hogy a zabályozott redzer dálladója kebb lez, bármely >0 értékre, tehát a bel hurok gyorabb, mt a em zabályozott redzer. Ugyaakkor a zabályozott redzer erítée kebb, az u kül beaatkozó jel áltozááál kebb áramugráokra zámíthatuk. Tehát élzer a értéket mél agyobbra álazta. z eríté öelééek határt zab a motort ezérl áramkör. Imulzuzéleég moduláót alkalmaza a motor beaatkozó jeléek áltoztatáához, a bel hurok dálladója agyobb kell legye, mt a modulált jel eródua. Mel az áramzabályozó ak egy erítt tartalmaz, akár elektroku áramkörrel melet erítel megalóítható. kül ebeég é ozíózabályozá hurok terezée kül hurok ráyítá algortmuáak az alább köetelméyeket kell megalóítaa: - egyégugrára ulla álladóult állaotbel hba - 0% túllöé - gyor álaz - kül zajok, bemeetre ható terhelé hatááak elyomáa - em modellezett, a mehaka réz rugalma alakáltozáa matt fellé, mehaka rezgéek elkerülée köetelméyek teljeítééhez a refereamodell alaú terezét alkalmazzuk. egye a referearedzer elírt mtaredzer: 0ref 5 ξ referea redzer erítée, tehát egyégugrára ulla álladóult állaotbel hbát bztoít. özmert, hogy ha a ξ llaítá értéke -él agyobb, a redzer álaza aerodku, tehát em tartalmaz túllöét. Ugyaakkor a leggyorabb aerodku álazt ξ értékre érjük el. Tehát a ξ araméter értéke -él agyobb, de -hez közel kell legye. egye a motorral meghajtott mehaka redzer ajátrezgéeek frekeája M. hhoz, hogy a zabályozó által kzámított beaatkozó jel e gerjeze a mehaka réz rezgéet, a refereamodell aját frekeáját 0.50M özefüggé alajá kell megálazta. jó zajelyomá bztoítáára a zabályozóak mél agyobb erítét kell álazta. Számítuk a kül zabályozá hurok beaatkozó jelét az alább formába: α α u 6 ref
bel áramzabályozá hurok dálladója agy értékek eeté elhayagolható a kül hurok dálladó mellett 0. bel áramzabályozá hurok deál erítel aroxmálható: 7 zaatolt kül hurok tömbázlata a Ábrá látható. Ábra: ül ebeég é ozíózabályozá hurok Ábra alajá a bel ebeégzabályozá hurok áttel függéye: P u 8 telje zabályozá kör áttelét leíró modell: ref o α α o 9 Mel a zárt redzer modellje meg kell felelje a referearedzer modelljéek 0 0ref, a 5 é 9 özefüggéek alajá kajuk:
ξ 0 0 özefüggé alajá kajuk az ráyítá algortmu araméteret. ξ 0.5 0M átzk, hogy a eríté értéke em lehet tetzlegee agy, mel ez gerjezteé a mehaka redzer ajátfrekeáját. meybe a rooroál zajelyomá em elégége a kazkád zabályozóak a ozíóhbát fgyelembe e ágába, a rooroál tag mellé tegráló tagot kell elhelyez é ezt fgyelembe kell e a terezéél. 6 é 3 özefüggéek alajá köetkezk az ráyítá ég formája: α U α ref kaott ráyítá algortmu a kazkád zabályozá elét khazála teljeít az elírt köetelméyeket, ugyaakkor agyo egyzer truktúrájú. Nem tartalmaz damku tegráló, deráló elemeket, megalóítáa akár aalóg, akár mtaétele módo egyzer. Mel ak három erítéaramétert tartalmaz, már mködé közbe köye fom hagolható. 3 Ábra: Egyeáramú motor kazkád zabályozáa
3. méré meete egye egy egyeáramú motor az alább araméterekkel: 7.3 Ω.05 m /6.6 V/rad/e 0.038 Nm/ 0.000 Nm V 0.00795 Nm/rad/e. eladatok: - Terezzük a motorak kazkád zabályozót ozíózabályozára, amely ulla túllöét bztoít, a zárt redzer aját körfrekeája 0 rad/e é τ ext 0. 0 Nm kül terhelé mellett ulla az álladóult állaotbel hba. Mel a zárt redzer egyégugrára adott álaza aerodku kell legye, a ξ llaítá értékét a 5 mtaredzerbe egyél agyobbra kell álazta. mél gyorabb álaz bztoítáához álazuk a llaítá értékét ξ. ek. Írjuk fel az elírt mtaredzer áttel függéyét - atározzuk meg a I erítét a 4 özefüggé alajá úgy, hogy az áramzabályozá hurok álaza kétzer olya gyor legye, mt az eredet redzeré. - atározzuk meg a zabályozó P é V araméteret a özefüggé alajá zámíthatjuk. - kota kül terhelé komezáláára bítük k a beaatkozó jelet egy extra komezáló taggal. hhoz, hogy a kül terhelé hatáát k tudjuk ejte, az U értékét addtí taggal kell bíte: U : U τ ext /. - Éítük fel a 4 Ábrá látható zmuláó modellt: 4 Ábra: Egyeáramú zeromotor kazkád zabályozááak Smulk dagramja - Vzgáljuk meg hogy a redzer álaza ozíó kmeet egyezk-e a referea modell álazáal.
4. érdéek é feladatok. Vzgáljuk meg a redzer álazát I 0 értékkel. aolítuk öze az eredet redzer álazokat az így kaott álazokkal.. Vzgáljuk meg a redzer álazát a τ ext / beaatkozó jel kbíté élkül. Mekkora az álladóult állaotbel hba. 3. Mlye tagot kellee elhelyez a zabályozóba ahhoz, hogy meretle kül terhelét komezáljuk?