8. ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ

8. ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ8. ЛАБОРАТОРИЈСКЕ ВЕЖБЕ

РЕГУЛАЦИЈЕ ПОГОНА МАШИНЕ ЈЕДНОСМЕРНЕ

СТРУЈЕ

8.1 ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 1

Задатак вежбеЗадатак вежбе: Упознавање са опремом и софтвером за остваривање управљања и регулације мотора ЈС:микромотор, 12V; 3.2W; -PWM, -микромотор 12V; 4.5W; -линеарни електронски претварач-аквизициона картица NI6009, -програм LabView.

1) Опрема при напонском управљању микромотором ЈС

(1) Микромотор једносмерне струје, 12 V, 3.2 W непознатих параметара са

(2) оптичким енкодером резолуције 55imp/ob

PWM конвертор напона

1

2

Ua

Uc

Uiz

PWM

.

1RFZ48N

+Uiz

DC -PWMконвертор

напона

+Uc

-Uc

+Uа

-Uа

M

t

Ua(t)Uiz-0.2V

-0.8VTon

T=200 ms

Таласни облик тренутне вредности управљачког напона мотора Ua(t)

Уопштена шема PWM конвертора напона

onа iz

TU U

T=

izа c7,4

UU U=

c on

7,4

U T

T=

а c2,7U U= iz 20VU = c a2.7U UK =

2) Опрема при струјном управљању микромотором ЈС

(1) Микромотор једносмерне струје 12V, 4.5 W са (2) енкодером резолуције 1000 imp/ob и (3) редуктором преносног односа 3.8:1

Актуатор у форми линеарног електронског претварача: (1) операциони појачавач TDA2030(A) (2) улаз-управљачки напон Uc

(3) излаз-референтни напон-струја индукта мотора Ia

1 23

1

2

3

Каталошки параметри микромотора

Номинална брзина мотора

Момент инерције ротора мотора

Момент инерције редуктора

Момент инерције енкодера

Флукс побуде

Отпорност роторских намотаја

Индуктивност роторских намотаја

n 2750ob minn =6 2

rm 1.3 10 kgmJ = 7 2

r 0.6 10 kgmJ =

7 2e 0.7 10 kgmJ =

3f 25.5 10 Wb =

a 7.41 R =

3a 0.77 10 HL =

6 2m rm r e 1.43 10 kgmJ J J J = =

Шема линеарног електронског кола који може имати улогу напонсконапонског или напонскострујног претварача

MTDA2030(3040)

R11

R6

R10

R9

C10

C1

C2

C3C4

C5

C6

R8

R5

R7

R2

R1

C7

D5

D3

D2 D1

D4D6

C8

C9

R4

R14 R15

R13

R3

J1J2

J3

J4

J5

J6

+ 11V~

11V~

220/2x11V~20VA

S1

220V~

R12

+

1

2

T1

IC2

IC1

3

4

5

TR1

cU

aU

rI

1/ 5 V Ac ru iK =

8.2 ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 2Задатак вежбе: Израчунавање фактора појачања мотора напонским управљањем у отвореној повратној спрези

a ( )U pa ( )I p ( )p

a ( )E p

+-

a

1

Rf

m mpJ B

fm a

2m a fψ

J RT

B R=

fm 2

m a f

ψ

ψK

B R=

Блок дијаграми мотора управљаног напонски

Временска константа мотора

Фактор појачања мотора

Блок дијаграм управљања мотора ЈС у отвореној повратној спрези

реализована коришћењем програмског пакета LABVIEW

III

I

II

IV160

min55

fn =

Временски облици сигнала са оптичког енкодера

Uc Ua n(ob/min)

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

a

anU

UK

n

=

a

a

ccU U

UK

U

=

Упрошћена шематска представа управљања мотором у отвореној повратној спрези

c c a

m

0 0r

( ) 30lim lim 1

( ) 1nU U Up p

Kn pK K

n p pT = =

c c a a

m 30 30nU U U nU

KK K K

= =

1

+1pT

( )n pr ( )n p

ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 3ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 3Задатак вежбе: Израчунавање временске константе Задатак вежбе: Израчунавање временске константе мотора напонским управљањем у отвореној повратној мотора напонским управљањем у отвореној повратној спрезиспрези

D/Ac aU UK m

+1

K

pT30

a ( )U p ( )p ( )n prn

cnUK c ( )U p

PWM МОТОРРАЧУНАР

τ

Шематска представа управљања мотором у отвореној повратној спрези

8.3 ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 3Задатак вежбе: Израчунавање временске константе мотора напонским управљањем у отвореној повратној спрези

I II

III

IV

Одређивање временске константе мотора

T

8.4.ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 4Задатак вежбе: Одређивање коефицијента вискозног и Колумбовог трења при струјном управљању мотором у отвореној повратној спрези

Блок дијаграм мотора управљаног струјом ротора

fo a c

m m m m

1 1 1( ) ( ) ( )p I p M p

N pJ B N pJ B

=

Блок Дијаграм LABVIEW програмa за експериментално одређивање трења у мотору и праћење променљивих система

I

II

III

8.5 ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 5

Задатак вежбе: PI регулација брзине напонски управљаним микромотором једносмерне струје

Блок шема Simulink моделовања регулације брзине мотора ЈС

РАЧУНАР

PWM МОТОР

cU aUrn ne

PI

P P регулаторрегулатор

r

p

( )1

Ne

k =

p P0lim ( )p

k W p K

= =

P1

TT

K=

Повећавањем KP

грешка стационарног

стања се смањује (али се не може елиминисати), и

временска константа се

смањује – брзина одзива расте

I I регулаторрегулатор

p0

lim ( )p

k W p

= r

p

( ) 01

Ne

k = =

I 1

( )1

KW p

p pT=

21100ooP e =

u 2n 1

T

=

In

K

T =

I

1

2 K T =

Грешка стационарног

стања 0!Повећавањем KIпрескок расте,

време успона се смањује

PI PI регулаторрегулатор

Грешка стационарног стања 0!

Повећавањем KP , доминантна временска константа се смањује, a

самим тим и трајање прелазног процеса;

P

I

1

2

K

K T

= I

n

K

T =

dn P

21

1

TT

K= =

IP

1( ) ( )

1

KW s K

p pT=

0lim ( )pp

k W p

= r

p

( ) 01

Ne

k = =

I

II

III

8.6.ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 6Задатак вежбе: PI регулација брзине струјно управљаним микромотором једносмерне струје

ornPI

c aU IK МOTOРaIcU one

РАЧУНАР

Уопштена шематска представа регулације брзине реалног мотора

-

+

1

1pT

+-

m

30

NB

cM

orn onr ( )W p

Блок шема Simulink моделовања регулације брзине мотора ЈС

00 0

1 1 30( ) lim ( )

1 lim ( ) 1 lim ( )mor cp

r r mp p

e pe p n MW p W p NF

= =

P регулатор

or c0

P P m

1 1 30( ) lim ( )

1 1pe pe p n M

K K NB = =

P1

TT

K=

Постоји грешка стационарног стања, коју Колумбово трење

додатно повећава! Повећавањем KP

грешка се смањује (али се не може елиминисати), и временска константа се смањује – брзина

одзива расте

I I регулаторрегулатор

Грешка стационарног

стања 0!

Ir

0 0 0i

1lim ( ) lim limp p p

KW p

T p p = =

( ) 0e =

PI PI регулаторрегулатор

Грешка стационарног

стања 0!I n

r P R0 0 0

n

1lim ( ) lim( ) lim ( )p p p

K pTW p K K

p pT

= =

( ) 0e =

nT T=1 1

( )1 1

Rs

R R

KW p

pT K pT K sT= = =

R

TK

T=

Метод компензације

Блок Дијаграм регулације брзине мотора ЈС реализована применом програмског пакета LABVIEW

I

II

III

IV