Динамические характеристики элементов обратной связи

Динамическиехарактеристики элементов обратной связи определяют путем преобразования уравненийпередачи и цифровойобработки сигналов датчиков тока. Логический модуль ИЛИ-MAX выделяет из выходных сигналов датчиков тока сигнал наибольшего уровня. Выходные цепи датчиков тока снабжены сглаживающим фильтром для защиты МПСУ от импульсных помех. Поэтому передача сигналов датчиков тока характеризуется дифференциальным уравнением апериодического звена 1-го порядка с постоянной времени T _дт  выходного сглаживающего фильтра:

.   

Выходные сигналы датчиков тока многократно периодически (q раз), считываются и преобразуются аналого-цифровым преобразователем АЦП в цифровые коды (рис.7). В МПСУ производится масштабирование цифровых сигналов датчиков тока с масштабом m _дт, устанавливающим кратность цифровых сигналов и действительных величин тока якорей ТЭД . В начале каждого (v + 1 ) -го периода цикла управления МПСУ выполняет числовую обработку цифровых сигналов датчиков тока, вычисляя среднее за v -й период значение:

.

Средняя величина сигнала датчика тока  используется в МПСУ для вычисления сигнала рассогласования (I _уст- ) в следующем, (v +1)-м периоде цикла управления.

Рис.7. Диаграмма цифровой обработки сигналов датчика тока.

Операторное уравнение передачи сигналов элементами обратной связи содержит апериодическое звено 1-го порядка сглаживающего фильтра датчика тока и звено запаздывания цифровой обработки сигналов с постоянной запаздывания t_дт, равной периоду цикла управления МПСУ (t_дт=t_у):

.                (16)

В САУ электровозов 2ЭС5К и ЭП1 применены датчики тока «LEM». Максимальный уровень выходных сигналов датчиков тока U _дт составляет (5…8)В. Коэффициент усиления датчика тока  и масштабный коэффициент цифровой обработки сигналов датчиков тока m _дт приняты такими, чтобы кратность цифровых сигналов датчиков и действительной величины тока была равной m _дт K _дт =1, т.е цифровой сигнал датчика тока должен быть  равен действительной величине тока ТЭД. Пстоянная времени датчиков тока T _дт принята по заданию.

Величины коэффициента усиления и постоянной времени датчики тока занесены в табл. 3.

2.5. Динамические характеристики регулятора тока РТЯ

Блок-программа регулятора тока якоря  РТЯ МПСУ производит каждый период цикла управления вычисление числовой переменной C _р с заданным пропорционально-интегральным законом регулирования по сигналу рассогласования (I _уст - ). Переменная C _р передается в таймер-фазорегулятор для отсчета временных интервалов   t _р, соответствующим углам α_р фазового регулирования  ВИП.

Уравнение пропорционально-интегрального закона регулирования с переменными непрерывного уровня имеет следующий вид:

.         

Дискретноеуравнение для вычисления выходного сигнала регулятора РТЯ с пропорционально-интегральным законом регулирования для (v +1) периода цикла управления  МПСУ имеет следующий вид:

.

Операторное уравнение с передаточнойфункцией ПИ-регулятора имеет следующий вид:

. (17)

2.6.Динамическая характеристика таймера-фазорегулятора

Таймер-фазорегулятор производит отсчетинтервалов временизадержки отпирания тиристорных плеч ВИП t _р относительно импульсов синхронизации. Интервал задержки t _р связан с числовой переменной регулятора C _р следующим соотношением:

        ,                

Константа C ₀, соответствующая интервалу периода цикла управления МПСУ τ_у, определяется частотой счета f _т  таймера-фазорегулятора:

              .              

Уравнение изменения фазовыхуглов a_р отпирания тиристорных плеч ВИП, соответствующих интервалам времени t _р,  имеет следующий вид:

.

Операторное уравнение преобразования таймером-фазорегулятором выходного сигнала регулятора C _р в фазовый угол a_р имеет следующий вид

. (18)

Коэффициент усиления фазорегулятора определяется формулой:

        , [град].         

Для расчета константы C ₀, и коэффициента усиления таймера - фазорегулятора частотасчета таймера условно принята равной f _т = 1800· Гц.

Константа C ₀ в этом случае равна C ₀ = 18, коэффициент усиления таймера – фазорегулятора   K _фр =-10.Коэффициент усиления фазорегулятора занесен в табл. 3.