Отзыв оппонента (Разработка и исследование методов улучшения точности и динамики прямого сервопривода)

отзывофициального оппонента доктора технических наук, доцента Виноградова АнатолияБрониславовича на диссертационную работу Рассудова Льва Николаевича <Разработка иисследование методов улучшения точности и динамики прямого сервопривода)),представленную на соискание ученой степени кандидата технических наукпо специальности 05.09.03 - <Электротехнические комплексы и системы))Актуальность работыСтремительное развитие цифровой вычислительной техники делает экономическицелесообразным удовлетворение растущих требований к производительности и точностисервопривода для точного машиностроения за счет совершенствования его информационной подсистемы.

В частности, совершенствование высокопроизводительных цифровыхсигнальных rrроцессоров, объединение их в одном кристалле с программируемой логикойи в сочетании с высокоэффективными средствами их программирования, fIозволяет поновому подойти к организации систем управления объектами, требующими высокой точности и быстродействия, в том числе за счет перераспределения функций управлениямежду элементами системы, реализации новых интеллектуальных функций и а,lгоритмов,выполнение которых ранее в реальном времени было недостижимым. Вентильный двигатель, выполненный на основе синхронной машины с fIостоянными магнитами, являетсяодним из наиболее перспективных объектов уrrравления, исfIользуемых rrри построениивысокоточных, быстродействующих систем электроприводов.

Анализ особенностей егоэффективного управления в динамических режимах в области ослабления поля с учетомсуществуюlцих физических ограничений на координаты tIривода и требований к его пре-дельной динамике, а также разработка и исследование методов повышения точности ибыстродействия электропривода, ориентированных на последние достижения микропроцессорноЙ техники, является актуальноЙ задачеЙ, решение котороЙ tIозволит повыситьпоказатели точности и производительность прецизионных станков.Решению этой задачи в настоящее время уделяется повышенное внимание во всеммире. В частности, оно достигается за счет нахождения компромисса между сложностьюрасчетов алгоритмов управления электропривода и вычислительной моrцностью информационнои подсистемы.ВАнализ содержания диссертацииработе предложены новые zLчгоритмы уtlравления сервоприводом, rrредполагающие использование tIриведенного в работе математического описания электропривода врасчетах его системы уrrравления.

Они позволяют существенно приблизить характеристики оборулования к их предельно достижимым значениям для заданной аппаратной части, физических ограничений координат и в рамках ограничений, накладываемых приня-той за основу стратегией управления. Значительное внимание в работе уделяется вопросам разработки новой методики автоматизированного определения параметров tIрямогосервопривода, необходимых для составления его корректного математического описания,а также возможностям использования IIолностью программируемых систем на кристалле(СнК), объединяюrцих возможности быстродействующего процессора и программируемой логики, для решения задач сервоtIривода с целью fIовышения вычислительной мощности и обеспечения возможности реализации предлагаемых алгоритмов.!иссертация состоит из введения, четырех глав, заключения списка литературы из59 наименований и б приложений. Содержание изложено на 132 страницах, включая 12таблиц и 59 иллюстраций, Объем основной части диссертации- 92 страницы.Во введении автором обоснована актуальность темы работы, сформулированы целии задачи, отражена научная новизна и практическая ценность, дана общая структура работы, tIриведены данные о публикациях и апробации результатов исследований.В первой главе представлено краткое описание прецизионного сервопривода, егокомпонентов.

Значительное внимание уделяется обзору вариантов построения информационной подсистемы электропривода. Представлены rlерспективы fIрименения систем накристtlлле в прецизионном сервоприводе.В главе также приводится математическое описание идеализированного вентильного двигателя, анализируются ограничения на его координаты в области динамическихэлектромеханических характеристик. Обосновывается необходимость точного учетаограничений при формировании задания на движение за счет использования динамической модели вентильного двигателя для обеспечения максимальной производительностиоборулования с прецизионным сервоприводом.Вторая глава fIосвяIцена обоснованию и разработке методики идентификации параметров прецизионного сервопривода дпя составления его математического описания.Особенностями предлагаемой автором методики идентификации является:1, использование плавных перемещений с ограниченным рывкомтории движения;-S-образные траек-2.

отсутствие необходимости использования внешних источников силы, а также необ-ходимости внесения изменений в структуру системы управления.Предложенная методика .идентификации может быть реализована на большинствепрецизионных сервоприводов. Она позволяет получить корректное математическое оrrисание объекта в репtимах, в том числе динамических, схожих с режимами последующейработы установки и ее можно автоматизировать. Для идентификации автором работы было разработано сfIециализированное rrрограммное обеспечение.Третья глава посвящена непосредственно совершенствованию алгоритмов управления прямого сервоtIривода.

ЭкспериментtIльно было показано, что калибровка электро-tIРИВОДа И каЛибровка силы электропривода существенно повышают статическую точ-ность позиционирования и гIлавность хода, соответственно.Результаты проведенного в работе моделирования показz}ли, что использование предлагаемых динамических моделей при генерации траектории, задании токов, для формирования прямых tIрограммных связей, позволяет значительно поднять траекторную точность сервоприводц существенно уменьшить время выполнения некоторых технологических циклов. В работе показано, что адекватность предложенных моделей достигается засчет обеспечения высокого быстродействия контура тока. При условии применения относительно rlростых динамических моделей, построенных на основе рtвностных уравнений,требуемое быстродействие может быть достигнуто за счет уменьшения задержки, вносимой контуром тока.В четвертой главе рассматривается разработка и исследование системы управленияна базе системы на кристалле.

Реализация предложенных в главе 3 алгоритмов управления в типовых системах управления сервоtIривода лишь ограниченно возможна в связи созначительным временем расчета управляюrцего воздействияпри использовании последовательной обработки данных (процессора).Быстродействие сервопривода в значительной степени определяется быстродействием внутреннего контура регулирования координат - контура тока. В работе была поставлена задача обеспечения максимально возможной [олосы пропускания контура тока серВОtIРиВоДа на базе общепромышленного инвертора напряжения в рамках координатноЙСТРаТеГии формированияШИМ с жестким законом коммутации и частотой треугольногоопорного сигнала 8кГц.Использование fIараллельной обработки данных на базе ПЛИС или СнК позволяетбыстро производить расчеты системы управления. Предложенная в работе методика раоЧета сигналов управления инвертором при исtlользовании параллельной обработки дан-ных в сочетании с использованием динамических моделей, представленных в главе 3,ПоЗВолиJIа получить tIолосу rrро[ускания контура тока 4,5кГц.

Это существенно выше,систем с процессором (1,2кГц) и других известных систем с параллельной обработКОЙ Данных (4кГц). Таким образом, частота пропускания превысила половину частотытреугольного опорного сигнала ШИМ.ЧеМ УВ заключении сформулирQваны основные выводы по работе.В приложения вынесено оrrисание сервоприводов, на базе которых производилисьЭксПериментальные исследования (линейных и вращательных, с управлением на базецифрового сигнального процессора и на базе СнК), краткое описание модели, на которойtIроиЗВодилось моделирование, также подробно рассмотрена идентификация параметровлинейного сервопривода.наyчная новизна диссертации определяется следующими попожениями:1, Предложена методика расчета сигналовуправления инвертором, fIостроенная на ос-нове IIараллельной обработки данных с многократнымрасчетом алгоритма контуратока на Irериоде выдачи управляюlцего воздействия, которая в сочетании с исполь-зованием динамических моделей позволила получить врамках координатной 0тратегии формирования шиМ с жестким законом коммутации частоту tIропусканияконтура тока выше половины частоты треугольного опорного сигнr}ла Шим.2.