Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 46
Текст из файла (страница 46)
ДПФ ЦРС М(г)о(У) 1 ~ — с(„ (1 — 1)' "' А«(2) Ро 1+ 1 (8.68) 279 !1«М(М(Р) (то~+ тг Н2 — с«т) (~ — !)" '" А«Ю (~ — 1Нв+ 4 2) (8 66) 1 (0,!А — 0,106Нг — 0,606) Ро (г — 1Н~ — 0,50) Полученная ДПФ ЦРС соответствует ДПФ замкнутого цифрового контура скорости согласно (8.34) И,( (с!г + 2с(, + 3)Г+ с(3 — с(, — 2 » с(г ~ ' с(2~ «с(3 0,12~ — 0,106 3 2 50~2+2,12~-0,606 В установившемся режиме, когда ~ = 1, «««(~) = 1. Полученная структура ЦРС обеспечивает астатическое регулирование скорости в сочетании с оптимальным демпфированием. Время переходного процесса составляет "" = 4Тт„, = 23,6Т в 24Т, соб т.е.
оказывается существенно больше, чем при оптимизации со статическим регулированием скорости. Реализация ЦРС с ДПФ, соответствующей выражению (8.66), вызывает определенные трудности. Структура ЦРС существенно упростится и будет соответствовать цифровому ПИ-регулятору, если выполнить условие с«г = — (с(„+ 2). Однако при этом нарушится принятое условие оптимальности. Насколько это допустимо, можно определить сравнением переходного процесса для замкнутого контура скорости с измененными коэффициентами характеристического полинома с оптимальным переходным процессом. Цифровое управление током и скоростью электропривода позволяет оптимизировать его на минимум времени переходного процесса, который завершается за конечное время, т.е. за конечное число тактов.
Так, для статического регулирования скорости с характеристическим полиномом второго порядка можно минимизировать время переходного процесса согласно уравнению (8.40) до двух тактов дискретности ТП, если выбрать в качестве желаемого полинома 0„»«(г) = ~'. Тогда уравнение реализуемости будет иметь вид Р«М(д) « (г 1)А«(~) гг Выполняя процедуру определения полиномов М(~) и А«(х), получаем ДПФ замкнутого контура скорости ! И'(~) = —.
2 ' (8.69) Если при синтезе выполнены сформулированные выше условия реализуемости желаемой динамики цифрового контура регулирования, то минимальное время переходного процесса практически реализуемо для малых приращений задания скорости Ьа„. Для больших приращений Ьа„при сохранении линейности системы практическим ограничением реализуемости минимального времени оказываются недопустимо большой ток, недостаточный запас по напряжению ТП и дополнительное чистое запаздывание в системе управления ТП.
8.7. Оптимизация цифрового контура положения Процедура оптимизации цифрового контура положения (ЦКП) выполняется аналогично оптимизации контура скорости с той разницей, что для ЦКП в состав приведенного непрерывного звена будет входить контур скорости. Пусть в состав ЦКП входит предварительно оптимизированный цифровой контур скорости с ДПФ согласно выражению (8.63): 'зс'3(т) 1 «тз|с + 222с лс 23лл„~~ + И„~ И„з!,', згцАП2гцлп !+и!с +с(зс ~ )у ! 1 !1;(г) = ) 2 ! л«( с ~Р2) Рл (я — 1)(с + 4с1 + пзс) (8.70) Здесь (8.71) )асс 280 где 22'и = — 1,509; 2!2, = 0,606. За входную переменную ЦКП целесообразно принять угол поворота задающего вала О„значение которого можно рассматривать как безразмерную переменную (цифру). Тогда и входной сигнал контура скорости Ли„, имеющий размерность угла, следует принять за безразмерную цифровую переменную. При этом обратная связь в конгре скорости, реализуемая с помощью тахо- ГЕНЕратОра И АЦП, ХараКтЕрИЗуЕтСя КОЭффнцИЕНтОМ 7С'., = /Гтгз!лцп.
С учетом вышеизложенного ДПФ приведенной непрерывной части контура положения где )сдлп — передаточный коэффициент цифрового датчика положения. Согласно выражению (8.70) желаемый характеристический полипом замкнутого контура положения с астатизмом первого порядка имеет третий порядок: 2)жсл(Р) Р + сзсззбР + СзслсР «сзб. Принимая за оптимальное распределение корней по Баттерворту, получим для данного полинома: с, = с, = 2; тл. = 5,9; Р, = -ьз,; 1 1 Р2 з = -0,5озь(1+.УЛ); оза = — = 4Т 4Т„ С учетом полученных параметров, переходя к дискретному характеристическому полиному, будем иметь: л)жсл(Л) = ~ -« ~!Л '«2221 -« «3, где с(, = -2,50; А = 2,12; 2!3 = -0,606; ез, = 1/2Т.; Тт = 2Т« На основании уравнения реализуемости Рл М(г) + (~ — !) 2У(~) = ~3 -«дф + С(, ~ -«2(3 определим полиномы М(~) и 2У(г)— М( ) И+4+2(г-«слз).
Р„ !У(з) = 22ог2 + и ~ «пз = ~~ + (1+ 2! ) г + (1 «272 + с( ) н ДПФ цифрового регулятора положения— Вл ( ) 1+а1 +222+2(3 ~ +4с~ «сззс (8 72) Р г + (1 ! ) „ (1 + ! „ Для принятой оптимизации контуров скорости и положения выполняется условие с)и = 1 + 2(, и с22, = 1 «222 + с(2. Поэтому )!л ( ) 1 «Г(~+'22 «С(3 (8.73) и т. е, мы получили пропорциональный ЦРП. Полностью цифровая система управления СЭП оказывается сложной по алгоритму управления, так как необходимо запрограммировать три цифровых регулятора (тока, скорости, положения) и цифровое СИФУ для тиристорного преобразователя. Если полная программа по времени соизмерима или превышает интервал дискретности ТП, то теряется быстродействие электропривода, что снижает его динамические и точностные показатели.
В связи с этим в позиционных и следящих электроприводах достаточно 281 8.8. Цифровые узлы в системах управления электропривода Рис. 8.13. Структурная схема СЭП с цифроаналоговой системой управ- ления Реп(р) = Тр«1= 4Т„р+1. Такое допущение позволяет проще получить (с помощью таблицы для изображений решетчатых функций) ~-преобразование передаточной функции непрерывного звена: — ( и «(») = 7сц«п»сп»цдп р (Тр+1)! (8.74) РО2+ Р, (à — 1)(~ — 22',) где Ро = lсцлп)ссп)свдп(Т Т(1 — АН' Рс = )сцхп2сп)свдп(Т(! — ссг)— ,( Т], с! е-ттт, В результате синтеза определяется ДПФ ЦРП 1'Ы1 '"2 г-А )Рцвп(~) = Р» Р .! Р (! ~,~)Р О+Р1 ~ 2 О + 1 3 РО»Р2 (8.75) где с1, = -2е "т со»ОТ = -1,509; 222 = е '"т = 0,606. с72Є— (1+ с(, )Р, Если принять сг, = 2 " ' ', то получим пропорциональ- РО + Р ный ЦРП, но при этом будет несколько нарушена исходная при синтезе оптимизация контура положения.
широко используются цифроаналоговые СУЭП, в которых контуры тока и скорости аналоговые, а контур положения — цифровой. На рис. 8.13 приведена структурная схема СЭП с цифроаналоговой системой управления. Оптимизация цифрового контура положения выполняется аналогично рассмотренным выше примерам методом ДПФ и уравнения реализуемости. В данном синтезе характеристический полипом, имеющий третий порядок при настройке аналоговой скоростной подсистемы (СП) на модульный оптимум, представлен упрощенно: Реализация алгоритмов управления в цифровых СУЭП может осуществляться различными способами — аппаратным, программным, аппаратно-программным.
Наиболее простые ЦСУЭП выполняются аппаратно на типовых цифровых элементах и узлах. Эти системы надежны, в них практически отсутствует дискретность по времени, необходимая для программного способа управления. Аппаратный способ выполнения ЦСУЭП нашел достаточно широкое применение в системах числового программного управления (ЧПУ) электроприводов металлорежущих станков. Для данных систем характерно цифровое исполнение внешнего контура— контура скорости или положения с применением импульсного датчика [2]. Рассмотрим пример аппаратного выполнения цифровой системы управления скоростью и перемещением в электроприводе с импульсным датчиком скорости (рис.
8.14). Устройство ввода задания (УВЗ) формирует аппаратно или программно в цифровом коде числовые значения перемещения Аг„и скорости Аг„, соответствующие технологическому режиму работы производственной установки. Цифровое задание скорости Лг„преобразуется с помощью преобразователя кода (ПКЧ) в унитарный код, т.е. в последовательность импульсов с частотой (в общем случае изменяю- шейся пропорционально заданию Х,) т»г Хг гуп»ч где Т. — частота генератора тактовых импульсов (ГТИ), Гц; Я,»ч— числовая емкость ПКЧ.
При открытом ключе Р1 (элемент И) импульсы проходят на ключи направления движения Р2 и РЗ. При единичном сигнале на входе «В» импульсы поступают на верхний вход блока синхронизации (БС), что соответствует направлению движения вперед К„). При единичном сигнале на вход «Н» импульсы попадают на нижний вход БС, что соответствует направлению движения назад К,).
Блок синхронизации принимает импульсы Т, и Т,. и направляет на суммирующий вход (+1) счетчика Р4 задающие импульсы, а на вход вычитания (-1) — импульсы обратной связи с датчика ИД, Импульсы Т, иТ., следуют асинхронно относительно друг друга и в какие-то моменты времени могут совпадать по фазе, что приводит к погрешности в счете их разности в счетчике. Для устранения такой погрешности в блоке БС происходит синхронизация импульсов т,' и Т, импульсами Тц и Ть сдвинутыми по фазе на 180'. Блок БС состоит из четырех блоков (рис. 8.15, а) — двух для движения вперед (БВ1, БВ2) и двух для движения назад (БН1, 283 Уг1 Хг2 /г1 Уг2 284 $ 1 ! 1 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 1 с М о о о с д о О о о о н с с о.
с о о. и о Л о о о о ы о л о и ы .О » х с о » о =т о О Х О Рис. 8.15. Схемы блока синхронизации (а) и одной ячейки синхрониза- ции задающего сипзала (б) БН2). Входными сигналами для блоков БВ1 и БВ2 являютсял„и у., „, а для БН1 и БН2 — л„и г"., „, К каждому из четырех блоков подводятся синхронизируюшие сигналы Х, и Д. Вариант схемы выполнения блоков БВ1 и БН1 приведен на рис. 8.15, б.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
