Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Вход и выход физия ческих „„, олоряьси момеят алврлая скоро слп вврввв лх!омввив меж(Разное яалряжеяие 600 400 200 -200 нал имеет некое среднее значение (рис. 4.31). Входное напряжение ие пере „ между нулевым и максимальным значениями, в результате вырабать ' в!чъ", тываетсв, ленное среднее значение выходной мощности. Если частота переклв.,ч ючений, ч но высока по сравнению с постоянной времени управляемой системы емы, токо выходных величин пренебрежимо малы.
емы, Рис. 4.31. Огибающая результирующего напряжения в цикле широтно-импулвс«В модуляции (ШИМ) Напряжение переключается между тремя значениями (ноль, положительный имюв мум н отрицательный минимум). Синусоидальная кривая — эффективное нвпввж' ние, приложенное к нагрузке Частотный преобразователь ф'едиелсу солпегтег) — это регулятор частот" вр щения и момента двигателя, основанный на применении ШИМ-технологии в" р ;оввр можно в' меняется для двигателей переменного тока. Частотные преобразователи и '« Посквв в пользовать как в новых системах, так и для модификации стары» и, тв в в!я большинство насосов и компрессоров уже имеют асинхронные двигатели т вателвй йг тором смысле они подготовлены к применению частотных преобразоват изкнх св'~ реализации сложных режимов с широким рабочим диапазоном, при низ ение НО ср' тях и больших молвентах может потребоваться дополнительное охлажден нению с обычно применяемым в двигателях.
4.7.2. управление позиционированием и скоростью привод Во вссов вв'! Стандартной задачей в промышленности и автоматизации процесс п имеР" высокоточное управление позиционированием сервомеханизма, напрям Р ' „, а комп!к лятора робота, инструмента станка или магнитной головки дисковода Для ее решения двигатель сервомеханнзма должен быть снабжен системо связи, вырабатывающей необходимое управляющее воздействие. Струк .
Р уктУРЗ с " тпяэт мы управления позиционированием показана на рис. 4.32; она не зависят „измы с электроприводом тель ные механиз 4,7. исполни постоянного тока), ни от типа управления (цифровое энного илн в гвтетя (первые , „,!говое) в. ' зп лнвл рвв, 4.32. Схема структуры сервосистемы управления позиционированием Сервосистеиа управления позиционированием содержит в каскадной конфигура,и три вложенных контура для момента, скорости и положения.
Угол поворота изряется датчиком (разделы 4.3 и 4А.1) и сравнивается с опорным значением. Исхоиз величины отклонения регулятор вычисляет новое значение скорости, слечиваюшее требуемое изменение положения. Чтобы изменить угловую скорость, двигатель должен изменить вращающий мопу(пример 3.3, раздел 3.2.1). Требуемый момент вычисляется регулятором скоро!' Пв основе встроенной динамической модели используемого двигателя. Вычисл"!шов значение затем сравнивается с текущим, которое, например, можно оценить, и'меряя ток ротора (пример 3.5, раздел 3.2.2), Разность моментов используется как вхоаввя 'твав величина для регулятора момента, оборудованного силовой электроникой, вырабатыв. Р атываюшей напряжение и частоту для управления двигателем.
Показан запную систему управления позиционированием можно использовать, напРимер, лля компакт-писк "" продольного позиционирования азерного датчика устройства чтения вов скоРостью д"скпв Во многих исполнительных механизмах требуется управлять угло- П плейера В Ростью, а не положением, например в приводе вращения диска того же "'в!гь нз кас . этом случае внешний контур управления позиционированием можно к"скала Управления. Опорное значение для регулятора угловой скоросв этом случае Г' ' учаеустанавливае я непосредственно 'сап система управления позиционированием базирует ся на а на чоговои технике лающий ков ть, комов!отер лолжен вырабатывать аналоговые сигналы; это можно сдспапрнме с „ вра! Р ' помощью цпфро-аналогового преобразователя (раздел 5.2). Часто;епп„„ожно измерять тахометром (пример 4.3, раздел 4А.1), а положение-- Пиометр ДРУгой „„ ~том дход заключается в сочетании аналоговой и цифровой технологии.
случае и шпй а, У~р~вление частотой вРащениЯ осУществлЯетсЯ аналоговой электровлеви„ение положением — компьютером (рис. 4.33). Такие структуры упнспоз!Ьз зу!о!ся с начала 1960 х годов Глава 4, Вход и выход физическеццФрецвс ОФ 172 !73 сигнал направления (выбор полярности е инфра-аналоговом преобразователе) выходной порт компьютера двигатель постоянного тока опорное значение угловой скоростпи имтульсы увеличения угла поворота устели тель цифроаналоговый преобразо- ватель ж счетпчик уеегичеттиятт умепьигения регулятор положения уиоеая скорость импульсы умепьииния угла поеоротпа птахвметв Недостатки щаговых двигателей Обратная связь по угеу поворота датчик положения аналоговый Ф! Рнс. 4.33.
Соединение аналогового н цифрового контуров сервоуправленит Датчик положения — это относительный кодер угла поворота (пример 4.1, рзгдел 4.3.4), который выдает фиксированное число импульсов на каждый оборот ван двигателя. Когда двигатель вращается, генерируется последовательность импульсов, скорость поступления которых пропорциональна частоте вращения. Компьютер посылает импульсы позиционирования, которые добавляются к счетчику импуиь. сов. Импульсы от датчика положения, напротив, вычитаются из него. Разность в чис. ле положительных и отрицательных импульсов (значение счетчика) определив' ошибку позиционирования; эта величина подается в цЛП, который вырабатывге' аналоговый сигнал — напряжение, используемый в качестве опорного для скороспс Компьютер получает и выдаст только импульсные сигналы, как при управлении тиг' говым двигателем, а не реальным двигателем постоянного тока.
Контур сервоуправления можно полностью реализовать на цифровой технике Датчик положения вала обеспечивает измерительную информацию и о положении ии,и о скорости. Специальные платы, содержащие необходимые пифровые контуры ° ы уи. Равления, существуют для многих типов микрокомпьютеров. !'акие контролл Р лиерн выпускаются и в исполнении с сервоусилителями. 4.7.3.
Шаговые двигатели иными шаговые двигатели (зтерр!пд тоготх) являются приводными исполнитель механизмами, обеспечивающими фиксированные угловые перемещения ( тшзги) ателя иг Каждое изменение угла поворота ротора — это реакция шагового двигателя НО" входно Ф им у. о ной импульс Поскольку каждый шаг двигателя соответствует определеннсми те углу поворота ротора, а движение строго задано управляющими импульсами, правлять позиционированием и скоростью вращения очень просто Это, одних ' управлять б " ° еитн справедл раведливо при допущении, что ни один шаг не был пропущен, т. е, положе п~!' ротора полностью определено входными импульсами.
В этом случае нет необход И полннтельные механизмы с электроприводом 47 Испо в Обратной связи по углу поворота ротора — разомкнутый контур управле, ости в о В условиях переходного процесса при моменте, близком к номинальному, иия. мпульсов может быть пропущена. Если шаговому двигателю приходится рачасть и ботать в в таких условиях, необходимо предусматривать контур обратной связи для КОМПЕ пенсапии ошибок. Пр~ имущества шатовых дв и та гелен. высокая точность, лаже в разомкнутой структуре управления, т. е.
без датчика угла поворота; естественная интеграция с приложениями цифрового управления; Отсутствие механических коммутаторов, которые часто создают проблемы в двигателях других типов. — малый вращающий момент по сравнениго с двигателями приводов непрерывного типа; ограниченная скорость; высокий уровень вибрации из-за скачкообразного движения; болыпие Ошибки и колебания при потере импульсов в системах с разомкнутым контуром управления. Преимущества щаговых двигателей намного превосходят их недостатки, поэтому Они часто применяются в тех случаях, когда достаточно небольшой мощности приводных устройств. 4 7.4.
Двигатели постоянного тока Электрические и механические динамические свойства двигателей постоянного токабыли описаны выше (пример 3 3, раздел 3 2 1, н пример 3 5, раздел 3 2 2). Двигатели пост н пос~оянного тока широко используются в качестве сервомоторов, несмотРя на ТО ЧтО В на в настоящее время все чаще для этого применяются двигатели переменного тока. Основ сновным недостатком двигателей постоянного тока является наличие мехаиического ко го коммутатора (коллектора), который ограничивает как мощность, так и ча- СТОТУ Впа ЕН У Р' щения двигателя.
Этот недостаток отсутствует у бесщеточных двигателей ПОСтоянНОГО тО коммутация ос Ого тока, т. е. двигателей с ротором в виде постоянного магнита, у которых ция осуществляется электронным переключением токов статора. Бесщеточ"ын двигатель по МИТНПаМИ ль постоянного тока имеет сходство с шаговым двигателем и нскоторычи синхронных двига гелен и Управление в е двигателем постоянного тока осуществляется регулированием наряжения и ило..
и„рнложенного к ротору, и иногда напряжением возбуждения. Применее переменных ных Резисторов, включенных последовательно с источником питания, мсет много не Дол недостатков. Резистор рассеивает энергию, причем выделившееся тепло иы" Ол:кно быть о отведено из-за возможных нежел~~ельных эффектов. Распространен- 'и способ бо упРавления напряжением питания — использование твердотельных приРов н П)!ль1 И "4-управления. Напряжение питания нарезается" таким образом, что уи е значение имеет заданный урове "естес переключателей в схемах сретще Равлен ння двигателями постоянного тока Об ч "спользуются тирнстОры. обычно н. 175 174 Глава 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
