ПЗ (1230312), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

К таким средствам относятся цифровые регуляторы, обеспечивающие реализацию высоких показателей надежности, качества регулирования, расширение функциональных возможностей при ограниченных габаритах и потребляемой мощности, а также повышение техникоэкономической эффективности автоматических систем.При автоматизации тягового электропривода широко используютсяпринципы подчиненного регулирования с количеством контуром, соответствующим числу регулируемых величин. Внутренним (подчиненным) контуром в такой системе является контур регулирования тока якоря i , в которомобъект регулирования (ОР) – якорная цепь, исполнительный элемент (ИЭ) –тиристорный преобразователь, выходное напряжение U K (для электроподвижного состава однофазно-постоянного тока) которого регулируетсяуправляющим элементом (УЭ) путем изменения фазы  импульсов управления на основе информации о заданном i з и действительном i значенияхтока якоря электродвигателя [10].При проектировании технических средств автоматики наиболее трудоемкой является разработка управляющего элемента.

Это связано с тем, чтозакон формирования управляющего воздействия, необходимость учета рядаограничений, а также требования к качеству регулирования зачастую носятДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист37специфический характер и определяются особенностями исполнительногоэлемента и объекта регулирования. В связи с этим, особое внимание уделяется проектированию управляющего элемента.Управляющий элемент можно подразделить на ряд более простых элементов.

Принцип построения такого элемента для контура стабилизации тока тягового двигателя однофазно-постоянного тока показан на функциональной схеме (рисунок 2.7).УЭUКСƒ`ТГИКЭСK∆iKi3ЗЭРТUCKμ махƒТУССKUKμЛЭKμ огрУФУU`CUCαУРИUα1,3Uα2,4ИЭUКKiKμ мinЧЭiОРВРисунок 2.7 – Функциональная схема управляющего элементаВ соответствии с этой схемой, цифровой регулятор тока (РТ) реализуетзаданный закон регулирования   f (i) и на основе двоичного кода K iрассогласования заданного и реального тока якоря формирует двоичный кодK  управляющего воздействия.

По условиям работы исполнительногоэлемента (ИЭ) – тиристорного преобразователя – величина управляющеговоздействия должна находиться в зоне допустимых значений, то есть должно выполняться условие min     max(2.1)Эту функцию реализует логический элемент (ЛЭ), выходной цифровойсигналK огр который ограничен по максимальному K  max и минимально-ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист38муK  min значениям [10].Назначением узла фазового управления (УФУ) является преобразованиедвоичного кодаK огр в фазовый сдвиг управляющего импульса U C наугол  .

Для этого используется генератор изменяющегося кода (ГИК). Синхронизация изменяющегося кода K U и управляющих импульсов U C с напряжением контактной сети U КС осуществляется узлом синхронизации ссетью (УСС) посредством коротких импульсов синхронизации U С , частотаследования которых соответствует удвоенной частоте напряжения контактной сети. Помимо этих импульсов УСС генерирует также тактовые импульсы f Т и f T , обеспечивающие синхронную работу цифровых элементовУЭ. При этом импульсы f Т синхронизированы сетью и за полупериод питающего напряжения генерируется 16 тактовых импульсов [10].Выполнение алгоритма управления ИЭ обеспечивается узлом распределения импульсов (УРИ) по плечам тиристорного преобразователя. Например, при использовании однофазного мостового преобразователя импульсU C передается в первый и третий каналы в положительный полупериоднапряжения U КС , а во второй и четвертый каналы – в отрицательный полупериод.

Распределение импульсов по каналам обеспечивается импульснойпоследовательностью U С с частотой напряжения сети.Рассмотрим варианты технической реализации и особенности работыэлемента сравнения и управляющего элемента при выполнении их на базецифровых интегральных микросхем. Элемент сравнения ЭС выполняетфункцию вычисления рассогласования между заданным значением токаякоря, поступающим от задающего элемента ЗЭ в виде двоичного кода K iз ,и текущем значением тока якоря, поступающим в виде кода K i с выходачувствительного элемента ЧЭ.

Принципиальная схема ЭС представлена нарисунке 2.8.ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист39D1«1»P0A1B1A2B2Кi3A3B3A4D41B4SMD2S1D3=1A1=1A2SMB1S2B2S3=1A3=1A4B3S4P4P0D4.51B4S1S2|К∆i|S3S4P41КiP4P411Рисунок 2.8 – Принципиальная схема элемента сравненияВ основе работы элемента сравнения лежит операция суммированияпрямого двоичного кода заданного тока якоря с дополнительным кодом еготекущего значения, что равносильно выполнению операции вычитанияK i  K iз  K i .(2.2)Дополнительным кодом к исходному (прямому) коду является код, дополняющий n-разрядное число до числа с кодом, содержащим во всех n разделах нули, а в n+1 разряде – единицу. Для двоичной формы представлениячисел справедливо следующее правило перехода от прямого двоичного кодак дополнительному: сначала производится инверсия всех разрядов кода, затем к полученному инверсному коду прибавляется единица младшего разряда. При необходимости возврата к прямому коду эти операции следует повторить, то есть выполнить обратное преобразование.

Например, инверснымкодом двоичного числа 1010 является код 0101, дополнительным кодом –0110. Таким образом, если производится вычитание двоичного кода числаb 4 b3 b 2 b1 из двоичного кода числа a4 a3 a2 a1 , то справедливо следующеевыражение:S 4 S 3 S 2 S1  a 4 a3 a 2 a1  b4b3b2b1  0001ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДата(2.3)Лист40Техническая реализация выражения (2.2) выполнена с помощью четырехразрядного сумматора D1 (рисунок 2.8) на интегральной микросхемеК155ИМ3 (зарубежный аналог 7483N).

Дополнительная единица младшегоразряда подается на вход P 0 в виде напряжения единичного уровня, то естьвеличиной более 2,4 В. Следует иметь в виду, что на выходах S 4 S 3 S 2 S1сумматора D1 результат сравнения получается в прямом коде, еслиK iз  K i и в дополнительном коде при K iз  K i . Сигнал на выходе P 4сумматора D1 равен единице при положительной разности i и нулю приотрицательной.

Сумматор D2 с цепями коммутации на элементахИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ (микросхема D3) предназначен для преобразования дополнительного кода при отрицательной разности i в прямой код.Действительно, при положительном знаке разности i сигналединице, сигналP 4 равенP 4 на выходе инвертора Д4.5 равен нулю. В этом случаесигналы S 4 S 3 S 2 S1 с выходов сумматора D1 проходят без изменения черезэлементы Д3 и сумматор D2 на выходы K i . При отрицательном знаке разности i единичный сигналP 4 поступает на входы элементов Д3, что при-водит к инверсии сигналов S 4 S 3 S 2 S1 сумматора D1 на выходах элементовД3.

Этот же сигналP 4 обеспечивает прибавление единицы по входу пере-носа P 0 сумматора D2 к инверсному коду разности i . Таким образом, вслучае отрицательного знака разности i элементы Д3 и сумматор D2 осуществляют обратное преобразование дополнительного кода разности i .Этим обеспечивается получение K i на выходах элемента сравнения, приположительном знаке разности i единица присутствует на выходеP 4 , приотрицательном – на выходе P 4 [10].Регулятор тока формирует управляющее воздействие в соответствии сзаданным законом. Пример технической реализации двухпозиционного регулятора представлен на рисунке 2.9.ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист41D11122D3&33445599122445599&3366&66К μ11&К μогр&8108&108108101212&11111312121311111313P4P4от ЭС&К μ21122554410109&336688&&91313&11111212D2Рисунок 2.9 – Принципиальная схема двухпозиционного регулятораРегулятор выполнен на элементах И-НЕ D1, D2, D3.

В соответствии схарактеристикой регулятора тока на его выходе формируется управляющеевоздействиезначенияK огр  K 1 при i  0 и K огр  K  2 при i  0 . ПосколькуK 1 и K  2 всегда могут быть выбраны из области допустимыхзначений и для этих значений заведомо выполняется условие (2.1), применение логического элемента при использовании двухпозиционного регулятора тока не требуется. Работа двухпозиционного регулятора тока основанана использовании сигналовP 4 и P4 знака рассогласования i .

Получениена выходе регулятора тока одного из сигналовK 1 или K  2 реализовано наоснове операции логического умножения элементом D3 инверсных сигналовв соответствии с законом отрицания:ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист42ab  a  b.(2.4)Действительно, K 1  P 4  K  2  P 4  K 1 P 4  K  2 P 4 , то есть на выходе двухпозиционного регулятора тока оказывается один из кодовK 1 илиK  2 в зависимости от значения сигнала P 4 .Пример технической реализации регулятора постоянной скорости (РПС)представлен на рисунке 2.10.«1»от ЭСот ЛЭP4D2D1&P4ʹот ЭС2К μогр,D4fтC&от ЛЭ1D2D3от УССCT2P4ʺR0P4+1Кμ481Рисунок 2.10 – Принципиальная схема регулятора постоянной скоростиУправляющее воздействие на выходе этого регулятора изменяются с постоянной скоростью  / T , увеличиваясь при положительном знаке рассогласования i и уменьшаясь при отрицательном.

Значение скорости  / Tпри выбранной разрядности двоичного кода определяется тактовой частотойf T T  I / f T  ,(2.5)поступающей от генератора импульсов узла синхронизации сетью. Импульсы с частотой f T проходят на суммирующих вход реверсивного счетчикаD2 через первый из элементов И-НЕ D1 в случае положительного знака раз-ДП 190301.65.К13-Л-133в.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист43ности i (единичное значение сигналаP 4 ) и обеспечивает увеличение K  .В случае отрицательного знака разности i (единичное значение сигналаP4 ) импульсы с частотой f T проходят через второй элемент И-НЕ D1 навычитающий вход реверсивного счетчика D2 – значение кодаK  уменьша-ется. Таким образом, суммирование или вычитание квантов управляющеговоздействия  выполняет реверсивный четырехразрядный двоичныйсчетчик D2. Его информационные входы D1–D4, вход синхронизации С ивход сброса в ноль R 0 не используются [10].Особенностью данной технической реализации регулятора постояннойскорости является получение на выходах счетчика D2 уже ограниченногокода управляющего воздействияK огр .

Характеристики

Список файлов ВКР