Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В качестве ИДП могут использоваться индуктосины, фотоэлектрические датчики и лазерные интерферометры. Последние имеют высокую разрешающую способность благодаря использованию в качестве измерительной шкапы электромагнитных колебаний в оптическом диапазоне длин волн примерно 0,5 ... 0,6 мкм. Особенно эффективны такие датчики для контроля маЛых прецизионных перемещений механизмов и перемещений на большие расстояния (10...20 м и более) при сравнительно невысокой точности. Применение иных датчиков (индуктивных, фотоэлектрических) на больших расстояниях осложнено из-за необходимости стыковки нескольких измерительных линеек. В кодовой системе (см.
рис. 3.17, д) используется кодовый датчик положения КДП, преобразующий перемещение механизма в многоразрядное число, которое подается на вход измерителя рассогласования. Таким измерителем является сумматор С, содержащий реверсивный счетчик, в котором накапливаются импульсы задания, и сумматор кодов. Разность кодов задания и фактического перемещения преобразуется с помощью ЦАП в сигнал ошибки е. Достоинством кодовой системы является возможность абсолютного измерения координат механизма.
После внезапного кратковременного отключения питания в такой системе обеспечивается продолжение работы механизма с того места, на котором она была прервана. При отсутствии системы абсолютного отсчета после отключения питания необходимо установить механизм в некоторую фиксированную позицию, начиная с которой происходит управление движением механизма. От нее начинается относительный отсчет координаты механизма. В связи с возрастанием быстродействия и скоростей следящих систем чаще применяют одноотсчетные информационные преобразователи вместо преобразователей абсолютного отсчета, которые являются, как правило, более сложными, дорогими и менее быстродействующими.
171 З.б. Типовые режимы управления механизмами 3.6.1. Стабилизация, слежение, позиционирование Стабилизация. Системы стабилизации скорости (ССС) электроприводов применяются в тех случаях, когда с заданной точностью необходимо поддерживать скорость движения исполнительных органов машин. Режимы работы ССС могут быть разнообразными в зависимости от режимов работы промышленных установок в технологическом процессе. Наиболее характерным является режим длительной работы электроприводов в установках с непрерывным технологическим процессом.
К таким установкам относятся: непрерывные прокатные станы, бумагоделательные машины, установки для производства полимерных материалов, кордных тканей и др. Как правило, такие промышленные установки являются многодвигательными и содержат до нескольких десятков электроприводов. Режимы работы ССС могут быть кратковременными при программном управлении скоростью в широких пределах. Стабилизация скорости в этих случаях является частным режимом на небольших временных интервалах. Это характерно для электроприводов ряда металлообрабатывающих станков, реверсивных прокатных станов. При длительно-непрерывных режимах работы ССС особых требований к режиму пуска электроприводов нет. Режим пуска является вспомогательным.
Систему стабилизации скорости проектируют, исходя в основном из условий обеспечения заданной точности стабилизации скорости в установившемся режиме. При этом важно исключить долговременные дрейфы в информационно-измерительных частях ССС, которые вызываются, главным образом, тепловыми процессами. В системах с кратковременным режимом работы требование к точности стабилизации скорости на одних интервалах времени может находиться в противоречии с требованием максимального быстродействия при изменении скорости на других интервалах. Наиболее важным показателем ССС является точность стабилизации, о которой можно судить, например, по отклонению скорости Ла в установившемся режиме после завершения переходного процесса при изменении статического момента или напряжения сети.
Отношение отклонения Ьы к заданной скорости а, определяет показатель статической точности ССС Ьв /ы„который может быть также выражен в процентах. Показатель статической точности применяется в основном для оценки сравнительно «грубых» ССС. В современных системах управления электроприводами в качестве регуляторов используются модули контроллеров приводов, и не представляет особой сложности получать сколь 172 угодно малые статические ошибки по скорости, если регулятор скорости выполнять с интегральной составляющей. В связи с этим более важным показателем, характеризующим точность ССС, является показатель динамической точности, связанный с оценкой мгновенных отклонений скорости на различных временных интервалах. Мгновенные отклонения скорости зависят от ряда факторов: динамических изменений момента сопротивления и напряжения сети; параметрических возмущений в электродвигателях, полупроводниковых преобразователях и кинематических передачах; погрешности измерения текущих значений скорости; помех в каналах управления.
Если один из названных факторов более значим по сравнению с другими, то точность может быть оценена с учетом только этого фактора. В противном случае необходимо оценивать точность с учетом всех основных факторов, приводящих к нестабильности системы управления.
Динамическая точность может оцениваться по отношению мгновенного максимального отклонения Ьа„, или среднего квадратического отклонения ла„„к заданному значению скорости оз,. Вторая оценка полнее характеризует точность системы„так как она основана на статистических данных отклонений. По динамической точности ССС могут быть разделены на следующие группы: малой точности (больше 1...5%); средней (0,1...1%); точные (0,01... 0,1%); высокоточные (менее 0,01%).
В зависимости от требований к точности системы электропривода выполняют с различными информационными и управляющими устройствами, Применяются аналого-цифровые и цифровые устройства, в которых различным образом осуществляются ввод задания, измерение скорости и формирование алгоритмов управления. Имеется различие и в выполнении силовой части злектроприводов — выборе полупроводникового преобразователя, электродвигателя, кинематической передачи. Например, для точных и высокоточных систем целесообразно выполнять электро- приводы безредукторными с управлением от ШИМ-преобразователей. Для электроприводов малой и средней точности применимы редукторные электроприводы с управлением от иных преобразователей.
Существенным фактором в проектировании ССС является диапазон регулирования уровня скорости л = ьз /в „, где ьз, а „вЂ” максимальная и минимальная скорости электропривода. По этому показателю системы электропривода разделяются на системы малого ф < 3), среднего (3 < Ы < 50) и широкого (Н > 50) диапазонов регулирования. В современных АСУ ЭП можно обеспечить диапазоны регулирования скорости до 100 000 и более. При изменении скорости в широком диапазоне могут существенно меняться динамические характеристики возмущающих 173 воздействий и погрешности информационных устройств. В этих условиях ССС можно выполнять с перенастройкой структуры информационной и управляющей частей системы.
Слежение и позиционирование. Следящие и позиционные системы используются в электроприводах: промышленных манипуляторов и роботов, механизмов подач металлообрабатывающих станков, нажимных устройств прокатных станов, механизмов оборудования мониторинга и др. Характерным для таких приводов является наличие модулей измерения и регулирования положения. Общие принципы построения и расчета следящих и позиционных систем электроприводов изложены в работе [5[. В современных комплектных электроприводах реализация режимов слежения и позиционирования выполняется с помощью интеллектуальных модулей расширения контроллеров приводов. Имеются и специализированные исполнения следящих и позиционных электроприводов, называемых серволриводами.
Как известно, следящие режимы реализуются без ограничений выходных сигналов регуляторов положения и скорости, а позиционные — с ограничением этих сигналов. Программная реализация регуляторов предусматривает также анализ уровней сигналов задания и ошибок систем и их производных, границ допустимых значений переменных, коррекцию ограничений и другие дополнительные функции, обеспечивающие заданные или предельно- достижимые динамические свойства систем. Позиционные режимы с прямоугольными временными диаграммами ускорений обеспечивают наибольшее быстродействие, но не оптимальны по электропотреблению [22[.
Они являются возбудителями полигармонических колебаний механизмов и источниками дополнительных погрешностей движения исполнительных органов. В связи с этим используют алгоритмы формирования треугольных, трапецеидальных или гармонических временных диаграмм ускорений при обработке заданных перемещений.
Ухудшение быстродействия систем принципиального значения не имеет. Применительно к линейным перемещениям на рис. 3.18, а, б показаны прямоугольные временные диаграммы ускорений а(~), а также временные диаграммы скоростей и(() и перемещений з(() для режимов малых и больших позиционирований механизмов, на рис. 3.18, в, г — треугольные временные диаграммы ускорений для тех же режимов при допущении, что усилие сопротивлений равно О. При реализации систем с дискретными датчиками положения (например оптикоэлектронными) позиционирование выполняется с точностью до одной дискреты датчика.
При этом в контроллере привода в соответствии с объемом задания и ограничениями на производные ускорения рассчитывается оптимальная траектория 174 движения механизма. Погрешность позиционирования в таких системах может быть сколь угодно малой. При использовании в качестве датчиков положения лазерных интерферометров эта погрешность может измеряться микромиллиметрами. Наряду с этим имеются простые позиционные системы с большими перемещениями (метры и десятки метров), в которых в качестве датчиков положения используются путевые датчики (ГЩ), по сигналам которых устанавливаются заданные значения скоростей — нулевое, минимальное («ползучая» скорость), максимальное (номинальная скорость).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
