Корневой годограф для контура с корректирующим устройством и Переходная функция для замкнутой системы

переходной функции со временем установления переходного процесса (время регулирования) около 2 периодов дискретности, т.е. 0.2 с.

За время регулирования система совершает 1 колебание. Динамическая ошибка составляет 3%.

Рисунок 4.6 – Корневой годограф для контура с корректирующим устройством

Полюсы выбираются с помощью команды rlocfind.

Функциональной и алгоритмической схем управления.

Рисунок 4.10 – Функциональная схема управления

На функциональной схеме показано управление уточным накопителем. На роторе двигателя М установлен нитенакопительный барабан. Запас уточной нити контролируется датчиком ширины намотки GE. При накоплении на барабан заданной длины нити датчик контроля ширины намотки, срабатывая снимает сигнал включения электродвигателя. Электродвигатель обесточивается и ротор останавливается.

Вначале срабатывания нити с барабана, в момент ее прокладывания в зев, датчик контроля ширины намотки GE подает сигнал на включение электродвигателя. Далее процесс повторяется. На входе накопителя установлен фотоэлектрический датчик FE, который при обрыве нити останавливает ткацкий станок автоматически.

Структурная схемы управления

В соответствии с функциональной схемой САУ уточным накопителем составлена структурная схема, на которой показан процесс управления. Объектом управления является асинхронный двигатель (АД).

ЦКУ- цифровое корректирующее устройство; Экстраполятор- преобразователь цифрового сигнала в аналоговый; ТП- транзисторный преобразователь (полупроводниковый); АД-асинхронный двухфазный двигатель; П1- преобразователь (преобразует угол поворота АД в длину нити Δ Lн); П2- преобразователь (преобразует Δ Lн в ширину намотки Δ Lш); Д – датчик контроля ширины намотки уточной нити на барабан. Мс – момент нагрузки (возмущение); Дискретизатор- преобразователь аналогового сигнала в цифровой;

Схема управление 2-фазным асинхронным двигателем с помощью 3-фазного мостового инвертора

1 – обмотка управления;

2 – обмотка возбуждения

По закону управления 3-фазным мостовым инвертором, в такой системе необходимо иметь 3 ШИМ-пары с дополнительными выводами. Система нуждается в обеспечении «мертвого времени» для того, чтобы исключить одновременное состояние ВКЛ. Для двух транзисторов ШИМ-пары, которое может привести к короткому замыканию в шине постоянного тока. Микроконтроллер PIC16F72 в аппаратном исполнении не имеет таких свойств. Тем не менее это может быть осуществлено благодаря использованию регулятора выдержки времени общего назначения и шести вывода.

Рисунок 4.15 – Схема работы таймер

На схеме показана частота приблизительно 7,9 кГц. Таймер 1 ведет счет вверх из 00 в 634. В начале цикла (когда таймер1=00) верхние переключатели (ШИМ1, ШИМ3, ШИМ5) меняют состояние на ВКЛ. Соответствующие выводы ШИМ-ов меняют свое состояние на ВЫКЛ. Через пять циклов выполнения инструкции дополнительный ШИМ меняется на ВКЛ. Это дает «мертвое время» в 1 мс, в течение которого микроконтроллер работает на 20 МГц. Когда счет достигает 624, все выводы меняются на ВЫКЛ. Новый рабочий цикл начинается через10 циклов выполнения инструкции.

Результат вычисления сравнивается с предыдущим рабочим циклом ШИМ. Этот результат вычитается из FF и нагружается в регистр таймера 1. Когда в таймере 1 значение становится избыточным, срабатывает подпрограмма обработки прерывания, соответственный четный ШИМ меняется на ВЫКЛ, а соответственный нечетный ШИМ меняется на ВКЛ после пяти циклов выполнения инструкции. Это сделано для всех трех пар ШИМ-ов.

Микроконтроллер PIC16F72, выбранный для управления двигателем, позволяет построить эффективную и недорогую систему управления. Эффективное управление с помощью микроконтроллера осуществляется благодаря использованию 3-фазного инвертора. Микроконтроллер PIC16F72 был выбран для управления двигателем в силу присущих ему преимуществ, имеющих особое значение для разработанной в данном проекте системы автоматического управления уточным накопителем:

Выводы

1. В качестве примера рассмотрен регулятор скорости, используемый на нитенакопителях типа ИВЕ 9007 фирмы «ИРО». Объектом управления является трёхфазный асинхронный двигатель, управляемый напряжением на статоре, установленный на накопителе. В качестве аналога рассмотрен двигатель 4А900L4У2.

2. Проведенная параметрическая оптимизация системы с ПИД-регулятором с учетом заданных ограничений, определены оптимальные значения коэффициентов регулятора kp, ki, kd.

3. На основе имеющейся информации о транзисторном преобразователе, асинхронный двигатель, преобразователе вида D/2, который преобразовывает угол поворота вала двигателя в длину нити намотанной на барабан накопителя, датчике ширины намотки были построены передаточные функции. Была выведена передаточная функция для асинхронного двигателя. Также проведен расчет параметров объекта управления и его устойчивости для разомкнутой системы.

4. Были разработаны и изображены на рисунках 4.10 – 4.12 функциональная и структурная схемы управления уточным накопителем.

5. Была разработана принципиальная схема управления в состав которой входят необходимые источники питания, микроконтроллер PIC16F72, «силовой интегрированный модуль» IRAMS10UP60A и асинхронный двигатель.

6. Была разработана программа, которая предназначена для дискретных функций и представлена в виде блок схем.