Литература

1. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. «Защита информации в компьютерных системах и сетях». М.: «Радио и связь», 1999.

2. Menezes A. «Handbook of Applied Cryptography», CRC Press, 1996.

3. Сван Т. «Освоение Turbo Assembler». К: «Диалектика», 1996.

Липецкий государственный технический университет

УДК 621.313

А. И. Зайцев, И. А. Чуриков

РЕВЕРСИВНЫЙ МОДУЛЯТОР (ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР)

НА БАЗЕ КОМПЕНСИРОВАННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Для сварки материалов, имеющих на поверхности прочную оксидную пленку, обеспечение температуры плавления самого материала достигается посредством знакопеременного тока. В этом случае обеспечивается высокая стабильность горения дуги, вследствие высокой скорости перехода тока через ноль, без применения специальных стабилизирующих устройств. Кроме того, при сварке малых толщин снижается вероятность прожога, так как при прямоугольной форме амплитудное значение сварочного тока равно его действующему значению. Напряжение холостого хода источника может быть снижено до 45 - 50 вольт. Дополнительное высоковольтное устройство (осцилятор) необходимо только для первоначального зажигания дуги без касания электрода.

В докладе приводится функциональная блок-схема устройства для сварки прямоугольным переменным током. Регулировка сварочного тока осуществляется изменением угла управления силовых вентилей. Первоначальное зажигание сварочной дуги производится осцилятором, включенным через согласующий трансформатор последовательно в сварочную цепь, который после зажигания дуги автоматически отключается. Подача защитного газа, начало и окончание процесса сварки и регулирование сварочного тока в процессе сварки может производиться управляющими органами, выведенными в ножную педаль, либо от микропроцессорной схемы управления.

Схема управления должна обеспечивать регулировку частоты сварочного тока, причем, можно регулировать в пределах периода соотношения длительностей прямого и обратного полупериодов. Благодаря чему появляется возможность без применения специальных мероприятий либо подавлять постоянную составляющую (симметричный меандр) сварочного тока, либо устанавливать ее нужной величины.

Ранее подобные модуляторы образовывались из двух самостоятельных выпрямителей, питающихся от разных вторичных обмоток трехфазного трансформатора, токи которых поочередно коммутируются вспомогательными тиристорами, включенными в цепь постоянного тока этих выпрямителей. Подобные модуляторы могут найти применение в мощных гальванических установках, где требуется реверс тока.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

И. А. Чуриков

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА

(ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР)

Для питания сварочной дуги может быть использован полупроводниковый преобразователь частоты, построенный по схемам последовательных инверторов с частотно-импульсным регулированием тока сварочной дуги [1,2]. С целью уменьшения потерь в силовых вентилях необходимо отдавать предпочтение схемам, в которых коммутация осуществляется на стороне первичного напряжения источника питания. В наибольшей степени более высокому коэффициенту полезного действия преобразователя в целом отвечают две схемы: последовательный (резонансный) инвертор со звеном постоянного тока; последовательный (резонансный) инвертор без явного звена постоянного тока на базе управляемого реверсивного преобразователя.

Анализ работы и синтез элементов последовательного резонансного инвертора можно произвести, воспользовавшись методом основной гармоники [3].

Выходное напряжение первой гармоники определяется заменой двухполярной импульсной кривой синусоидой

,

где - амплитуда первой гармоники;

 - выходная угловая частота;

Е - среднее значение напряжения источника питания.

Действующее значение первой гармоники напряжения

.

Связь действующего значения выходного тока I_н со средним значением тока, потребляемого от источника питания

.

Баланс активной мощности преобразователя

.

Подставив I_Н, находим связь действующего значения напряжения на нагрузке с действующим значением первой гармоники напряжения инвертора

.

Ток нагрузки I_Н совпадает по фазе с напряжением U_Н(1) и определяется активным сопротивлением нагрузки R_Н

.

Напряжение на нагрузке может быть также определено по выражению

.

При резонансе напряжение на индуктивности нагрузки и дополнительной индуктивности L_ДОП в случае изменения частоты собственных колебаний контура всегда будет равно напряжению на конденсаторе, находящемуся с ним в противофазе. Для модулей этих напряжений будет справедливо равенство

.

Из данного условия находим связь этих параметров

,

откуда

.

Литература

1.Забродин Ю. С. Узлы принудительной коммутации тиристоров. М.: Энергия, 1974.

2. Dawidzink J. Resonat Pole Convertor. - 1 Международная (12 Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу. - С. П., 1995.

3. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1982.

ЗАО Воронежтяжмехпресс

УДК 62-83-52

А. В. Романов, Д. И. Чуриков

К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ ТИПА ПРИВОДА

ВИНТОВОГО ПРЕССА

В отечественной промышленности для горячей и холодной штамповки применяются винтовые прессы с различными типами приводов, которые обеспечивают получение высокоточных, сложных по форме и экономичных заготовок. Обычно винтовой пресс выбирают на основе двух характеристик: номинального усилия и эффективной энергии удара. При этом не в полной мере учитывается скорость рабочей части пресса в момент удара о поковку. Установлено, что скорость деформации влияет на точность штамповки, поэтому задача выбора типа привода по критерию быстродействия весьма актуальна. Основным циклом работы винтового пресса является период разгона рабочих частей, в течение которого рабочие части машины, разгоняясь, накапливают заданную кинетическую энергию, которая затем затрачивается на штамповку. При типовом входном воздействии X(t)=1(t) эталонная переходная характеристика пресса S(t) = K_эт*t, где t – время, с. Поскольку К_эт всегда больше коэффициента К в реальной системе, то график эталонного переходного процесса будет круче графика реального переходного процесса [1].

Наименьшее отклонение скорости рабочих частей от эталонного значения имеет винтовой пресс с гидравлическим приводом – 6%; у электрического привода – 66%, у фрикционного – 82%. Для уменьшения этого отклонения у электрических и фрикционных прессов необходимо увеличение мощности электродвигателя главного привода в 2-3 раза. Для фрикционного пресса это невозможно, так как необходимо соответственно увеличивать усилие прижатия диска к маховику, что ограничивается допустимым давлением материала фрикционных обкладок маховика. Кроме того, механический привод характеризуется низким КПД, невысокой скоростью ползуна (0,6–0,7 м/с), имеет ряд других конструктивных, технологических и эксплуатационных недостатков [1].

Реализацию присущего электрическим приводам высокого быстродействия и улучшение переходных характеристик винтовых прессов, проектируемых на их основе, возможно при применении специализированных электродвигателей, допускающих высокую кратность пускового тока (в 3–7 раз), и разработке специальных энергосберегающих алгоритмов управления на базе современной микропроцессорной техники.

Литература

1. Бочаров Ю.А. Винтовые прессы. М.: Машиностроение, 1976. 176 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

В. М. Гришаев, А. Н. Селезнёв

СИНТЕЗ ЛИНЕЙНОГО ИНТЕРПОЛЯТОРА ПО МЕТОДУ

ОЦЕНОЧНОЙ ФУНКЦИИ

Интерполятор – специализированное вычислительное устройство программного управления электроприводами станков и роботов. Линейный интерполятор предназначен для формирования координат перемещения резца станка с ЧПУ между двумя точками плоскости по линейному закону. Существует несколько способов построения интерполяторов. Один из них – это формирование координат по методу оценочной функции и в зависимости от знака функции производится шаг по X, либо шаг по Y. После этого рассчитывается оценочная функция в новой точке, и так до тех пор, пока текущие координаты не совпадут с конечными.

Разработанная прикладная программа Linterpol написана на языке C++ Builder 4.0 и скомпилирована для IBM-совместимых компьютеров с операционной средой Windows 95 и выше. Она предназначена для расчета координат и иллюстрации линейного перемещения и может применяться в учебных задачах при изучении соответствующего курса. В программу заложен алгоритм интерполяции по методу оценочной функции. Основные функции программы Linterpol: расчет и вывод координат при заданных начальных и конечных условиях; построение графика перемещения в виде последовательности стрелок; увеличение и уменьшения выделенной пользователем области рисунка; вывод графика на печать; сохранение графика на диске в формате BMP. Графический интерфейс программы разделен на несколько областей: область ввода начальных, конечных координат и шага; область вывода результатов расчета; область построения графика; область управляющих кнопок. Все управляющие функции программы продублированы клавишами и пунктами основного меню.

Для проведения расчета в программе необходимо ввести начальные и конечные координаты X, Y в дискретах или, если необходимо, в миллиметрах, для чего нужно ввести величину шага одной дискреты. При нажатии на кнопку “Старт” программа начнет расчет и построение графика. Остановить расчет можно кнопкой “Стоп”. По окончании расчета пользователь может увеличить или уменьшить график с помощью выделения соответствующей области рисунка, или с помощью кнопок “Увеличить”, “Уменьшить”. Вернуть первоначальный масштаб можно нажатием на кнопку “Возврат”. Вывод графика на печать и сохранение на диске осуществляется выбором соответствующего пункта меню “Файл”.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

В. Е. Букатова, Д. В. Петренко

АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Существовавшая до недавнего времени электроника не могла удовлетворить сегодняшние потребности рынка. Однокристальные микроконтроллеры со встроенными функциями управления двигателями не обладали мощной вычислительной способностью и не могли реализовывать сложные алгоритмы управления (бездатчиковое управление, векторное управление), требуемые потребителем. С другой стороны, мощные вычислительные процессоры (RISC или DSP), способные выполнить расчет необходимых алгоритмов управления, не обладают интегрированными периферийными устройствами, позволяющими осуществлять эффективное управление электродвигателями (аналого-цифровыми преобразователями, ШИМ-генераторами и т.п.). Для построения систем управления на базе мощных вычислительных процессоров необходимо было дополнительно устанавливать недостающие периферийные устройства, поэтому системы управления, построенные на базе мощных вычислительных процессоров, не подходят для массового рынка бытовой техники и недорогих промышленных приводов. В последнее время на рынке появилась элементная база, которая позволяет создавать недорогие системы управления электроприводами, удовлетворяющие современным требованиям. Фирма Analog Devices предложила потребителям семейство DSP-микроконтроллеров ADMCххх, предназначенное для эффективного управления современными электроприводами.

Основным отличием DSP от обычного процессора является высокая скорость выполнения операций типа X=AB+C (за один такт). Как известно, алгоритм управления электрическим двигателем преимущественно состоит из арифметических операций умножения и сложения, а, следовательно, применение DSP в системах управления электроприводами крайне целесообразно. На данном этапе развития микропроцессорной техники, ведущие фирмы производители DSP выпустили ряд специализированных для электропривода DSP , которые содержат в своей структуре помимо стандартных для любого микропроцессора блоков (АЛУ, ППЗУ, контроллеры прерываний, и пр.) блоки, обеспечивающие управление силовым преобразователем (ШИМ модулятор), сбор информации о состоянии системы (АЦП, Encoder ), и т. д. Это позволяет данным системам управления полностью соответствовать современным требованиям к микроконтроллерам.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313.333:62-83

В. М. Гришаев, А. В. Кайдашов, В. Н. Богатищев

Синтез эллиптического интерполятора по методу оценочной функции

При обработке деталей на станках с ЧПУ электроприводы подач осуществляют взаимное перемещение инструмента и заготовки по кривым – траекториям. Программа обработки детали описывает движение центра инструмента, который может быть разложен на отрезки прямых, дуг, или кривых высшего порядка. Контур детали разбивается на геометрические элементы по критерию заданной точности. Поскольку до 94% контуров в машиностроении состоит из дуг окружностей и отрезков линий, то этими элементами аппроксимируют все множество реальных траекторий.

Интерполяторы преобразуют информацию управляющих программ о геометрическом элементе в управляющие воздействия на электропривод – единичные перемещения рабочего органа параллельно осям координат h_Y, h_Х и h_Z, либо приращения к этим координатам _Х , _Y , _Z.

Для дальнейшего использования в учебном процессе по курсу «Системы программного управления» была написана программа плоской круговой и эллиптической интерполяции, основанная на методе вычисления оценочной функции (ОФ). Достоинством такого метода является возможность выбора ОФ, позволяющей в ряде случаев использовать в алгоритмах, реализующих метод, только операции сложения и вычитания. Отсутствие операций умножения, деления, вычисления тригонометрических функций заметно повышает быстродействие и упрощает алгоритм.

В разработанной программе предусмотрено любое изменение положения окружности (эллипса) в декартовых координатах, а также предусмотрены переключатель направления обхода эллипса и поле ввода шага (по умолчанию шаг равен 1).

Координаты точек рассчитываются автоматически и предлагаются пользователю, но их можно изменить вручную. В случае ввода неверных начальных или конечных данных, в программе предусмотрено два варианта защиты. Это ограничение допустимого числа расчетных точек до 5000, и, в случае непопадания интерполятора в конечную точку, введен квадрат погрешностей размером 1/2 шага интерполяции.

Вывод результатов осуществляется в виде таблицы или графика.