6.4. Ограничение тока и скорости

Необходимость ограничения в ИС тока, а следовательно, и момента ДПТ связана со следующим.

Во всех режимах ток (момент) не должен превышать величины, допустимой для двигателя, а также величины, при которой ускорение ИС больше предельно допустимого. В то же время, если ток, обеспечивающий требуемое ускорение в наиболее нагруженном состоянии, оказывается меньше отмеченных выше значений, целесообразно ограничить его на этом минимально допустимом уровне, что снизит динамические нагрузки ИС, увеличит ее ресурс, уменьшит нагрев двигателя.

Как известно, в системах подчиненного регулирования успешно используется так называемое последовательное ограничение регулируемых координат. Оно сводится к ограничению сигнала задания по соответствующей координате. Таковым для тока является выходной сигнал регулятора скорости (РС). Он имеет естественное ограничение, уровень которого, обычно 10 - 15 В, определяется типом используемого в РС операционного усилителя. Как правило, необходим меньший уровень, особенно если двигатель имеет запас по моменту, а проектирование датчика тока велось на максимально допустимый ток двигателя и/или на выходное напряжение менее уровня естественного ограничения РС.

Определение требуемого уровня ограничения тока (момента) базируется на подходах и соображениях, изложенных в разд. 4. Пересчет тока в сигнал задания выполняется с учетом астатизма контура тока по управлению. Для ограничения выходного сигнала РС обычно используется нелинейное сопротивление в цепи обратной связи операционного усилителя. Проектировщику необходимо разработать соответствующую схему и определить параметры ее элементов.

В случае цифрового микропроцессорного управления сигнал задания контура тока ограничивается программно.

Необходимость ограничения скорости, возникающая при использовании двигателя с запасом по скорости, при увеличении перемещения позиционных ИС против типового, базируется на соображениях, таких же, как при ограничениях тока. В результате расчетов формулируются требования к ограничению сигнала задания скорости.

Заключение

Для проверки соответствия спроектированной системы техническому заданию необходимо выполнить анализ влияния полезного груза и геометрии манипуляционного механизма на свойства настроенного контура скорости. При этом важно выявить возможные способы стабилизации этих свойств.

Кроме этого в задачи исследования входит определение фактически полученных показателей качества системы, таких как статическая точность по управлению и возмущению, перерегулирование и время переходного процесса, динамический выброс тока при стопорении, диапазон регулирования скорости. При этом важно выявить влияние на показатели качества меняющихся с изменением геометрии и загрузки манипулятора параметров исполнительной системы.

Анализ ИС проводится на математической модели в среде MATLAB. В качестве возмущающего воздействия контура скорости необходимо использовать выходной сигнал динамической модели манипуляционного механизма. Сигналы напряжения задания ИС следует формировать пропорциональными сигналам изменения скорости в типовом цикле работы манипуляционного механизма.

Для получения результатов моделирования сопоставимых с физической моделью необходимо в прямую цепь математической модели ИС поставить нелинейные элементы типа «насыщение», которые позволят ограничить выходные сигналы регуляторов и ШИП максимально допустимыми значениями.

Методика анализа, разработанной в ходе курсового проектирования ИС, обсуждается с руководителем на консультациях.

На защиту курсового проекта предоставляется пояснительная записка, лист формата А1 графической части, содержащий: техническое задание, рассчитанные параметры устройств ИС, структурную схему привода и динамическую модель манипуляционного механизма, а так же графики статических и динамических характеристик системы, полученные в результате моделирования. Для подтверждения адекватности результатов на защите необходимо продемонстрировать математическую модель в среде MATLAB.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1