книги из ГПНТБ / Корытин А.М. Синтез автоматизированного электропривода на аналоговых и цифровых вычислительных машинах

ров входного усилителя строится по аналогии с (6-18)—• (6-20) и включает три группы частных алгоритмов:

1. Вычисление выходного напряжения дифференци­ рующего звена, включающее алгоритм вычисления

[«*r([""r]n)]n ;

[И*з ([^]n)]».

3. Заключительный алгоритм синтеза относительно обобщенного сигнала соответствует (5-9) для -.m = 6 либо (5-13). Вычислительный оператор

В выражении алгоритма (6-23) коэффициенты приве­ дения постоянных времени необходимы для учета коли­ чества обратных связей при синтезе параметров входного усилителя с ограниченной структурой обратных связей. Коэффициенты приведения сигналов управления к за­ дающему каналу позволяют выполнить расчет парамет­ ров делителей напряжения цепей обратных связей.

На рис. 6-2 приведена диаграмма алгоритма програм­ мы синтеза параметров входного усилителя. Вычисли­ тельные операторы занимают несколько вертикалей. Та­ кое представление позволяет уменьшить ее графическое

изображение и дает возможность іфй составлении полной программы выбирать наиболее рациональную последовательность вычислительных операций. В целях облег­ чения определения числа ячеек, занятых под хранение вычисленных значений переменных (показаны в квадратных скобках) и постоянных коэффициентов, рядом с вы­ числительным оператором указаны символы переменных и коэффициентов. Если при последующих операциях ис­ пользуются те же переменные и коэффициенты, они на диаграмме не указываются.

На диаграмме алгоритма программы показаны прак­ тически все варианты частных подпрограмм для синтеза автоматизированного электропривода: простейший вари­ ант синтеза управляющего сигнала u„(t) по известной величине э. д. с. генератора постоянного тока при неиз­ менной постоянной времени, вариант, обобщающий сово­ купность возможных сигналов управления при постоян­ ной времени, зависящей от выходного напряжения (промежуточный и входной усилители), синтез диффе­ ренцирующего звена с постоянной дифференцирования, зависимой от входного сигнала и независимой от него. Пользуясь этими узлами, несложно составить любую диаграмму алгоритма программы синтеза как более сложную, чем приведенная обобщенная, так и более про­ стую, вырожденную. В первом случае в нее добавляется один из вариантов частных подпрограмм синтеза управ­ ляющего сигнала инерционного (или безынерционного) усилителя с соответствующими обратными связями. Во

диаграмма алгоритма оптимального управления при мо­ менте статического сопротивления, зависящем от скоро­ сти.

В соответствии с задачами синтеза параметров вход­ ного усилителя возможны три завершающих оператора, соответствующих синтезу задающего сигнала во времени, характеристики входного усилителя и вольт-амперных ха­

162

Выражение (6-24) заменяет [ы'0б]п й представляет со­ бой частный случай алгоритма (5-9) или обобщенного алгоритма (5-13) для т=\. На печать выводится теку­ щее значение времени и соответствующая ему величина и*3. При равномерном шаге синтеза достаточно фиксиро­ вать только величину сигнала управления.

Второй алгоритм — для определения параметров ха­ рактеристики входного усилителя в простейшей структу­ ре обратных связей (одна отрицательная обратная связь по напряжению) при ориентировочно выбранной посто­ янной времени Тв = const будет

Алгоритм вычислений вольт-амперной характеристики делителя напряжения базируется на двух зависимостях, вытекающих из (3-7) и (3-8). Вольт-амперная характе­

Для синтеза вольт-амперной характеристики гі дели­ теля напряжения, к которому подключена нагрузка, ал­ горитм имеет вид:

В (6-26) и (6-27) напряжение на канале управления приводится к истинному значению с помощью коэффици­ ента приведения ky.3 и к току путем деления напряжений на сопротивление канала управления гу . На печать вы­ водятся значения левых частей этих уравнений, а также

(и-т^-) и

164

Символы вычислительных операторов будут:

(6-28)

здесь совмещены вычисление тока, напряжения и

ство вольт-амперных характеристик, из которого удобно выбирать наиболее удачно реализуемую с помощью ти­ повых характеристик нелинейных элементов.

Рассмотрим в качестве примера синтез автоматизиро­ ванного электропривода, структурная схема которого приведена на рис. 3-8, а характеристики элементов и па­ раметры схемы даны в примере 3-1. Решение отыски­ вается в виде u*a(t)- Момент статического сопротивления постоянный. Вычисления ілЯ0, ег , цг , а также цп .г выпол­ няются по указанным выше алгоритмам. Вычисление на­ пряжения на выходе МУ осуществляется по (5-9) либо (5-13) при т=\, Тм = 0. Тогда

Так как синтез выполняется относительно одной за­ дающей обмотки (постоянная времени в пределах рабо­ чего участка характеристики входного МУ величина по­ стоянная) , то необходимо определить

165

где а н — коэффициент делителя напряжения цепи обрат­ ной связи по напряжению.

На рис. 6-3 приведена диаграмма алгоритма програм­ мы синтеза, полученная в результате упрощения общей

диаграммы (рис. 6-2) и замены вычислительного блока для Мс и kew.

Печать

Рис. 6-3. Диаграмма алгоритма программы синтеза параметров входного усилителя привода рис. 3-8,

166

•Синтез промежуточного усилителя выполняется отно­ сительно параметров нелинейных делителей напряжения каналов управления и характеристики усилителя (в слу­ чае работы этого усилителя в режиме регулятора тока). Так как ип=и"п может оказаться синтезируемой величи­ ной, ее следует выводить на печать. Начальный узел диаграммы алгоритма остается таким же, каким он по­ казан на рис. 6-2, затем вычисляется а"ъ по алгоритму

(5-10) для т = 5 либо по (5-12) для kx = ki = Q и / е 2 = — 1 .

Общий алгоритм для структурной схемы электропривода (см. рис. 1-2) включает (6-'21), по которому выбирают приращение «"„ на предыдущем интервале синтеза и фиксируют [«" В]Я- І, п-2 либр пользуются последовательным приближением переменной по вычисленной величине {и"в]п. В первом случае необходимо выбирать малую ве­ личину іД'4 во втором—усложнять программу. И один и другой варианты примерно равноценны и приводят к из­ лишним затратам машинного времени. С точки зрения расхода ячеек, первый оказывается более предпочтитель­ ным. В общий алгоритм синтеза параметров промежу­ точного усилителя входят следующие операторы для вы­ числения функций:

l « * r ( [ " " r l n ) ] n ;

[Т, ( [ " ' B ] n - , ) k ;

W\ ( [ " ' » ] » ) ] n -

В приведенной системе вычисление и'в связано с оп­ ределением сигнала автономной обратной связи по вы­ ходному напряжению промежуточного усилителя и по­ стоянной времени, зависящей от расчетной переменной. Обе величины рекомендуется выбирать по предыдущему значению переменной, чтобы не усложнять программу. Заключительный алгоритм синтеза имеет следующий вы­ числительный оператор:

[И'в(["'р]п-і' ["*а]п. [И*и]п. 1"Ми. [ И * а ] п . ["*г]п.

(6-34)

[""в (["'*]«)]„.

167

В полученном алгоритме постоянная времени приве­ дена к обобщенному значению, и в объем памяти не следует включать коэффициенты приведения постоян­ ных времени обмоток, так как их число сохраняется неизменным.

Печать

яяо)]п

*»)]-

/> Ыи)]п

Т

Рис. 6-4. Диаграмма алгоритма программы синтеза парамет­ ров промежуточного усилителя,

Выходной алгоритм состоит из группы алгоритмов гибкой обратной связи (6-18), группы алгоритмов опре­

за параметров промежуточного усилителя относительно

связи по напряжению усилителя). Вычислительный опе­ ратор имеет вид:

В алгоритм (6-35) коэффициенты приведения сигна­ лов вводятся для расчета физических параметров вольтамперных характеристик по алгоритмам (6-26) и (6-27), соответственно операторам (6-28) и (6-29).

На рис. 6-4 приведен узел диаграммы алгоритма про­ граммы синтеза параметров промежуточного усилителя, исключающий начальный этап расчета, оканчивающий­ ся вычислением ип. Эта переменная выведена на печать, так как в процессе синтеза может оказаться необходи­ мым рассчитать характеристику промежуточного усили­ теля. На диаграмме не показан заключительный узел, сохраняющий свой прежний вид. Диаграмма рис. 6-4 представлена в классическом виде и не обладает пре­ имуществами диаграммы рис. 6-2. В последней имеется возможность выполнять синтез при вырожденной струк­ турной схеме электропривода, получаемой при исключе­ нии любого из вычислительных операторов, расположен­ ных в несколько "столбцов, а также выбор любого ва­ рианта при составлении программы. В диаграмме рис. 6-4 предписана последовательность вычислительных операций, и исключение каждой из них приводит к не­ обходимости оговаривать перерыв в диаграмме про­ граммы. За диаграммой рис. 6-2 сохраняется также на­ глядность потока информации при выполнении синтеза по типовым подпрограммам алгоритмов (5-12) и (5-14). Такой наглядности классическая диаграмма рис. 6-4 лишена.

Синтез характеристики промежуточного усилителя по предварительно выбранному его типу и известной по­ стоянной времени выполняется по переменным « и и и'п.

169

Последняя рассчитывается по следующему выражению:

И'п = "*з.п - " Ѵ ч ( U ? . ) n + 7 Л Ц ° " - ; " ( " - ' ) , (6-36)

где 7"*п = Гп(/г*з.3 + й*т .п.з)—приведенная постоянная вре­ мени задающей обмотки и обмотки промежуточной от­

более простым вариантом уточнения будет повторе­ ние расчета с новыми значениями переменных. Однако при близком сов­ падении этих приращений повторный расчет будет нецелесообразным, так как он потребует повто­

рения описанных операций после первого уточнения, «ели будет иметь место значительное расхождение рас­ четных величин.

Î70