Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.72 Mб
Скачать

 

 

•Ш—1

 

 

ke<Dn

= •

Pn-i (Ддіп-і))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7-14)

Объем вычислительных операций и занятых под хра­

нение

информации ячеек сохраняется

таким

же, как и

в § 6-2. Общий недостаток расчетов

по этим

соотноше­

ниям состоит в том, что приходится вычислять кинети­ ческий или статический передаточный коэффициент.

Можно

эту операцию осуществить предварительно и

вводить

зависимости

р * ( £ и ) ,

ß(Ea)

или

характеристику

вход — выход системы

Ел,и)

и выполнять расчет пере­

даточных коэффициентов по алгоритмам

 

B * B _ 1

= f J e ' 1 < n - ' > - £ n ( n - 2 )

g

р

£ . ( „ - , )

В обоих случаях затрачиваются ки для выполнения вычислений. сообразен анализ по алгоритму

2 " * ( " < ( п - , ) )

1=1

дополнительные ячей­ В связи с этим целе­

(7-15)

где первое слагаемое правой части представляет собой характеристику вход — выход системы.

Здесь не обязательно приводить сигналы к каналу отрицательной обратной связи по выходной координате. Как видно, (7-15) является предпочтительным для ана­ лиза, однако точность расчета оказывается ниже, чем при расчетах по (7-14) и особенно по (7-13), так как

погрешность при определении величины

, ,

— - зна-

f

1 і> (n-l)

чительно меньшая при большей разности между ßV - i)

и ß*(n-2), чем при определении Еи[Еицп-і)]

и Еи[Еицп-2)].

Поэтому реализация (7-15) требует перехода

на мень­

шую величину шага расчета Ді/я-#о.

системы

автома­

Алгоритм анализа для обобщенной

тизированного электропривода при наличии одной внеш­ ней отрицательной обратной связи по выходной коорди-

201

нате (напряжению преобразователя) имеет вид:

и'ви = " " * 3 "*т (/ я Яо)' — »*н

{Umy,

 

 

У- 'вП Î В7і)>

 

 

 

 

"*э.п =

Г(и"вп);

 

 

 

 

u ' a n == ы * з .un "*т .п (^я^о)п;

J

(7_

16)

Едп =

= f (u'nn)>

 

 

 

 

^ип = = Диті

 

(Лі^?о)тіі

 

 

 

 

ke<Bn =

-^ип (/я^о)п-

 

J

 

 

где и'в)—характеристика

вход — выход

входного

усилителя с учетом влияния

жесткой

автономной обрат­

ной связи; Еп'ъ)—эквивалентная

 

характеристика

вход — выход источника

регулируемого

напряжения

и

промежуточного усилителя, охваченного жесткой обрат­ ной связью.

Выбор фиксированного значения аргумента механи­ ческой характеристики однозначно определяет величину и*т и ы*т.п в конце интервала расчета. Первое соотно­ шение (7-16) свидетельствует о том, что для условия соблюдения точности в конце интервала расчета необ­ ходимо иметь информацию о величине Uim, в то время как при расчете можно располагать только значением £Лі(п-і). Поэтому возможны два варианта анализа.

Первый вариант для повышения точности расчетов требует уменьшения шага до величины, при которой су­ щественное изменение С/и в пределах шага расчета исключается. Выбор такого шага выполняется путем последовательного решения для одних и. тех же пара­ метров. Выполняется расчет по выбранному шагу, затем последний делится пополам и выполняется следующий расчет. Полученные характеристики сравниваются; при их расхождении на величину, недопустимую по задан­ ной точности, выполняются новое деление шага расчета и новый расчет, который сравнивается с предыдущим. Деление шага и расчет осуществляются до тех пор, пока не удовлетворяется заданная точность.

Второй путь состоит в выборе достаточно большого шага расчета и уточнения величины £/„ для конца интер­ вала, пока разность между предварительно выбранным значением напряжения (в начале текущего интервала), подставленным в первое уравнение (7-16), и результа-

202

том

 

вычислении

по

ше­

[і„/ід]п(я)

стому соотношению (7-16)

 

 

не станет меньше некото­

 

I

рой

наперед заданной по­

 

 

Л

грешности

е.

 

 

 

 

 

Диаграмма

алгоритма

 

программы

анализа с вло­

[u%(V„)]n-t

женным

циклом

провер­

~~т~

ки

 

заданной

точности

 

 

 

приведена

на

рис.

7-5.

 

 

Она

 

является

 

универ­

 

X

сальной, так как при ма­

 

 

лом

 

шаге расчета провер­

~

п г -

ка

точности исключается

и расчет выполняется без

 

 

участия

внутреннего цик­

 

11

ла.

Анализ на

ЦВМ вы­

 

полняется в один этап.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

7-3. РЕЗУЛЬТАТЫ СИНТЕЗА

 

Hin

ПАРАМЕТРОВ НА АВМ И ЦВМ

 

 

 

Сравнительная

оценка

ре­

[ЕиМ)]т

зультатов

синтеза

с

примене­

Z T Z

нием

вычислительных

машин

обоих

классов возможна

при

 

 

накоплении

большого

числа

 

 

расчетов.

 

 

 

 

 

 

~

г

 

На ЦВМ «Минск-22» был

выполнен

расчет входного

сиг­

 

 

нала

и3

для электропривода

инп-*-ии{п-1)

(структурная схема рис. 3-8,

 

 

параметры в примере 3-1). При

 

 

синтезе осуществлялась

кусоч­

 

Да

но-линейная аппроксимация ха­

 

рактеристик

машин

и

аппара­

 

 

тов

 

схемы

в

соответствии

 

 

с расчетами

на АВМ.

Резуль­

 

 

таты

синтеза

одного из

режи­

Нет

мов — разгона

при

рациональ­

 

ном

законе

управления — при­

 

ведены

на

рис.

7-6.

Пунктир­

 

ной

линией

показаны

диаграм­

Спіоп

мы,

построенные

по

результа­

там

расчета

на

АВМ,

сплош­

 

ной

линией — по

 

результатам

Рис. 7-5. Диаграмма алгоритма

синтеза

на

ЦВМ.

Результаты

программы анализа систем авто­

расчета на АВМ в виде осцил­

матизированного электропривода

лограмм

приведены

на

рис.

на ЦВМ.

203

3-16,a. Как следует

из

их

рассмотрения,

наиболее

существенные

различия относятся

к началу перехода

привода от одного

режима

к другому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реализация идеального рационального закона управления при

инерционных

элементах

в канале

управления

возможна лишь в слу­

чае создания

в начальный

момент

практически

неограниченной фор-

сировки. При расчетах

на ЦВМ не было

наложено ограничений на

 

 

 

 

 

 

 

 

выходные

напряжения

и вход­

 

 

 

 

 

 

 

 

ные

сигналы

генератора,

бло­

"J

 

 

 

 

 

 

 

ка

выпрямителей

и

суммирую­

 

 

 

 

 

 

 

щего

МУ.

В

соответствии

 

 

 

 

 

 

 

 

с

этим

 

следовало

ожидать

f\

 

 

 

 

 

 

 

возрастания

до

бесконечности

 

 

 

 

 

 

 

задающего

сигнала • в

течение

 

 

 

 

 

\

 

 

первого

шага

расчета,

снятие

 

 

 

 

 

I г

 

форсировки системы путем из­

 

 

 

 

 

t

менения

полярности

сигнала в

 

 

 

 

 

 

 

течение

второго

шага

расчета,

0,1

 

0,2

0,3

 

0,5 0,6 c

после чего

процесс

управления

 

 

 

 

 

 

 

 

должен

был установиться. Рас­

 

 

 

 

 

 

 

 

чет

 

полностью

 

воспроизвел

 

 

 

 

 

 

 

 

описанные

физические

процес­

 

 

 

 

 

 

 

 

сы. Так как шаг синтеза был

 

 

 

 

 

 

 

 

принят равным 0,001 с, график

 

 

 

 

 

 

 

 

начального участка на рис. 7-6

Рис. 7-6.

Временные

диаграммы

приведен

условно

(бросок

на­

пряжения

до

1 800

В,

измене­

задающего

напряжения

в режиме

ние

полярности

до — 1 200

В,

разгона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

установление 3,1 В по истече­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нии 0,03 с ) .

 

 

 

 

 

Очевидно,

возможностями

воспроизвести

физическую

картину

АВМ не располагает, во-первых, в связи с насыщением 'операцион­

ных

усилителей при

напряжении, незначительно

превосходящем

100 В, во-вторых, в связи с погрешностями блоков

дифференцирова­

ния,

особенно

высокими при быстропротекающих переходных процес­

сах;

в-третьих,

из-за

ограничения допустимой частоты машины. Эти

обстоятельства объясняют существенное различие результатов при переходе привода из одного режима в другой.

Сравнение результатов расчета на остальных участках свиде­ тельствует о достаточно близком совладении расчетов, несмотря на

существенное различие классов машин

(ЦВМ высокого класса и

одна .из простых

аналоговых .машин типа

М-НБ-'l).

Расчет динамических характеристик по синтезированным зави­

симостям u3(t),

выполненным на ЦВМ

и АВМ, показывает, что

отличие касается исключительно участков перехода от .установивше­ гося режима к неустановившемуся, и наоборот. В остальном динами­ ческие характеристики близки к заданным.

Известный интерес представляет сравнение результатов синтеза на ЦВМ типа «Проминь» и АВМ общего применения, например ти­ па МНБ-1. Расчет выполнялся для электропривода высокоскоростно­

го лифта по системе трехобмоточный

генератор—двигатель. Управ­

ление

осуществляется с ограничением

первой и второй производных

(см.

кривую 1 рис. 7-7). В

схеме

применены: генератор П-10'l,

90 кВт; 230 В; 391 А двигатель

МПЛ-55/106, 65 кВт; 220 В; 325 А.

Синтез выполнялся относительно напряжения обмотки независимого

204

Рис.

7-7. Временные зависимости переменных

 

в системе трехобмоточный

генератор—двигатель.

 

возбуждения. На рис. 7-7 (кривая 3)

представлено

напряжение

воз­

буждения при

отключенной обмотке

положительной

обратной

связи

по напряжению. Кривая 4 показывает, как должно изменяться на­

пряжение

возбуждения

при включенной

обмотке положительной

обратной

связи

по напряжению для

реализации

заданного (кри­

вая /) закона управления.

 

 

 

Аналогичные

расчеты

выполнены

на

АВМ

типа МНБ-1. На

рис. 7-8 приведены графики изменения напряжения возбуждения при

отключенной обмотке напряжения (кривая / — расчеты

на АВМ;

кривая 2 — расчеты на ЦВМ). Сравнение свидетельствует

о близком

совпадении результатов. Большее расхождение относится к заклю­ чительному этапу расчета. В обоих случаях наложены ограничения роста э. д. с. генератора вследствие насыщения машины. Погреш­ ность следует отнести за счет ошибки блока дифференцирования •и можно, считать следствием превышения на отдельных участках ча­

стотной

характеристики

аналоговой

машины.

 

 

 

 

 

 

 

В щ

 

/

 

 

 

 

 

80

 

 

Рис. 7-8.

Временные диаграммы

 

 

 

hO

 

 

 

изменения

напряжения возбуж­

 

 

 

 

 

 

 

 

дения при

введенной

положи­

 

О

/

г

3 4

тельной

обратной связи

по на­

-40

 

пряжению.

 

 

 

 

 

-80

Л

 

-120

 

205

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Андреев В. П., Сабинин Ю. А. Основы электропривода. М. — Л., Госэнергоиздат, 1963.

2.Анхимюк В. Л., Ильин О. П. Автоматическое управление электроприводами. Минск, «Высшая школа», 1-965.

3.Архангельский В. И. Бесконтактные схемы управления элек­ троприводами реверсивных прокатных станов. М. Л., Госэнерго­

издат, 1960.

4.Архангельский В. И. Оптимальное и рациональное управле­ ние металлургическими электроприводами. — «Электромашинострое­

ние и электрооборудование», 1966, вып. 4.

5.Архангельский В. И. Автоматизация реверсивных электропри­ водов. Киев, «Техника», 1966.

6.Бардачевский В. Т., Кишко Р. С. Формирование трапециевид­ ной диаграммы тока при переходных процессах в реверсивной систе­

ме

генератор — двигатель. — «Электричество», 1965,

10.

 

 

7. Баховец Б. А., Лыщинский Г. П. О синтезе линейных систем

управления. — «Известия Сибирского

отделения

АН

СССР», 1962,

1.

 

 

 

 

 

 

 

8. Башарин А. В. Расчет динамики и синтез нелинейных систем

управления. М. Л.,

Госэнергоиздат,

1960.

 

 

 

 

 

9. Башарин А. В., Голубев О. Н., Копперман В. Г. Примеры рас­

четов автоматизированного электропривода. Л.,

«Энергия»,

1972.

 

10. Беллман Р.

Динамическое программирование.

М.,

Изд-во

иностр. лит., 1960.

 

 

 

 

 

 

 

11. Борцов Ю. А., Суворов Г. В. Методы исследования динами­

ки

сложных систем

электропривода. М., «Энергия»,

1966.

 

12.Бычков В. П. Электропривод и автоматизация, металлургиче­ ского производства. М., «Высшая школа», 1966.

13.Ганулич А. К. Электронные моделирующие устройства.

М.Л., Госэнергоиздат, 1961.

14.Гнеденко Б. Б., Королюк В. С, Ищенко Е. Л. Элементы про­ граммирования. Ф., Физматгиз, 1961.

15.Голован А. Т. Основы электропривода. М. Л., Госэнерго­

издат, 1959.

16.Голембо 3. Б. Применение методов кибернетики в электро­ технике. М. Л., Госэнергоиздат, 1966.

17.Демидов Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной мате­ матики. М., «Наука», 1970. -

18.Денис Дж . Б. Математическое программирование и электри­ ческие цепи. М., Изд-во иностр. лит., 1961.

19.Зеленое А. Б., Тертичников В. Н., Гулякин В. Г. Электро­ привод механизмов прокатных станов. М., Металлургиздат, 1963.

20.Зильберман Б. 3. Моделирование электроприводов. М. Л.,

Госэнергоиздат, 1962.

206

21.Зимин В. А. Электронные вычислительные машины. М., Машгиз, 1962.

22.Каган Б. М., Тер-Микаэлян Т. М. Решение инженерных за­ дач на цифровых вычислительных машинах. М., «Энергия», 1964.

23.Карнюшин Л. В. О рациональных законах движения элек­ тропривода при повторно-кратковременном режиме работы. — «Элек­ тричество», 1957, № 6.

24.Ключев В. И. Автоматизация реверсивных электроприводов (подъемно-транспортные машины). М., «Энергия», 1966.

25.Коган Б. Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирова­ ния. М., Физматгиз, 1963.

26.Костюк О. М., Ануреев Ю. П., К теории синтеза систем авто­ матического регулирования с переменной структурой. — В кн.: Про­ блемы технической электродинамики. Киев, «Наукова думка», 1969, вьш. 21.

27.Корытин А. М. Синтез систем автоматизированного электро­ привода для общепромышленных механизмов. — «Труды IV Всесо­ юзного совещания по автоматизированному электроприводу», М., «Энергия», 1966.

28.Корытин А. М. Обобщенный алгоритм синтеза систем авто­

матизированного электропривода. — «Материалы научной

сессии, по­

священной 50-летию Одесского политехнического ин-та»,

1968.

29. Корытин А. М. Аналоговый метод анализа автоматизирован,

иого электропривода в статике и синтез

параметров задержанных

обратных связей. — «Электротехника», 1969,

№ 1.

 

30. Корытин А. М. Аналоговый метод синтеза параметров внеш­

них обратных связен автоматизированного

электропривода в стати­

ке.— «Изв. вузов. Электромеханика», 1969,

№ 4.

 

31.Корытин А. М. Аналоговый метод синтеза параметров кана­ лов усиления промежуточных усилителей. — «Известия вузов. Энер­ гетика», 1969, № 7.

32.Корытин А. М., Радимов С. Н. Синтез параметров цепей не­ линейного самовозбуждения управляющего усилителя. — «Электро­ техника», 1969, № 8.

33.Корытин А. М. Применение ЦВМ для расчета статических режимов автоматизированного электропривода. — «Известия вузов. Энергетика», 1969, № 11.

34.Корытин А. М. Запись исходных переменных при синтезе параметров автоматизированного электропривода на АВМ. — «Элек­ тромашиностроение и электрооборудование», 1970, вып. 9.

35.Корытин А. М. "К выбору типа вычислительной машины при синтезе параметров автоматизированного электропривода. — «Изве­ стия вузов. Энергетика». 1971, № 2.

36.Красовский H. Н. К теории оптимального регулирования. — «Автоматика и телемеханика», 1957, т. ХѴШ, № 11.

37.Мили В. Э. Численное решение дифференциальных уравне­ ний. М., Изд-во иностр. лит., 1955.

38.Неймарк В. Е. и др. Синтез быстродействующих систем

управления вентильным электроприводом. — «Электричество», 1967,

4.

39.Петров Ю. П. Оптимальное управление электроприводом.

М.— Л.. Госэнергоиздат, 1961.

40.Понтрягин Л. С. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М., «Физматгиз», 1961.

207

41.Пышкало В. Д., Акимов Л. В, Шамрай В. П. Оптимальные по быстродействию промышленные электроприводы. М., «Энергия», 1967.

42.Розонэр Л. И. Принцип максимума Л. С. Понтрягина в тео­

рии оптимальных систем. — «Автоматика и телемеханика», 1959,

т.XX, № 10—12.

43.Розенман Е. А. Об оптимальных переходных процессах в си­ стеме с ограниченной мощностью. — «Автоматика и телемеханика»,

т.XVIII, 1957, № 6.

44.Сандлер А. С. Электропривод и автоматизация металлоре­ жущих станков. М., «Высшая школа», 1972.

45.Святославский В. А. О синтезе систем оптимального управ­

ления электроприводами постоянного тока. — «Электричество», 1965,

8.

46.Сиротин А. А. Автоматическое управление электропривода­ ми. М., «Энергия», 1969.

47.Слежановский О. В. Электропривод реверсивных станов го­ рячей прокатки. М., «Металлургиздат», 1961.

48.Слежановский О. В. Реверсивный электропривод постоянно­ го тока. М, «Металлургиздат», 1967.

49. Соколов M. М., Терехов В. М., Ключев В. И. Ограничение ускорения в электроприводах скоростных лифтов. — «Электриче­ ство», 1962, № 3.

50.Соколов M. М., Терехов В. М. Приближенные расчеты пере­ ходных процессов в автоматизированном электроприводе. М., «Энер­ гия», 1967.

51.Соколов M. М. Автоматизированный электропривод общепро­ мышленных механизмов. М., «Энергия», 1969.

52. Хамитов Ш. Ш. К вопросу определения, оптимальных диа­ грамм тока двигателя постоянного тока. — «Доклады АН СССР»,

1959, т. 124, № 2.

53. Холменок П. Н. Синтез систем автоматизированного регули­ рования, близких к оптимальным, путем скачкообразного изменения обратной связи. — «Межвузовский сб. трудов Зап.-Сиб. совета по координированию и планированию науч.-исслед. работ», 1965, вып. 4.

54. Чиликин М. Г. Общий курс электропривода. М., «Энергия»,

1971.

55.Чистов В. П., Бондаренко В. И., Святославский В. А. Опти­ мальное управление электрическими приводами. М., «Энергия», 1968.

56.Чичинадзе В. К. Об одном методе улучшения динамических свойств некоторых систем автоматического регулирования. — «Авто­ матика и телемеханика», 1955, т. XV, № 2.

57.Шелдон С. Л., Чанг. Синтез оптимальных систем автомати­ ческого управления. М., «Машиностроение», 1964.

58.Бычков В. П. и др. Регуляторы скорости для непрерывных прокатных станов с дифференцирующим устройством на операцион­ ных усилителях. — «Доклады науч.-техн. конференции по итогам на­ учных работ за 1966—1967 гг.», МЭИ, 1967.

59.Эфендизаде А. А., Багиров С. М., Заирова Т. А. Применение АВМ и ЦВМ для исследования двигателей постоянного тока при пи.

танин от тиристорного преобразователя. — В кн.: Электроприводы

соптимизацией рабочих режимов, М., «Наука», 1970.

60.Яковлев В. И., Буль Ю. Я., Тюков Р. А. Рациональная структура систем управления экскаваторными приводами. — «Элек­ тричество», 1965, № 3.

208

• У

О Г Л А В Л Е Н И Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предисловие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ .

 

3

Введение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Г л а в а

п е р в а я .

 

Объекты

 

и задачи синтеза

 

 

 

8

1-1. Структурные схемы автоматизированного электропри­

 

 

вода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1-2. Синтезируемые параметры и сигналы

 

 

 

 

13

1-3. Основные

элементы автоматизированного электропри­

 

 

вода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Г л а в а

в т о р а я .

Модели

элементов

автоматизированного

 

электропривода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

2- 1. Синтез

электропривода

 

 

 

 

 

 

33

2-2. Анализ и синтез

нелинейных инерционных

усилителей

55

2-3. Анализ

и

 

синтез

нелинейного

дифференцирующего

 

 

устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

Г л а в а

т р е т ь я .

 

Синтез

 

параметров

автоматизированного

 

электропривода

на АВМ

 

в динамическом

режиме . . .

70

3- 1. Входной усилитель

 

 

 

 

 

 

 

 

70

3-2.

Промежуточный

усилитель

 

 

 

 

 

 

99

Г л а в а ч е т в е р т а я .

Синтез параметров

автоматизирован­

 

ного электропривода

на

 

АВМ в статическом режиме . .

111

4- 1. Входной

усилитель

 

 

 

 

 

 

 

 

I l l

4-2. Промежуточный усилитель

 

 

 

 

 

 

125

4-3. Модель

анализа и ее применение для целей синтеза

 

 

параметров

 

в статическом

режиме

 

 

 

 

131

4-4. Область применения

 

синтеза параметров

на

АВМ .

138

Г л а в а

п я т а я .

Вычислительные

операции

при

синтезе

на

 

ЦВМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

146

5- 1. Алгоритмы

 

синтеза и анализа элементов автоматизи­

 

 

рованного

электропривода

 

 

 

 

 

 

146

5-2. Особенности введения функций при синтезе параме­

 

 

тров автоматизированного

электропривода

 

. . .

153

Г л а в а

ш е с т а я .

 

Синтез

 

параметров

автоматизированного

 

электропривода

 

на ЦВМ

 

в динамическом

режиме . . .

156

6- 1.

Входной

и

 

промежуточный

усилители

 

 

 

156

6-2. Поэтапный синтез параметров

 

 

 

 

 

173

Г л а в а с е д ь м а я .

Синтез

 

параметров

автоматизированного

 

электропривода

 

на ЦВМ

 

в статическом режиме

. .

191

7- 1. Синтез параметров каналов управления по заданным

 

 

технологическим

требованиям

 

 

 

 

 

191

7-2. Особенности анализа электропривода на ЦВМ при

 

 

проверке

результатов

синтеза

 

 

 

 

 

199

7-3.

Результаты

 

синтеза

параметров

на АВМ и

ЦВМ

.

203

Список

литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

206

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ