Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Новые технические решения в современных следящих электроприводах. Учебное пособие по дисциплине «Системы управления электроприводов»
.pdf
x, discrete
0,0016
T
=
3,4
∆ =
t, sec
Рисунок 39 – Переходный процесс в цифровом следящем электроприводе
по управляющему воздействию при периоде дискретизации
с
Для оценки показателей качества регулирования по отношению к изменению ос
новного возмущающего воздействия
модель (рис
41),
который показывает, что динамический провал составляет
. 40).
Она позволяет получить график переходного процесса
ты датчика положения при набросе момента нагрузки в
–
момента нагрузки
–
разработана расчетная
x
max
1 Нм.
(
рис
дискре
Результаты моделирования наглядно показывают, что математическая мо
дель цифрового трехконтурного следящего электропривода с синхронным испол
нительным двигателем в виде дискретной передаточной функции верна. Действи
тельно, переходный процесс, построенный по ней хорошо совпадает с графиком
-
.
-
-
-
,
полученным в непрерывной системе
.
81
82
x, дискреты
0,0016
T
=
t, с
Рисунок 41 – Переходный процесс в следящем электроприводе
по возмущающему воздействию при
с
5.5 Техническая реализация опытного образца цифрового
трехконтурного следящего электропривода с синхронным
исполнительным двигателем
Трехконтурный следящий электропривод с синхронным исполнительным
двигателем применим для привода планшайбы поворотного стола СК
(
рис
. 29).
При этом для реализации разработанных регуляторов воспользуемся как
36-1202
стандартными регуляторами электропривода
Simovert Masterdrives Motion Control,
так и свободными функциональными блоками, имеющимися внутри программи
руемого контроллера этого электропривода. Так называемая
BICO-
технология
программирования позволяет подключать свободные функциональные блоки к
различным промежуточным операндам вычислительных процедур, заложенных в
83
-
основу системного программного обеспечения частотного преобразователя Si-
0,0068
=
0,707
=
ξ
0,012
=
4
=
2
=
0,125
=
0,0128
=
movert Masterdrives Motion Control [12]. В результате можно получить следующую
функциональную схему для технической реализации следящего электропривода с
синхронным исполнительным двигателем (рис. 42). Она учитывает, что регуляторы тока в Simovert Masterdrives Motion Control являются пропорциональными,
причем доступа пользователю к ним нет.
В состав экспериментального опытного образца следящего электропривода,
прежде всего, входят элементы традиционной системы векторного управления:
формирователь задающего сигнала, пропорциональная часть регулятора положения, сравнивающее устройство регулятора скорости, собственно ПИ-регулятор
скорости, контуры тока, силовой преобразователь, синхронный исполнительный
двигатель, датчик положения ротора и дифференцирующее звено (Д-звено), необходимое для организации обратной связи по скорости. С помощью BICOтехнологии программирования мы можем разорвать связи между названными
выше блоками и вставить из программируемого логического контроллера следующие свободные функциональные блоки: интегрирующее звено (И-звено), дополнительное сравнивающее устройство, два пропорциональных звена (П-звена)
и дополнительное Д-звено.
Учитывая, что датчик положения ротора синхронного электродвигателя
имеет 2048 дискрет на оборот, а максимальной величине сигнал обратной связи
по скорости соответствует 65535 дискрет, а замкнутые контуры тока характеризуются постоянной времени
, по
к
разработанной методике рассчитаны параметры регуляторов разра
ботанного следящего электропривода
k
осс
с.
T
к
с и
коэффициентом демпфирования
-
:
T
и
с;
k
;
п
k
пд
;
T
пд
с;
84
85
Такие настройки регуляторов можно реализовать, если коэффициент пере-
1
=
0,012
=
4
=
0,05
=
1 0,125 1
0,025 0,025
p p
+
0,04
=
0,04
=
0,32
2048 100
дачи пропорциональной части стандартного регулятора положения принять равным
k
РП
;
постоянную времени интегрального звена выбрать
T
и
с; ко-
эффициент передачи пропорционального звена, включенного в прямую цепь
взять равным
цирующего звена выбрать
регулятор скорости
W p
рс
k
п
( ) 5
= + =
;
величину постоянной времени дополнительного дифферен
T
д
с;
реализовать передаточную функцию ПИ
p
,
а величину второго дополнительного пропорционального звена, включенного в
цепь обратной связи по скорости, выбрать
k
2
осс
.
Значение
k
2
осс
полу
чается из простого соображения, что исходная величина коэффициента передачи
обратной связи по скорости равна
k = =
осс
65535
1
⋅
с,
где
100 об/с –
макси
,
-
-
-
-
мальная допустимая скорость вала электродвигателя
Реализовать функциональную схему, приведенную на рис
.
. 42, с
расчетными
значениями регуляторов можно с помощью введения в преобразователь
Masterdrives Motion Control
следующих параметров (таблица
1).
Таблица
параметра
Р
P206 0 мс
Р
1 –
Список параметров настройки частотного преобразователя
Masterdrives Motion Control
№
204 1
Численное
значение
параметра
коэффициент передачи регулятора положения
постоянная времени интегрирования регулятора
положения
220
КК
0616
подключение выхода первого пропорционального
для реализации опытного образца следящего
электропривода
Описание параметра
звена в качестве сигнала задания для регулятора
Р
226
КК
0617
скорости
подключение выхода второго пропорционального
звена к входу обратной связи регулятора скорости
Simovert
Simovert
86
Р228 КК0607 подключение выхода дифференцирующего звена к
входу регулятора скорости
Р235 5 коэффициент передачи 1 регулятора скорости
Р236 5 коэффициент передачи 2 регулятора скорости
Р240 25 мс постоянная времени интегрирования регулятора
скорости
U094.01 КК0603 подключение выхода интегратора к первому входу
первого сравнивающего устройства
U094.02 КК0120 подключение датчика положения к второму входу
первого сравнивающего устройства
U408.01 КК0132 подключение выхода пропорциональной состав-
ляющей части регулятора положения к входу ин-
тегратора
U408.02 100 верхнее ограничение выходного сигнала интегра-
тора
U408.03 -100 нижнее ограничение выходного сигнала интегра-
тора
U420 KK0152 подключение сигнала рассогласования на входе
регулятора скорости к входу дифференцирующего
звена
U421 0,05 с постоянная времени дифференцирующего устрой-
ства
U433 0,012 с постоянная времени интегратора
U440.01 4 коэффициент передачи первого пропорционально-
го звена
U440.02 0,04 коэффициент передачи второго пропорционально-
го звена
U441.01 КК0454 подключение выхода первого сравнивающего
устройства к входу первого пропорционального
звена
U441.02 КК0151 подключение выхода сигнала обратной связи по
скорости к входу второго пропорционального зве-
на
U442.01 16 количество сдвигов сдвигающего умножите-
ля/делителя
U443.01 КК0120 подключение датчика положения к входу сдвига-
ющего умножителя/делителя
U951.16 3 время выборки первого сравнивающего устрой-
ства равное 1,6 мс
U951.53 3 время выборки интегратора равное 1,6 мс
U951.54 3 время выборки второго пропорционального звена
равное 1,6 мс
U952.32 3 время выборки дифференцирующего устройства
87
равное 1,6 мс
0,0008
T
=
U952.35 3 время выборки второго сравнивающего устрой-
ства равное 1,6 мс
U953.36 3 время выборки сдвигающего умножите-
ля/делителя равное 1,6 мс
U953.39 3 время выборки первого пропорционального звена
равное 1,6 мс
Первый
вход цифрового ос-
КК0618 подключение выхода сдвигающего умножите-
ля/делителя к цифровому осциллографу (выход-
ной сигнал датчика положения)
циллографа
В ходе проведения экспериментов было исследовано быстродействие трехконтурного следящего электропривода с синхронным исполнительным двигателем при отработке управляющего воздействия. График переходного процесса, зафиксированный цифровым осциллографом, представлен на рис. 43. Он показывает, что при повороте вала двигателя на 4 градуса (23 дискреты датчика положения
ротора) время входа в зону отклонений ±1 дискрета от установившегося значения
составляет 0, 066 с. Это результат в 1,5 раза превышает расчетные данные, что,
однако, имеет простое объяснение. В устройстве Simovert Masterdrives Motion
Control заводская настройка формирователя задающего сигнала не позволяет задать перемещение в 23 дискреты ступенчато.
Следует отметить, что полученное быстродействие следящего электропривода с синхронным исполнительным двигателем превосходит лучшие мировые
образцы следящих электроприводов. Кроме того, время переходного процесса
0,066 секунды – это не предел. При меньшем периоде дискретизации, например,
при
с быстродействие электропривода будет еще больше
.
88
[%]
t
ϕ
, дискреты
35
30
dt = 0ms; dv = 0.00%; @ = 0ms, 0.00%
1 Shift32_1KK
2 Shift32_2KK
3 Isq(act)
4 Isq(act)
25
20
15
10
5
1
0
[ms]2004.48 2015.36 2026.24 2037.12 2048 2058.88 2069.76 2080.64 2091.52
, мс
Рисунок 43 – Переходный процесс при повороте вала синхронного
электродвигателя на 4 градуса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
5 BPosRFGSout
6 BPPosSetp
7 BPSActValout
8 FixConn0%
Рассмотренные принципы построения позволяют создать быстродействующие следящие электроприводы постоянного и переменного тока. Полученные
аналитические зависимости, положенные в основу разработанных методик параметрического синтеза, могут быть использованы при реализации функций автоматической настройки регуляторов.
Отличительной особенностью рассмотренных электроприводов является
исключительная простота, что значительно снижает требования к вычислительной мощности микропроцессоров и микроконтроллеров, предназначенных к их
реализации.
Следует также отметить, что приведенные структурные схемы и методики
синтеза могут быть применены для создания не только электроприводов, но и любых замкнутых систем автоматического управления.
89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: Учебник для студ. высш.
учеб. заведений / В.М. Терехов, О.И. Осипов; Под ред. В. М. Терехова. – М.:
Издательский центр «Академик», 2005. – 304 с.
2. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных
роботов. – М.: Машиностроение, 1990. – 304 с.
3. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. – СПб.: Энергоатомиз-
дат, 1994. – 496 с.
4. Галицков С.Я., Галицков К.С. Многоконтурные системы управления с одной
измеряемой координатой: Монография. – Самара: СГАСУ, 2004. – 140 с.
5. Макаричев Ю.А., Стариков А.В. Теоретические основы расчета и проектиро-
вания радиальных электромагнитных подшипников. – М.: Энергоатомиздат,
2009. – 150 с.
6. Микропроцессорные системы автоматического управления / В.А. Бесекер-
ский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиатдинов и др.; Под общ. Ред. В.А. Бесекерского. –
Л.: Машиностроение, 1988. – 365 с.
7. Лисин С.Л., Стариков А.В. Структурно-параметрический синтез систем
управления неустойчивыми объектами // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», № 4 (40) – 2013. –
Самара: СамГТУ, 2013. – С. 53 – 58.
8. Патент России № 2489798, МПК H02P 7/06, H02P 6/00, G05B 11/01, G05B
11/36. Следящий электропривод / А. В. Стариков (Россия) // Опубл.
10.08.2013, Бюл. № 22.
9. Лисин С.Л. Повышение быстродействия следящего электропривода с син-
хронным исполнительным двигателем // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», № 4 (36) – 2012. –
Самара: СамГТУ, 2012. – С. 173 – 181.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]