Раздел. III. Микропроцессорные системы управления электроприводами

Глава 17. Основные понятия и математические основы дискретных систем управления

17.1. Значение микропроцессорной техники в развитии систем электропривода

В настоящее время все большее значение приобретают системы микропроцессорного (цифрового) управления электроприводами, вытесняя традиционные непрерывные (аналоговые) системы управления.

Основными достоинствами микропроцессорных систем управления электроприводом (МПСУЭП) являются:

1. гибкость системы, которая обеспечивается реализацией различных алгоритмов управления программными средствами без изменения аппаратной основы;

2. возможность изменения структуры и параметров системы в реальном масштабе времени;

3. обеспечение более высокой точности регулирования;

4. высокая помехоустойчивость;

5. возможность модернизации характеристик управления и реализации нелинейных функций;

6. осуществление непосредственного цифрового управления, реализующего сложные алгоритмы.

До недавнего времени главным недостатком микропроцессорных систем по сравнению с аналоговыми системами было ограниченное быстродействие, но в связи с развитием микропроцессорной техники (МТ) появились микропроцессоры (МП), способные выполнить до нескольких миллионов операций в секунду, что позволяет создавать микропроцессорные системы (МПС), работающие в реальном масштабе времени.

Благодаря широкому внедрению в последние годы гибких производственных систем и роботизированных технологических комплексов, увеличению выпуска систем с числовым программным управлением (ЧПУ) возникает задача расширения производства автоматизированных электроприводов с микропроцессорным управлением, широкого применения встроенных средств на основе микропроцессоров и МП техники.

Эффективным средством повышения технико-экономи-ческих показателей работы систем с программным управлением является разработка комплектного электрооборудования, в состав которого входят устройства ЧПУ, а также программируемые контроллеры, осуществляющие автоматическую работу технологического оборудования [3-13].

Функциональная гибкость электрооборудования увеличивается благодаря программной реализации алгоритмов цифрового управления электроприводом, обеспечивающей перестройку структуры и параметров регуляторов путём изменения программного обеспечения.

Использование микропроцессорного управления особенно важно для создания гибких производств.

В современных электроприводах распространены как системы управления с традиционными пропорционально-интег-ральными (ПИ) регуляторами, так и системы, использующие новые принципы управления с переменной структурой, скользящим режимом, с наблюдателями состояния и эталонными моделями. Реализация новых принципов управления наиболее успешна на основе микропроцессоров.

Большое значение имеют вопросы создания средств защиты и диагностирования ЭП. Наблюдается тенденция замены аналоговых систем защиты на цифровые, являющиеся более эффективными.

Анализ применяемости средств МП техники показывает, что наиболее широко в электроприводах с МПС управления применяют 16-разрядные МП “Intel 8086” и “Intel 80186” (отечественные аналоги серия К1810). В электроприводах переменного тока также используют несколько МП или однокристальных микро-ЭВМ с процессором “Intel”. В новых разработках применяют 16-разрядные однокристальные микроконтроллеры “Intel 8096” и “Intel 80196” [3-9, 3-13].

Широкое использование МП-техники в ЭП не означает полного отказа от элементов аналоговой техники. При использовании в ЭП дискретных и аналоговых элементов стремятся достигнуть технико-экономического оптимума.