1.5 Выбор датчика скорости

Датчик является первичным преобразователем и может применяться в схемах измерения частоты вращения или периода одного оборота вала, счетчика числа оборотов (только суммирование независимо от направления вращения, скорость вращения сколь угодно малая), а также в качестве датчика положения вала в пределах полуоборота.

В качестве датчика скорости для данного привода был выбран тахогенератор фирмы Baumer Hubner марки GT 7 . Внешний вид тахогенератора представлен на рисунке 9.

Рисунок 9. Внешний вид тахохенератора.

Основные технические характеристики представлены в таблице 5.

Напряжение , мВ/об/мин	10 -> 60
Температурный коэффициент, %/°C	-0.005
Температурный диапазон	-30 °C - +130°C
Максимальная скорость, об/мин	9,000
Момент инерции, кг•см2	0,4
Вес ротора, г	приблизительно 110
Корпус, мм	диаметр d= 70
Диапазон скоростей, об/мин	0-3000
Индуктивность, мГн	80

Таблица 5

Сборочный чертеж тахогенератора представлен на рисунке 10.

Рисунок 10. Сборочный чертеж тахогенератора

Рассчитаем коэффициент обратной связи датчика скорости по формуле

- скорость вращения ротора, – опорное напряжение

1.6 Выбор микроконтроллера

Микроконтроллеры являются наиболее универсальным средством для создания ядра информационно-управляющего канала современного электропривода. Для данного электропривода выбираем микроконтроллер фирмы Atmel. Это будет ATmega8.

Назовем некоторые отличительные особенности этого микроконтроллера:

• 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением

• Прогрессивная RISC-архитектура, 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения, 130 высокопроизводительных команд

• Энергонезависимая память программ и данных

• 2 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения

• 1 16-рязрядный таймер/счетчик

• 8-канальный аналого-цифровой преобразователь

• Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором

• Встроенный аналоговый компаратор

• 23 программируемые линии ввода/вывода

• Рабочее напряжение 4,5-5,5 В

• Рабочая частота 0-16МГц

• 1 Кбайт встроенной SRAM

• 512 байт EEPROM

• Внутренние и внешние источники прерываний

• Встроенный калиброванный RC-генератор

Вид и схема портов микроконтроллера представлены на рисунке 11.

Рисунок 11. Схема портов и внешний вид микроконтроллера

Схема системы управления без датчиков тока и скорости:

Рисунок 12. Схема системы управления

Глава II Настройка и синтез регуляторов методом модульного оптимума

Для расчета параметров регулятор и их настройки составим операторно-структурную схему системы. Эта схема представлена на рисунке 12.

Рисунок 13. Операторно-структурная схема системы

В данной схеме использованы следующие обозначения:

- передаточная функция регулятора скорости

- передаточная функция регулятора тока

1.1 Расчет контура тока

Для расчета рассмотрим операторно-структурную схему контура тока.

Рисунок 14. Структурная схема токового контура

Рассмотрим метод последовательной коррекции. Метод последовательной коррекции является одним из наиболее простых алгебраических методов синтеза регуляторов линейных систем автоматического управления.

Синтез регулятора по техническому оптимуму обеспечивается следующей желаемой передаточной функцией основной цепи разомкнутого оптимизируемого контура:

где

–коэффициент обратной связи;

–коэффициент настройки контура регулирования, которым будем считать равным 2, так как данный коэффициент обеспечивает оптимальные показатели качества и.;

–суммарная некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования.

Имеем следующее равенство:

Отсюда имеем выражение для передаточной функции регулятора тока:

Предел уменьшения примем равным 4*τ₀, где τ₀=0,0002 – 0,001с ( для транзисторных преобразователей с ШИМ).

Теперь раскроем скобки и разложим на множители передаточную функцию регулятора тока:

Видим, что эту формулу можно привести в соответствие с формулой передаточной функции ПИ-регулятора:

Отсюда получаем уравнения для коэффициентов регулятора:

Коэффициент обратной связи по току был рассчитан раньше и равен 0,00571.

Коэффициент пропорциональности находится по формуле здесь – напряжение на выходе транзисторного преобразователя (равное номинальному напряжению двигателя), – опорное напряжение равное 10 В. Поэтому получаем

Постоянная времени преобразователя приблизительно равна длительности периода работы ШИМ. Следовательно

После подстановки полученных значений имеем коэффициенты ПИ-регулятора:

Запишем формулу передаточной функции замкнутого токового контура:

Для дальнейших вычислений пренебрегаем слагаемым второго порядка малости, так как оно очень мало. В связи с этим имеем упрощенный вид передаточной функции замкнутого контура: