Раздел: Документация
0 ... 43 44 45 46 47 48 49 ДПФ замкнутого контура скорости W(z) = \.(8.69) zl Если при синтезе выполнены сформулированные выше условия реализуемости желаемой динамики цифрового контура регулирования, то минимальное время переходного процесса практически реализуемо для малых приращений задания скорости Лазс. Для больших приращений Дазс при сохранении линейности системы практическим ограничением реализуемости минимального времени оказываются недопустимо большой ток, недостаточный запас по напряжению ТП и дополнительное чистое запаздывание в системе управления ТП. 8.7. Оптимизация цифрового контура положения Процедура оптимизации цифрового контура положения (ЦКП) выполняется аналогично оптимизации контура скорости с той разницей, что для ЦКП в состав приведенного непрерывного звена будет входить контур скорости. Пусть в состав ЦКП входит предварительно оптимизированный цифровой контур скорости с ДПФ согласно выражению (8.63): W (г) = ЛС°- 1 + с+2с 1 Дазс z2 +dlcz + d2c кос где dlc = -1,509; d2c = 0,606. За входную переменную ЦКП целесообразно принять угол поворота задающего вала 03, значение которого можно рассматривать как безразмерную переменную (цифру). Тогда и входной сигнал контура скорости Дазс, имеющий размерность угла, следует принять за безразмерную цифровую переменную. При этом обратная связь в контуре скорости, реализуемая с помощью тахогенератора и АЦП, характеризуется коэффициентом кос = к1ТкАЩХ. С учетом вышеизложенного ДПФ приведенной непрерывной части контура положения АцапАццп 1 + dlc + d2c z -1 z [ 1 K.c z2+d]cz + d2c z \p2 P0 (8.70) (z-l)(z2 +dicz + d2c) Здесь Ро = килпкилп T{1 + die+d2e)t(8.71) o.c где kmn - передаточный коэффициент цифрового датчика положения. Согласно выражению (8.70) желаемый характеристический полином замкнутого контура положения с астатизмом первого порядка имеет третий порядок: Акел(/>) = РЪ + СХЩР2 + C2alp + С0б. Принимая за оптимальное распределение корней по Баттервор-ту, получим для данного полинома: с, = с2 = 2; т,1П = 5,9; рх = -со6; ргз = -0,5со6(1 ± уЧ/3); 0)6= = . С учетом полученных параметров, переходя к дискретному характеристическому полиному, будем иметь: АкелОО = Z3 + dxz2 + d2z + d3, где dx = -2,50; d2 = 2,12; d3 = -0,606; соб = 1/2Тт; Тг = 2Тр. На основании уравнения реализуемости PnM{z) + (z- l)N(z) = z3+ dxz2 + d2z + d3 определим полиномы M(z) и N(z) - mi N(z) = nz2 + nxz + n2 = z2 + (1 + dx)z + (1 + dx + d2) и ДПФ цифрового регулятора положения - W (~\-l + di+d2+d3 z2+d]cz + d2c npn(z) --5--2---тт-j,-j-тт- (8-/2) Рп z1 + (l + dl)z + (l + d1 +d2) Для принятой оптимизации контуров скорости и положения выполняется условие dlc я 1 + dx и dlQ и 1 + dx + d2. Поэтому Wnm(z)*l + *+pd2+d3,(8.73) mi т.е. мы получили пропорциональный ЦРП. Полностью цифровая система управления СЭП оказывается сложной по алгоритму управления, так как необходимо запрограммировать три цифровых регулятора (тока, скорости, положения) и цифровое СИФУ для тиристорного преобразователя. Если полная программа по времени соизмерима или превышает интервал дискретности ТП, то теряется быстродействие электропривода, что снижает его динамические и точностные показатели. В связи с этим в позиционных и следящих электроприводах достаточно 63 M ЦРт (г) * j - СЦАП А:сп/(рЛсп(р)) ем 1 СЦДП Рис. 8.13. Структурная схема СЭП с цифро-аналоговой системой управления широко используются цифроаналоговые СУЭП, в которых контуры тока и скорости аналоговые, а контур положения - цифровой. На рис. 8.13 приведена структурная схема СЭП с цифроанало-говой системой управления. Оптимизация цифрового контура положения выполняется аналогично рассмотренным выше примерам методом ДПФ и уравнения реализуемости. В данном синтезе характеристический полином, имеющий третий порядок при настройке аналоговой скоростной подсистемы (СП) на модульный оптимум, представлен упрощенно: Осп(р)*Тср + 1 = 4Тцр + 1. Такое допущение позволяет проще получить (с помощью таблицы для изображений решетчатых функций) z-преобразование передаточной функции непрерывного звена: z-l Wn(z) = цапспцдпZ P0z + Pl 1 р2(Тср + 1) (8.74) где Р0 = цапспцдп!- Tc(l - dc)]\ Рх = цапспщшсО - dc) --dcT];dc = *rTT<. В результате синтеза определяется ДПФ ЦРП \ + dx +d2z-dc Wnm(z) = P»+P , , d2P0-(l + dx)Px (8.75) где dx = -2e~aT cosDJ" = -1,509; d2 = e -2a T P0 + P1 0,606. Если принять dc = d2PQ-(l + dx)Px Р0+Ъ , то получим пропорциональ- ный ЦРП, но при этом будет несколько нарушена исходная при синтезе оптимизация контура положения. 8.8. Цифровые узлы в системах управления электропривода Реализация алгоритмов управления в цифровых СУЭП может осуществляться различными способами - аппаратным, программным, аппаратно-программным. Наиболее простые ЦСУЭП выполняются аппаратно на типовых цифровых элементах и узлах. Эти системы надежны, в них практически отсутствует дискретность по времени, необходимая для программного способа управления. Аппаратный способ выполнения ЦСУЭП нашел достаточно широкое применение в системах числового программного управления (ЧПУ) электроприводов металлорежущих станков. Для данных систем характерно цифровое исполнение внешнего контура - контура скорости или положения с применением импульсного датчика [2]. Рассмотрим пример аппаратного выполнения цифровой системы управления скоростью и перемещением в электроприводе с импульсным датчиком скорости (рис. 8.14). Устройство ввода задания (УВЗ) формирует аппаратно или программно в цифровом коде числовые значения перемещения TV3n и скорости N3C, соответствующие технологическому режиму работы производственной установки. Цифровое задание скорости TV3C преобразуется с помощью преобразователя кода (ПКЧ) в унитарный код, т.е. в последовательность импульсов с частотой (в общем случае изменяющейся пропорционально заданию TV3C) /• = ТУ -Ji- уупкч где fT - частота генератора тактовых импульсов (ГТИ), Гц; NnK4 - числовая емкость ПКЧ. При открытом ключе D1 (элемент И) импульсы проходят на ключи направления движения D2 и D3. При единичном сигнале на входе «В» импульсы поступают на верхний вход блока синхронизации (БС), что соответствует направлению движения вперед (/з.в). При единичном сигнале на вход «Н» импульсы попадают на нижний вход БС, что соответствует направлению движения назад (/зН). Блок синхронизации принимает импульсы f3 nfoc и направляет на суммирующий вход (+1) счетчика ZM задающие импульсы, а на вход вычитания (-1) - импульсы обратной связи с датчика ИД. Импульсы/з и/ос следуют асинхронно относительно друг друга и в какие-то моменты времени могут совпадать по фазе, что приводит к погрешности в счете их разности в счетчике. Для устранения такой погрешности в блоке БС происходит синхронизация импульсов иУо.с импульсами/., и/т2, сдвинутыми по фазе на 180°. Блок БС состоит из четырех блоков (рис. 8.15, а) - двух для движения вперед (БВ1, БВ2) и двух для движения назад (БН1, о p. 4 к "4-
С C3 о О X X о н о о с 03 о аз S о. с о о. о ч m S н о о О. О о s о 5, с S S о >> U S о х U s о. БС /и /з.н о- БВ1 Л, БН1
с2 БН2 ./о.с.н /з.н /о.е БВ2 I of Jo.cn /п о /г2 /з о-
Уз\ D3 УзЪ 1 & /з Уз2 6 /г! /г2 Рис. 8.15. Схемы блока синхронизации (а) и одной ячейки синхронизации задающего сигнала (б) БН2). Входными сигналами для блоков БВ1 и БВ2 являютсяи f0CB, а для БН1 и БН2 - Лн и/о.с.н- К каждому из четырех блоков подводятся синхронизирующие сигналы /г1 и /г2. Вариант схемы выполнения блоков БВ1 и БН1 приведен на рис. 8.15, б. Входной импульс/ переводит триггеры D1 и D2b единичное состояние по прямым выходам, что приводит к срабатыванию триггера D3. Элемент И выдает на выходе сигнал /3 только в момент наличия импульса/,. Триггер D3 сбрасывается выходным сигналом/3, а триггеры D1 и D2- импульсами соответственно fr] nfv2. Схемы блоков БВ2 и БН2 выполнены аналогично, но синхронизирующие им- 0 ... 43 44 45 46 47 48 49
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
