Введение к работе
Актуальность. То:гнЕко-вкояо«зческив исследования последних лот показали, что сзстека автоматизации тчгпайогсгчаскпх и производственных процзсссз, піякхйгганиш па базе еідчзсдзтольігс:! тохлжя. явились осповишЕи фйісторома, ігозвояигявзкп утроїіть объем мирового про-зводстпо в порїіод 70-90_х годоп. . Оеяетой свтсмэтнзацгя . в вроккшгеппостп являются одоктропрппода л, гсе уйфропио системы 'уіфаалогшя. Однако повшігоиго трвбокаггиЯ к япдояггостя, точности п сГнстродайствям элоктропркводоо, с целью улутаопйя качества продукция " п увеличения прокзводяте.пыгостп механизмов, особенно при лспаяьзозагзіп ссзрэмэтшх псшукроводшікозмх прообрЕэоватедзЯ, дэхаот пэобходя?жм учот влияния упругих звзеьєп при' аколизз Е септоео оявктромохэкичэсклз: систем. ' .
ft.n-nu^ncpraxiimrvetcvcA cwotbmoS (ЙМО) будеш тї.'іяіікпть, я ^n.cMTRiVaosj!, устройство, вклачпетчоо электропривод и райочяо оргавк кэхвпжзма, которао соодалояи моаду собой упруго-дяссггпптгЕйнкя киаомзта-чоекгаш цопямп.
Несмотря па больиоо количество опуб.тековандасс ргзбот ко ЙСеЛО-ДОВаїїШІМ В.ЧІІЯПЯЯ РЭЗЛЛЧПЫХ УПРУГОСТОЯ НО ДЯІЇ8КЕГСУ S"C аковь встаот
вопроз о neoOxo^MocTn доаолшгсольыст: ггсследомягжй в етой области.
. Суцпссть попой проблемі состоит в 'том.- -что по всех нрвледугріх
работах кэ зетрзгязолясь допроси ясяодсгия упругих DMO їгрл паклчїта
ЩїфрОВШС Систем упрВВЯЭПВЯ ЭЛОКТроЯрВВОДаКИ. В EtIKOTOpKS PCO'OTDX
еотя и еодергатся сводошэд о пршщяпазс poojntaaivcra цифровая -. екстеа управлвнзя,. но пэ иосладуатса вопроси взоемодойствж! упругой пзпроривпой части дискретной систо»л« автоматического упрввдовня (ДСАУ) я ее цифровой управляющей части, поскольку евторн проиоб-рагавт явлоплом дискретности преобразования ипформацта. Очень модо работ, ясслодутящх вллянно дискретности усилителей метзоотн (УМ) на поведение упруго?! ЭКС. Еце мопьгсо работ изучаввята повадопко упругих ЭМС с учетом дискротпости преобразований сигналов п УН п устройствах цифрового упрввлопия электроприводом. П птсм ейцело мояяо считать, что сейчас наступает новій период повкяэиного, ияторвса исследователей к поведению упругих ЭКС, связанного О измененном структур вас управляющей части и более дотолыши учатся характеристик УН. Наша работе в этой области относится к одной ка немногих. Целью работы, является исследование упругих электромеханических
скотом о цвфровшл управлением,а именно8 вааиыодойствия найду парв-дотрша упругого звана, дкскратныя устройств УМ е цафровш: регуляторов, я объекта управления с иаяон Еекоапевсируемой постоянной времени; в тшанэ влияния основних шлияейпостей (насыщения УЫ, ограничения тока якоря и квантования по уровню в АЦП и ЦШ) на дгшаімческлр характеристики системы. В конечном итоге, решение втих задач ы объяснение сущности возникаяцих динамических процессов позволяет Солее полно оцошггь характеристики производственных аграгатоз и робототехиичаских комплексов.
Для достигёипя зтпх целей необходимо было решить цальйЗ ряд задач, попутно выбирая или Предлагая новые иетодика исследования, апробируя различные математические модели отдельных элементов 01!С г находить адекватные оценки результатов,полученных при различных методиках исследования, при '. различных иатематнческиж юзделях в ыэтодат.обработки информации. Среди ртих задач, .кмавцаж вакноа паучкое 2ла прикладное значение, поречислим слэдушЕнга.
.1.. Создать к уточнить оігесаяію цатематичэской ыодела позицнонаоЗ ВИС, вклвчекщей Цифровые регуляторы полоконгя п скорости п вдало-гозкЗ регулятор токе (система подчиненного упрэвлевия-СПУ), объект управления в виде усвлателя иопщостн- щнротЕО^Еыпульснаго преобра-ооваталя в тзщгателя постоянного тока, передаточного ьгэханиама, состоящего Бз редуктора п передачи вант-гака или другого упругого передаточного устройства, исполнительного нэханпзмаи аналогового датчика тока, аналогового rata дискретного датчиков скорости в дискретного датчика положония.
г. Для уточненая модели оенкпутого контура управлення током в СПУ резработать ыатодику корракткого црвпабревашія швдашми Еа нродвссн в этой контуре обратаоЗ свмзя по е.д.с. двигателя, поскольку оценки только устаповпвддаися ошибки система автоматического управления ІСАУ)для такого уточнения далеко недостаточны,
а. Изучить процессы в ЭИС, учитывая дкскротпость в нолинойпость
усилителя МОЩНОСТИ {ЩИП). і" ..-,"''-
,4. Исследовать периодические режими в ЭЫС о учетом слоцефижи
цифрового управления. і ""'.'
5. Проанализировать воэдойстшт параметров упругого звена,' вле-
цеагр с "маяой постоянной времена" в контурах регулирования тока н
скорости СШГі и интервале ідаоитования дискретных величии аа дяна-
ігачоскяп процессы в аамкяутых уцругях аНС. /
б. Изучить яв-тояле "трашяюкирования параметров" в упругих ЭКС,
содорзощях цяфровиэ рогулягоры.
Итак, глаппов впамаяиа в дясеэртецкоттоа работе» удаязпо исследования) системи подчиненного упрашяння с ,дпигатолсм псотояняого тока о цафротшия регуляторами trpn учета упругих сзойотл мэхевз-чесютс пзродоч. Цзгвшгаэскоя часть объекта уггрпшгсшм дродстагийаи елатомвтичосгсоа модальэ двуилассгаюЗсястсет. Регулятор тока, как
. оЗычго, использован ояологозыЯ, о рзгулятори скорости п гіаяотіишя- НЯфрозш». ". .
Работа над дасссртоцяэЯ пипояхшлось ептором в виде этшщтатЕшшх паучппя исслодспавкЯ, о тегсзэ а ссстпзэ научного коллектива, рсбо-таетего по гряпт8і«, получошп-М еря ронкурсБтга: отйох>ая и ремкея сгодуспиз: паучно-тамшчвеках проі~>с»ц цифровым управлением"; Прогребла "Российский $уад фупдекопталыядг зееладовепнй (Российская скядемая пвуя) (1995-1597г.г). Раздал "ГЗатомэтпка а механика", тема "Теория дшлсротпого упрзолзшія двш-епігагі э.лзктроизхеничесгзи систем"? Программа Государственного комитета по виентому образования) (1936-1997г.г). Раздал "Автоматика и телекэханикэ. Внчяслзталыгая тотантса", теуз
"Разработка побісс нзтсдсв псслэдовоготя нвл-ігсюаїшпг систем упрешгз-ЇЕГЯ тозпяттссетг сЗъектсп".
ІГзтода саагздопзслЗ в.ч5ярнл:гсь исходя из постядяэяеых задач с учэ-тси особоппоотоЯ. 0!!С. Для математического описепня усилителей мсц-костя Ессодьэозпялоь ^зкфотЕцэ функции "средняя зпачейгй". Для реявзггая аадач ошзяаза я еггптеза систем автоматического управления
. ггейользевалясь методи тосріш кспрершшнх н даскретпах (цефревнх) састом yepfitsjjornra. Дня ашшлвчесяях йсслэдоваивЯ широко использовались разлячшо оягорятми й ««годы прякладной математика. При втем Спя разрпботан ряд чоетзхве штодше репгеяия конкретних прикладних оадач. Научдая повзапа реэудьтотоэ дасеертйцяа звкетчвется в следующем!
Обоснована возмохяоеть яспояьзовакия решэтчатоа функции "еред-пэго зпачопяя" для создапгя математвчоской модели- усилителя моез-постн о еиротоо-ямиульсисЯ ыодуляцЕОЙ (ШИП). При втом на основа метода "еішялаяоптироааііия Ю!оад!?зЗн еамовяэтея ИМИ ва АИМ.
Распространены коряеши метода сцвшш качества САУ. обуслов-лошшо показателям» степей» устойчивости я кодебательноотя в шюо-
кости ''о", на плоскость "w". '.
Показало, что условия абсолютной устойчивости А.Х. Голпга для ыглзше&шх импульсных САУ недостаточны для критического случая (наличия d модели объекта нулевого корня).
Получена взаимосвязь ьаовду показателями степени устойчивости и колебательности для непрерывных САУ в плоскости "а" и дискретпыг GAy в плоскости "w", е намечены условия использования новых критериев для оценки качества ДСДУ.
Распространен ькзтод гармонической линеаризации на плоскость "v" что позволяет приближенно исследовать , парводичвсккэ регимы . нолидайпшс. ДСАУ..
Практическая ценность результатов работы состоит в шшеследующем:
- Продлодапа новая методика количественной оценки влияния обрат
ной связи по а.д.с. двигателя постоянного тока па динаьщчесюве
процессы в СИУ.
- Получена тебдсща показателей, которые просто оценивать пограа-
ностп, обусловленные пронабретояизм обратной сзязи но о.д.с. дви
гателя. ,
Построено математическая (расчотная) ыодель упругой ОКС с циф- ровны управлением, дискретным усилителем мощности и. даскретпщд датчиком скорости к полоасоняя.
ПродлоЕапа методика расчета автетолвбаяиа в контуре управления током, с представленнеи ыоДола ШИП как устройства с вшодаой координатой в айда решетчатой функции "среднего значения" и с АШ. При отой получено, что при интервалах квоптовашш Т больших малой постоянной .времени Т в иодзла объекта управления, более-'чем в 4 раза, в систеиа Возможны автокалебання.
Показано, что в контуре управления скорость», если шгтервал квантования Т больше малой постоянной вреиени в модели объекта управления в атом воатурё болеа чем в 5 раз, то ногут возникать автоколебания, обусловленные наличием квантования по уровни в АЦП и цш. . S.''' 'v;. і '^v-4'.'.'-' '']''..:.!
Получено, что при амплитудах вяодноі"о сигнала преобразс-вателеЗ, больших б квантов, івлиядиен квантования по уровни uosao пренебречь. ''' . . ".-'' .'. ;'"'. /.'
Доказово, что в упругой'двушаассовой ЭМС при отношении' масс, приводеяикх ко вггороыу -ж парному (ведущему) валам a=J_/J <0,2, [шилнием упругости в контура увравле:ния скоростью СПУ ыояво пренебречь при значениях * эквивалентного демпфирования упругого
' . "'.. і : ' '."': .- .-'' :'.'.'" '.',. ;
''''.- ''''". '...-. '''.- V.. ;;../:.;
звена ct*0,C5.
- Показано, что нерациональный выбор инторвале квантования ноют приводи* к снижения качества ДСАУ о упругий паевом. Апробация работы. Материалы работы докладывались на научных семинарах кафедры САУ СПбГТУ.
Объем работы. диссертация содержит введение, четыре главы о материалами основных исследований» заключение, список литературы из 89 наименования И дополнительные материалы в виде 7 приложения. Она имеет 154 страниц, включая 20 таблиц и 26 рисунков.
