Содержание к диссертации
Введение
1 Разработка и исследование математической модели электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием 12
1.1 Адаптивное управление 12
1.1.1 Классификация адаптивных систем 12
1.1.2 Непрямое адаптивное управление 14
1.2 Математическое описание электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием 15
1.2.1 Математическая модель двигателя постоянного тока 15
1.2.2 Математическая модель тиристорного преобразователя 17
1.2.3 Математическая модель управляющей микроЭВМ 21
1.2.4 Особенности расчета ПФ непрерывной части с несколькими частотами прерывания 23
1.2.5 Особенности расчета ПФ объекта управления при регулировании по среднему значению выходной координаты 24
1.2.6 Учет чистого запаздывания, вносимого непрерывной частью 26
1.2.7 Математическая модель электропривода постоянного тока с учетом переменного запаздывания 28
1.3 Синтез алгоритма работы микропроцессорного регулятора
методом полиномиальных уравнений 29
1.3.1 Особенности синтеза регулятора, учитывающего переменное запаздывание объекта управления 30
1.3.2 Передаточные функции объекта управления замкнутой системы и регулятора 31
1.3.3 Учет промежуточных моментов времени и компенсация нулей объекта управления 32
1.3.4 Компенсация динамических свойств объекта управления 34
1.3.5 Обеспечение требуемого порядок астатизма 34
1.3.6 ПФ замкнутой системы и ошибки в общем виде 35
1.3.7 ПФ микропроцессорного регулятора 35
1.3.8 Полиномиальное уравнение синтеза и его решение 36
1.3.9 Выбор распределения полюсов замкнутой системы регулированияЗв
1.4 Анализ влияния изменения параметров объекта управления на
качество регулирования. 38
1.4.1 Структурная схема и передаточная функция объекта управления в контуре тока 38
1.4.2 Влияние изменения запаздывания объекта управления на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура тока 41
1.4.3 Влияние изменения электромагнитной постоянной ДПТ на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура тока 46
1.4.4 Структурная схема и передаточная функция ОУ в контуре частоты вращения 50
1.4.5 Влияние изменения запаздывания объекта управления на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура частоты вращения 53
1.4.6 Влияние изменения электромеханической постоянной ОУ на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура частоты вращения 58
1.5 Выводы 62
2 Разработка и исследование алгоритма работы самонастраивающегося регулятора 63
2.1 Регулятор контура тока 63
2.1.1 Структурная схема самонастраивающегося регулятора контура тока 64
2.1.2 Синтез алгоритма работы регулятора контура тока при биномиальном распределении нулей характеристического полинома 67
2.1.3 Синтез алгоритма работы регулятора контура тока при распределении нулей характеристического полинома по Баттерворту... 70
2.1.4 Переходные процессы в контуре тока с самонастраивающимся регулятором 71
2.2 Регулятор контура частоты вращения 76
2.2.1 Структурная схема самонастраивающегося регулятора частоты вращения 76
2.2.2 Синтез алгоритма работы регулятора контура частоты вращения при биномиальном распределении нулей характеристического полинома : 78
2.2.3 Синтез алгоритма работы регулятора контура частоты вращения при распределении нулей характеристического полинома по Баттерворту 81
2.2.4 Переходные процессы в контуре частоты вращения с объединенным самонастраивающимся регулятором 82
2.3 Выводы 87
3 Экспериментальная проверка эффективности применения разработанных самонастраивающихся регуляторов 89
3.1 Уточненная модель электропривода постоянного тока 89
3.1.1 Интерфейс пользователя 90
3.1.2 Модели элементов 94
3.2 Физическая модель ОУ 104
3.2.1 Силовая часть 104
3.2.2 Блок связи с сетью 104
3.2.3 Датчик состояния вентилей 106
3.2.4 Система импульсно-фазовогоуправления 107
3.2.5 Логическое переключающее устройство 110
3.2.6 Блок задания угла БЗУ ПО
3.2.7 Блок индикации (БИ) ПО
3.2.8 Блок потенциальной развязки ПО
3.2.9 Аналого-цифровой преобразователь 111
3.3 Проверка адекватности уточненной математической модели. 112
3.4 Оценка эффективности работы самонастраивающихся регуляторов 114
3.4.1 Оценка эффективности работы самонастраивающегося регулятора контура тока 114
3.4.2 Оценка эффективности работы объединенного самонастраивающегося регулятора 119
3.5 Выводы 123
Заключение 125
Список сокращений 89
Библиографический список использованной литературы 128
- Математическая модель тиристорного преобразователя
- Влияние изменения электромеханической постоянной ОУ на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура частоты вращения
- Синтез алгоритма работы регулятора контура частоты вращения при биномиальном распределении нулей характеристического полинома
- Система импульсно-фазовогоуправления
Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизированные электроприводы являются главным средством приведения в движение большинства рабочих машин и технологических агрегатов в машиностроении, металлургии, станкостроении, транспорте и других отраслях промышленности. Основная тенденция развития электропривода заключается в существенном усложнении функций, выполняемых электроприводом, и законов движения рабочих машин при одновременном повышении требований к точности выполняемых операций. Это неизбежно приводит к функциональному и техническому усложнению управляющей части электропривода и закономерно вызывает использование в ней средств цифровой вычислительной техники, что стимулирует развитие микропроцессорных регуляторов и средств их автоматизированного проектирования [6].
К основным причинам применения цифровых устройств и систем в локальных электроприводах следует отнести следующие достоинства цифрового способа представления информации:
-высокая помехозащищенность в условиях сильных электромагнитных помех, характерных для промышленного производства;
- возможность длительного хранения информации без каких-либо искаже
ний;
- простота контроля при передаче, записи и хранении данных;
-возможность настройки, модификации и расширения цифровых систем
без внесения существенных изменений в исходную аппаратную часть за счет перепрограммирования;
- простота унификации цифровых устройств и др.
Создание высокоточных и быстродействующих электроприводов, как основного элемента автоматизации и интенсификации технологических процессов, и систем управления, обеспечивающих высокую эффективность производства, является на сегодняшний день актуальной научно-технической и хозяйственной задачей. Такие требования могут быть удовлетворены, в частности, за счет использования в системах электропривода средств микропроцессорной
техники. Для решения вышеуказанных актуальных задач используется прикладная теория проектирования систем электропривода с микропроцессорным управлением (СЭМУ). Созданию такой теории посвящены многочисленные работы (см., например [18, 34, 35, 36, 53]), в том числе для построения систем управления с подчиненным регулированием координат СЭМУ [12, 13, 14] и с применением метода полиномиальных уравнений [15, 16, 17, 39, 48, 50, 51, 54]. Однако неточность математического описания объекта управления, труднопрогнозируемое изменение характеристик объекта в процессе функционирования снижают эффективность использования традиционных методов автоматического управления. В связи с чем, является весьма перспективным путь построения систем, не требующих полной априорной информации об объекте управления (ОУ) и условиях его функционирования [18, 19, 20,29,32].
В настоящей работе предлагается решение проблемы учета изменения переменного запаздывания и параметров объекта управления электропривода постоянного тока с помощью создания системы непрямого адаптивного управления.
Внедрение непрямого адаптивного управления в системы электропривода является важной и актуальной задачей, поскольку позволяет повысить качество управления, не усложняя математического описания объекта управления и синтез микропроцессорного регулятора, что позволяет улучшить динамические характеристики промышленных серий электроприводов.
Объектом исследования являются цифровые системы управления электроприводом постоянного тока.
Предметом исследования являются динамические характеристики систем электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием.
Цель диссертационной работы: разработка системы непрямого адаптивного управления электроприводом постоянного тока, учитывающей изменения запаздывания и параметров объекта управления.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи исследования:
уточнить математическое описание электропривода постоянного тока с учетом переменного запаздывания объекта управления;
провести исследование влияния изменения параметров объекта управления на качество переходных процессов;
разработать алгоритм работы самонастраивающегося регулятора;
оценить эффективность применения разработанного самонастраивающегося регулятора на математической модели электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием;
разработать уточненную математическую модель электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием;
экспериментально оценить эффективность применения разработанного самонастраивающегося регулятора, учитывающего изменения запаздывания и параметров объекта управления.
Основная идея диссертационной работы заключается в разработке самонастраивающегося регулятора, обеспечивающего учет вносимого силовым преобразователем запаздывания с помощью прогнозирования ожидаемого на текущем периоде коммутации запаздывания и уточнения изменения параметров объекта управления в ходе отсчета задержки на отпирание вентилей.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с применением современной теории электропривода [21, 22, 23], теории автоматического управления [24, 32, 25, 26], классической теории импульсных [44, 47] и цифровых [45, 46] систем, непрерывного [24, 32] и дискретного [27, 41] преобразований Лапласа, метода передаточных функций [32, 46]. Экспериментально полученные теоретические результаты проверены методом математического моделирования в системе MatLab 6.5 [28], адекватность которого подтверждена экспериментально.
Основные результаты. При решении поставленных задач были получены результаты:
уточнено математическое описание электропривода постоянного тока, учитывающее изменение целой и дробной частей запаздывания введением трех передаточных функций объекта управления;
предложена динамическая модель силового преобразователя, учитывающая переменное запаздывание;
разработан алгоритм работы самонастраивающегося регулятора контура тока и объединенного самонастраивающегося регулятора контура тока и частоты вращения;
подтверждена эффективность применения разработанных самонастраивающихся регуляторов на математической модели электропривода постоянного тока с непрямым адаптивным регулированием;
разработана уточненная математическая модель электропривода постоянного тока с использованием библиотеки SimPowerSistems системы имитационного моделирования MatLab 6.5;
разработана физическая модель трехфазного мостового реверсивного преобразователя с цифровой системой импульсно-фазового управления, подтверждена адекватность математической модели силовой части электропривода постоянного тока;
экспериментально подтверждено, что применение самонастраивающихся регуляторов позволяет повысить быстродействие системы управления, обеспечив при этом выбранные при проектировании критерии качества регулирования.
Научная новизна диссертационной работы:
разработано математическое описание электропривода постоянного тока, учитывающие изменение целой и дробной частей запаздывания объекта управления, введением трех передаточных функций объекта управления;
предложена динамическая модель силового преобразователя, учитывающая переменное запаздывание;
— разработан алгоритм работы самонастраивающегося регулятора, учитывающий с помощью прогнозирования изменение запаздывания объекта управления и уточнение изменения параметров объекта управления в ходе отсчета задержки на отпирание вентилей.
Значение для теории. Полученные результаты дополняют теорию проектирования микропроцессорных самонастраивающихся регуляторов для систем электропривода, обеспечивая требуемый характер переходных процессов, точность регулирования и параметрическую грубость синтезируемых систем.
Значение для практики. Применение разработанных самонастраивающихся регуляторов позволяет поднять быстродействие систем автоматического управления электроприводами постоянного тока, обеспечив при этом заложенное качество регулирования во всем диапазоне работы, что в свою очередь позволяет поднять быстродействие и качество управления сложными электротехническими комплексами и системами.
Достоверность полученных результатов работы определяется использованием для проверки полученных теоретических положений уточненной математической модели системы электропривода постоянного тока, адекватность которой подтверждена экспериментально, удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментальных переходных характеристик.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (г. Красноярск, 1999г.), Второй Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (г. Красноярск, 2000г.), седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г. Москва, 2001г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Совершенствование качества подготовки специалистов» (г. Красноярск, 2002г.), научно-техническом семинаре "80 лет Отечественной школы электропривода" (г. Санкт-Петербург, 2002г.).
Использование результатов диссертации. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке инженеров специальности 140604.65 - "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов". Разработанные алгоритмы самонастройки были применены при модернизации системы управления электроприводами летучих ножниц прокатного стана КМК "Сибэлектро-сталь" (г. Красноярск).
Публикации. По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ общим объемом 2,875 п.л., в том числе 5 статей в сборниках, 5 работ на Всероссийских и международных конференциях и семинарах, 1 заявка на регистрацию программы для ЭВМ.
Личный вклад в работы, опубликованные в соавторстве. В работах [1, 2, 3,4, 5] автором предлагаются схемные решения основных блоков цифровой системы импульсно-фазового управления электроприводом постоянного тока (25%); в публикации [6, 7] проведен обзор работ в области синтеза цифровых систем методом полиномиальных уравнений представлена концепция построения системы автоматизированного синтеза и исследования цифровых регуляторов (45%), проведено математическое моделирование (60%); в работах [9, 10] приводится концепция построения систем непрямого адаптивного управления (80%); в работе [11] реализована в виде программного комплекса математическая модель электропривода постоянного тока (80%).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 136 страниц, в том числе 129 страниц основного текста, 91 рисунок, 12 таблиц, 5 страниц списка использованной литературы из 43 наименований, 2 страницы приложений.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Иванчуре Владимиру Ивановичу, научному коллективу лаборатории «МикроЭВМ в системах управления» кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» Красноярского государственного технического университета и особенно её руководителю и идейному вдохновителю, кандидату технических наук, доценту Залялееву Сергею Равильевичу за помощь оказанную при выполнении работы.
Математическая модель тиристорного преобразователя
Рассматривается только режим непрерывного тока. Режимом прерывистого тока в ряде электроприводов обычно можно пренебречь в силу его кратковременности (возникает только при реверсе тока).
Статическая модель тиристорного преобразователя Среднее за период коммутации (ПК) выходное напряжение тиристорного преобразователя (ТП) на нагрузке равно: Uen =Ет sin—cosa = ЕтКт cos a = Ud0 cos а ж т (1.2.4) Здесь Ucn - среднее за ПК ТП значение выпрямленного напряжения; Ud0 — максимальное значение Ucn; т - фазность ТП; Ет — максимальная ЭДС сети ш ж переменного тока (зависит от схемной реализации ТП); Кт =—sin коэф л т фициент периодичности ТП; а - угол управления ТП. ПК ТП определяется частотой сети и фазностью схемы
Зависимости (1.2.4) и (1.2.6) существенно нелинейны из-за наличия функции cos а. Для их линеаризации входной сигнал системы импульсно-фазового управления (СИФУ) должен формироваться из выходного сигнала регулятора по закону, реализующему обратную нелинейность [39]
Устройство, работающее в соответствии с (1.2.7) называют звеном технической линеаризации ТП. Оно может быть реализовано как аппаратно, так и программно. Если статическая характеристика СИФУ описывается формулой
где Ua - сигнал задания на СИФУ, Um - максимальное значение Ua, то статическая характеристика ТП в режиме непрерывного тока с СИФУ и звеном технической линеаризации примет вид
Ucn= U. (1.2.9)
Статическая модель ТП в режиме непрерывного тока, совместно с СИФУ и звеном технической линеаризации представлена на рис. 1.2.2.
Компенсация противоЭДС двигателя Из (1.2.6) следует, что на величину тока влияет не только сигнал управления, но и противоЭДС двигателя. Для компенсации влияния противоЭДС двигателя может вводиться положительная обратная связь по противоЭДС. При этом
где Ut - выходной сигнал регулятора тока, Ue - сигнал для компенсации противоЭДС двигателя, равный соответственно
Таким образом, в напряжении ТП появляется составляющая, компенсирующая противоЭДС двигателя, и на величину тока влияет только выходной сигнал регулятора тока. Динамическая модель ТП Пусть угол управления ТП состоит из суммы двух составляющих аст и небольшого отклонения от нее - Аа [39]. Тогда в выходном напряжении ТП можно выделить стационарную и импульсную составляющие. Стационарная составляющая не изменяется от одного ПК к другому и поэтому не несет никакой информации о переходном процессе, вызванном отклонением угла управления аст на величину Аа. Из-за чего при анализе динамических свойств ТП целесообразно учитывать только импульсную составляющую. Импульсы име ют искаженную вершину. Их ширина равна Ла, а высота определяется значением стационарной составляющей угла управления аст. Действие импульсной
составляющей на якорную цепь двигателя при малых Ла определяется главным образом их площадью. Ввиду небольшой величины Ла реальные импульсы заменим мгновенными импульсами равной площади. Мгновенные импульсы возникают в точках естественной коммутации, а реальные смещены относительно них на время аст. Это обстоятельство учитывается введением в объект управления звена чистого запаздывания. В общем случае в одном периоде прерывания (ПП) работы микроЭВМ укладывается N ПК ТП:
Влияние изменения электромеханической постоянной ОУ на полюсы передаточной функции и вид переходных процессов контура частоты вращения
В ходе технологического цикла работы электропривода электромеханическая постоянная времени может значительно изменяться. Причем это изменение может быть напрямую связано с изменением скорости вращения ДПТ. Для исследования влияния несовпадения электромеханической постоянной времени, выбранной во время синтеза регулятора (тм]), и электромеханической постоянной времени электропривода (тм2) были получены ПФ для биномиального распределения нулей ХП (1.4.15) и для распределения нулей ХП по Баттерворту (1.4.16).
Изменение электромеханической постоянной времени приводит к изменению расположения полюсов ПФ контура частоты вращения (табл. 1.4.1), что приводит к изменению вида переходных процессов.
Уменьшение реальной электромеханической постоянной времени приводит к появлению в системе с регулятором рассчитанным на биномиальное распределение полюсов перерегулирования (рис. 1.4.19, а, рис. 1.4.20, а). В системе с регулятором, рассчитанным на распределение полюсов по Баттерворту - к усилению перерегулирования (рис. 1.4.19, б, рис. 1.4.20, б).
Увеличение электромеханической постоянной времени ОУ в системе с регулятором, рассчитанным на биномиальное распределение нулей ХП, приводит к затягиванию переходных процессов (рис. 1.4.21, а, рис. 1.4.22, а). В системе с регулятором, рассчитанным на распределение по Баттерворту, при увеличении реальной постоянной времени пропадает перерегулирование (рис. 1.4.21, б, рис. 1.4.22,6).
а) при биномиальном распределении нулей ХП,
б) при распределении нулей ХП по Eammepeopmy
Справедливости ради следует отметить, что в ходе работы электропривода электромеханическая постоянная времени электропривода может изменяться значительно больше чем на 50%. Выводы
Разработана модель силового преобразователя, представляющая собой совокупность импульсной динамической и статической моделей, позволяющая при моделировании учесть дискретность и запаздывание, вносимые преобразователем.
Уточнено математическое описание электропривода постоянного тока, учитывающее изменение целой и дробной частей запаздывания введением трех передаточных функций объекта управления; Исследование влияния изменения запаздывания, вносимого силовым преобразователем, показало невозможность компенсации нуля ПФ ОУ контура тока и одного из нулей ПФ ОУ контура частоты вращения, что не позволяет полностью избавится от влияния изменения запаздывания и параметров ОУ даже при проектировании систем непрямого адаптивного управления.
Исследование зависимости изменения вида переходных процессов и расположения полюсов ПФ от изменения запаздывания и постоянных времени ОУ, показало, что в независимости от заложенного при синтезе регулятора распределения полюсов приближение запаздывания к нулю приводит к затягиванию процессов, увеличение запаздывания наоборот приводит к появлению в переходном процессе перерегулирования. Приближение полюсов ПФ контуров управления к минус единице, приводит к появлению субгармонических колебаний. Изменение параметров ОУ, влекущее увеличение реальной постоянной времени контура регулирования, приводит к затягиванию процесса, а её уменьшение приводит к появлению в процессе перерегулирования. В результате анализа полученных данных была сформулирована цель. Разработать регулятор, параметры и структура которого будут изменяться в функции изменения запаздывания и параметров ОУ. 2 Разработка и исследование алгоритма работы самонастраивающегося регулятора
При проектировании микропроцессорных регуляторов переменный характер запаздывания в канале управления существенно усложняет процедуру синтеза цифрового регулятора, так как не позволяет описать объект управления передаточной функцией, а значит, не позволяет создать регулятор, полностью компенсирующий его свойства. Изменение запаздывания и постоянных времени ОУ приводит к существенным изменениям поведения замкнутой системы. Для обеспечения работоспособности системы проектировщик вынужден уменьшать быстродействие рассчитываемой системы регулирования, уменьшать диапазон регулирования, вводить фильтры на входе системы, подбирать распределение нулей характеристического полинома и т.д. Все эти меры, как правило, помогают, однако борются со следствием проблемы, а не с ее корнем. Т.к. если бы существовала возможность полностью описать ОУ передаточной функцией, то достаточно было бы, скомпенсировать все полюсы и нули этой ПФ для того чтобы, используя известные распределения нулей ХП, обеспечить любой вид и длительность переходного процесса. В частности, используя биномиальное распределение нулей ХП, устремив постоянную контура регулирования к нулю, получить процессы нулевой длительности без перерегулирования. Однако в реальности такое возможно лишь на математической модели, когда объектом управления является передаточная функция. Причем даже небольшое изменение параметров этой ПФ выводит систему из равновесия. Все выше сказанное, подтверждает необходимость создания самонастраивающегося регулятора, позволяющего менять свои параметры в соответствии с изменениями параметров ОУ.
Синтез алгоритма работы регулятора контура частоты вращения при биномиальном распределении нулей характеристического полинома
На рис. 2.1.7 показано поведение системы, в случае если запаздывание ОУ и регулятора совпадают, а в ходе переходного процесса, вследствие разогрева обмотки, на 25% уменьшается электромагнитная постоянная времени ДПТ. Как видно (рис. 2.1.7, а) в переходном процессе системы с «обычным» регулятором, рассчитанным на биномиальное распределение полюсов, появляется колебательный процесс, в то время как в системе с самонастраивающимся регулятором переходный процесс остается апериодическим. В системе с регулятором, рассчитанным на распределение полюсов по Баттерворту, применение самона страивающегося регулятора приводит к сокращению числа колебаний, однако приводит к увеличению перерегулирования (рис. 2.1.7, б).
Исследования, проведенные в гл. 1.4 показали, что нули и полюсы ПФ контура частоты вращения так же зависят от изменения запаздывания и параметров электропривода. Это означает, что регулятор контура частоты вращения тоже должен быть реализован в виде трех переключающихся в зависимости от целой части запаздывания алгоритмов с учетом особенности пересчета ошибки регулирования для каждого алгоритма, примененной в регуляторе контура тока. Кроме того, пересчет регулятором контура частоты вращения задания на ток с учетом спрогнозированного регулятором контура тока значения запаздывания влияет на управляющее напряжение, рассчитываемое регулятором контура тока, изменение которого в свою очередь влияет на ожидаемое, на текущем ПК, запаздывание. Для устранения влияния изменения запаздывания и параметров электропривода на систему управления был разработан объединенный регулятор тока и частоты вращения. Блок схема алгоритма работы объединенного регулятора показана на рис. 2.2.1. Как видно объединенный регулятор содержит три вложенных цикла. Во внутреннем цикле рассчитывается напряжение управления СП, при этом определяется ожидаемое запаздывание. На основе полученного значения запаздывания в цикле корректируются коэффициенты алгоритма работы регулятора контура частоты вращения. Цикл заканчивается после вхождения изменения задания на ток в пятипроцентную зону. Внешний цикл предназначен для учета изменения электромеханической постоянной времени, в соответствии с сигналом пропорциональным приведенному к валу двигателя моменту инерции, электромагнитной постоянной времени, в соответствии с сигналом пропорциональным температуре обмотки статора и задания на скорость. В отличие от электромагнитной, электромеханическая постоянная времени, при управлении малоинерционными объектами, может значительно "/ e.[n] J
Рис. 2.2.1 Блок схема алгоритма объединенного самонастраивающегося регулятора контура тока и частоты вращение изменяться в ходе переходного процесса. В связи с чем, предлагается ввести перерасчет управляющего напряжения и сделать его период на столько меньше ПК СП на сколько позволяют возможности применяемой микроЭВМ. В частности, в качестве примера был выбран период перерасчета микроЭВМ равный 0.01 ПК СП. В итоге сигнал управления, подаваемый на СП вырабатывается не один раз за ПК, а обновляется с периодом 0.01 ПК в ходе отсчета задержки СИФУ с учетом изменений электромеханической, электромагнитной постоянных времени электропривода и задания на скорость. Процесс заканчивается в момент отпирания тиристора, после чего производится запоминание выходных значений регулятора и пересчет ошибок регулирования для не участвовавших в расчете алгоритмов работы регулятора. В итоге, разработанный объединенный самонастраивающийся регулятор в течение ПК до ста раз пересчитывает управляющие напряжение с учетом спрогнозированного запаздывания и изменения параметров ОУ, что позволяет создать систему непрямого адаптивного управления электроприводом постоянного тока [10].
Система импульсно-фазовогоуправления
Система импульсно-фазового управления СИФУ вырабатывает сдвинутые на заданный промежуток времени импульсы, которые через формирователь импульсов поступают на тиристоры и переводят их в проводящее состояние. Включает в себя двенадцать каналов и обеспечивает работу обоих вентильных комплектов ТП. Разработанная СИФУ отличаются высокой симметрией управляющих импульсов, обусловленной гарантированной точностью реализации временной задержки [3]. Диапазон изменения угла управления составляет 180,
Структурная схема одного канала СИФУ показана на рис. 3.2.6. Блок связи с сетью БСС генерирует импульсы в моменты времени естественной коммутации тиристора. Этот импульс устанавливают на выходе RS-триггера уровень логической единицы, который разрешает прохождение импульсов тактового генератора (ТГ) на вычитающий вход счетчика (СЧ). Предварительно в счетчик записывается число YM, равное его максимальной емкости. Таким образом выходной код счетчика Yc начнет равномерно уменьшаться. Когда его величина станет меньше кода управления Yy, формируемого ЭВМ, компаратор (КМ) запустит формирователь управляющих импульсов (ФИ,) сбросит RS-триггер и разрешит предварительную запись кода YM в счетчик.
От генератора (409,5кГц)
Логическое переключающие устройство (ЛПУ) обеспечивает переключение управляющих импульсов в функции сигнала знак тока (ЗТ) в случае, если ДСВ выдает сигнал-разрешение на это переключение (ЗС). Выполнено по трех-позиционной логической схеме, т.е. на время безтоковой паузы сигналы управления снимаются с тиристоров обоих комплектов.
БЗУ формирует двенадцатиразрядный код угла управления и позволяет медленно или ступенчато изменять его при помощи нажатия соответствующих кнопок на панели управления.
БИ служит для удобства восприятия информации, блок индикации осуществляет перевод двоичного кода угла управления канала СИФУ, в приемлемый для человека вид, т.е. в электрический угол, который отображается с точность до сотых электрического градуса на пяти семисегментных индикаторах панели управления;
Блок потенциальной развязки (БПР) обеспечивают гальваническую развязку между силовой частью комплекса и цифровой СИФУ.
АЦП осуществляет преобразование аналоговых сигналов: напряжение, ток якоря, ток возбуждения, частота вращения ДПТ в цифровую форму и передачу в персональный компьютер для исследования и сохранения в виде файла.
Для проверки адекватности было проведено сравнение осциллограмм выходного напряжения при разных углах управления и переходный процессов происходящих в лабораторном стенде «Трехфазный мостовой реверсивный преобразователь с цифровым управлением»
Похожие диссертации на Непрямое адаптивное управление электроприводом постоянного тока
