Файл: Кулесский, Р. А. электропривод постоянного тока с цифровым управлением.pdf

зованного сигнала на коэффициент Г/Г,,, операции, выполняемые блоком ЦИ, сводим к суммированию всех приращении сигнала рас­

согласования по скорости

;=о

При этом сигналу у|(і'"> соответствует число интегратора, равное

В О , - И

60,~И

Рис. 5-1. Функциональные схемы цифрового (а), цифро-аналоговых (б, в) и аналогового (г) регуляторов скорости.

ЦИ, ЦД, ЦП — цифровые блоки интегрирования, дифференцирования, про­ порциональный; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь; БО — блок огра­ ничения; П-А, ПД-А, ПИД-А — аналоговые П, ПД и ПИД — регуляторы.

157

для IP’*U (г) выбирается при приближенном синтезе равной о*'"* и кор­

ректируется на этапе уточненного анализа. В общем случае, когда

Как отмечалось выше, интегральная составляющая закона регу­ лирования, определяющая статическую точность, вычисляется в циф­ ровой форме. Что касается пропорциональной и дифференциальной составляющих закона регулирования, то они могут вычисляться как в цифровой, так и в аналоговой формах. При цифровом варианте разрядность ЦП и ЦД не связана с ограничением тока якоря и

определяется .принятым методом аналогово-цифрового .преобразова­ ния частотных сигналов и видом соответствующей дискретной пере­ даточной функции. Вместе с тем при наличии ограничения выходно­ го сигнала сумматора можно без искажения закона регулирования ограничить выходные сигналы ЦП и ЦД с целью уменьшения объе­

ванных сигналов на коэффнцнены сп и ТДТ. Тогда блоки цифрового

дифференцирования и пропорциональный будут осуществлять вычис­ ления в соответствии с уравнениями

настройка блоков ограничения BOz не представляет труда, а раз­

рядность цифро-аналоговых преобразователей определяется так же, как и для БОі. Следует отметить, что поскольку умножение преоб­ разованных сигналов в ЦАП производится в аналоговой форме, ко­ личеству разрядов входного числа ЦАП будет соответствовать то

158

же число дискретных уровней на выходе, при этом величина дискре­ ты 'в аналоговой форме определяется коэффициентом, на который производится умножение (сп или Тд/Т). Формулы (5-8) и (5-9) оценивают диапазон входных сигналов ЦАП-П, ЦАІІ-Д с учетом блоков ограничения БОг-П, БОг-Д. Определим максимально воз­ можные значения чисел на входе блоков ограничения, позволяющие установить целесообразность их использования. Ясно, что если зна­ чения чисел на входе и выходе БОг будут мало отличаться друг от друга, то может оказаться целесообразнее пойти на усложнение ЦАП, чем на включение БОг-

Согласно (5-7) максимальное значение числа на входе БОг-П

бывает меньше или соизмеримой с Nffl и тогда блок БОг-Д ста­ новится не нужным. Действительно, при постоянном заданном зна­

ствии БОг-Д).

■При аналоговом варианте вычисления пропорциональной и диф­ ференциальной составляющих закона регулирования используются аналоговые регуляторы ПД-А (рис. 5-1,в) и П-А (рис. 5-1,6). Един­ ственное требование, предъявляемое к ним с точки зрения затрону­ тых вопросов, состоит в том, что зона линейного изменения выход­

ного сигнала должна составлять и? менее

159

Пример 5-1. Определим разрядность БИ, ЦАП-П, ЦАП-Д, ЦАП-И и целесообразность включения БОг-Д и БОг-П при следую­

щение схемы ЦАП-П, несмотря на введение дополнительного блока, позволит в целом упростить ЦВУ. При сложении и вычитании в двоичной системе регистры блоков ЦИ и ЦАП-И должны вклю­ чать по девять двоичных разрядов, а ЦАП-П и ЦАП-Д — по семь двоичных разрядов. При этом блок ограничения БО-И должен огра­ ничивать содержимое выходного счетчика БИ числом 400. При осу­ ществлении арифметических операций в двоично-десятичной системе регистры блоков ЦИ, ЦАП-И должны содержать две с половиной декады (десять двоичных разрядов), а ЦАП-П и ЦАП-Д — две де­ кады Гяогемь двоичных ояяоядов).

5-2. ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЦИФРОВОГО РЕГУЛЯТОРА ПОЛОЖЕНИЯ ПРИ ОГРАНИЧЕНИИ ЗНАЧЕНИЙ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

При позиционном управлении необходимо наряду с опти­ мальной работой в линейной зоне изменения координат объекта обеспечить близкую к оптимальной по быстродействию работу при предельных значениях координат. В качестве типового решения здесь используется способ управления по отклонению переходного про­ цесса от оптимального. Для пояснения способа воспользуемся струк­ турной схемой позиционного электропривода (рис. 5-2,а). Будем рас­ сматривать процесс отработки заданного перемещения <хз(0—const на фазовой плоскости, выбрав в качестве координат ошибку рассо­ гласования Д а = а 3—а и скорость со. Допустимую величину динами­ ческого тока ограничим значением i<m\ т. е. |іДИо |^ і (т).

Известно [Л. 41], что фазовые траектории при оптимальном управлении системой, состоящей из двух последовательно соединен­ ных интеграторов, и ограничении лишь значения управляющего воз­ действия (в данном случае ід„п) соответствуют кривым рис. 5-2,6,

160

Оплошными линиями показаны типичные для позиционного электро­ привода траектории, соответствующие (движению при начальной ско­ рости Шо=0. Из «ривых следует, что при оптимальном управлении изображающая точка с координатами ш, Да, в каком бы начальном положении (coo, Дао) она не находилась, всегда движется к линии АОВ, что соответствует режиму разгона. При достижении изобра-

Рис. 5-2. Структурная схема позиционного электропривода (а) и

фазовые траектории (б), соответствующие оптимальному устрой­ ству управления.

жающей точкой линии АОВ управление меняет знак, оставаясь по модулю равным и изображающая точка по АОВ движется

к началу координат. Этот участок соответствует режиму торможе­ ния. Линию АОВ называют линией переключения. Нетрудно пока­

зать, что ей соответствует уравнение

с этим возможен следующий.способ формирования близкого к опти­ мальному . по быстродействию процесса торможения: осуществлять регулирование скорости двигателя по отклонению текущего значения

нелинейным и производит преобразование сигнала ошибки в соответ-