LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові системи регулювання електроприводу з комбінованим керуванням

комплексу заходів по створенню швидкодіючих електроприводів із безпосереднім цифровим керуванням: виявлено найбільш ефективні структури комбінованого керування багатократними цифровими системами регулювання та систематизовані результати по вибору їх параметрів (знайдено як аналітичні вирази, так і їх графічне уявлення); розроблено способи технічної реалізації та знайдено передавальні функції ланок імпульс-ної корекції запізнення в контурах регулювання швидкості; розроблено матема-тичну модель та програмне забезпечення, яке дозволяє проводити аналіз якості роботи запропонованих систем.

Методи досліджень. Дослідження проводилися з використанням теорії автоматичного керування, теорії лінійних імпульсних систем, дискретного перетворення Лапласса та апарата простору станів.

Реалізація висновків та рекомендацій.

Результати роботи використані концерном "Азовмаш" при виборі та обгрунтуванні раціональної структури цифрових електроприводів нахилу конверторів Роуркельского металургійного заводу (Індія). Основні положення роботи використовуються в навчальному процесі в курсах "Теорія автоматичного керування електроприводами", в лабораторному практикумі, курсовому та дипломному проектуванні при підготовці спеціалістів за фахом "Електропривод та автоматизація промислових установок та технологічних комплексів". Результати досліджень передано інституту "Тяжпромелектропроект" (м. Харків) для їх використання в цифрових приводах летких ножиць та натискних гвинтів листового стану гарячої прокатки 1680 комбінату "Запоріжсталь".

Апробація роботи.

Провідні положення та результати роботи докладені на п'яти українських із міжнародною участю науково-технічних конференціях "Проблеми автоматизованого електроприводу. Теорія та практика" (м. Харків, 1994-1998р.), на "I-й міжнародній (XII Всесоюзній) конференції з автоматизованого електроприводу"
(м. Санкт-Петербург, 1995 р.), на кафедрі "Електропривод та автоматизація технологічних установ" ДонДТУ.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 12 наукових праць, з них 8 у провідних виданнях.

Структура та обсяг дисертації.Дисертаційна робота складається з вступу, п'ятьох розділів та заключення, які викладено на 122 сторінках друкованого тексту, ілюстрованих 87 рисунками та 15 таблицями на 71 сторінках, з переліку літературних джерел із 107 найменувань на 11 сторінках та додатків на 36 сторінках.

ЗМIСТ РОБОТИ

У вступідається загальна характеристика роботи, яка наведена вище.

У першому розділіпроведено огляд літературних джерел, які присвячені питанням підвищення швидкодії електроприводів.

Показано, що одним із можливих засобів поліпшення динамічних показників та точності відтворення бажаних законів руху є реалізація комбінованого керування, де поряд із керуванням за відхиленням здійснюється регулювання в розімкненому циклі за задавальним впливом. Це положення підтверджується як загальною теорією комбінованого керування, так і роботами Чермалиха В.М., Коцегуба П.Х., У. Рифеншталя та інших, де розглянуті питання реалізації комбінованого керування в неперервних та цифро-аналогових системах. Але питання побудови комбінованих систем регулювання електроприводів із безпосереднім цифровим керуванням вивчені недостатньо, що й визначило коло питань, які вирішуються в дисертаційній роботі.

Електроприводи з безпосереднім цифровим керуванням отримали розвиток та розповсюдження завдяки працям Перельмутера В.М., Радімова С.М., Файнштейна В.Г., Файнштейна Е.Г. та інших дослідників. У практиці їх побудови відомі як однократні, що працюють з однаковими періодами квантування в усіх контурах, так і багатократні системі підпорядкованого регулювання, в яких період квантування зовнішніх контурів більше та кратний періоду дискретності вентильного перетворювача (ВП), з яким працює контур регулювання струму (КРС).

Об'єктом досліджень у дисертаційній роботі є цифрові багатократні комбіновані системи регулювання. Такий підхід дозволяє отримати загальні закономірності та залежності, які можна використовувати і для однократних систем, тому що останні є частковим випадком багатократних.

При побудові однократних систем можливе поліпшення їх динамічних показників засобами імпульсної корекції запізнення в контурі регулювання швидкості (КРШ). Але відомі розробки приводять до порушення астатичних властивостей систем за збурювальним впливом, що й дало поштовх до пошуку рішень, які не мали б цього недоліку.

Для комплексного вирішення питань реалізації комбінованого керування та визначення його ефективності треба здійснити синтез та аналіз найбільш розпов-сюджених на практиці систем регулювання швидкості та положення (з одноразовоінтегрувальними та дворазовоінтегрувальними контурами регулювання швидкості (КРШ) із давачами миттєвого та середнього значення швидкості при використанні різноманітних алгоритмів цифрового інтегрування в регуляторах та задавальних пристроях, із компенсацією запізнення у КРШ та без неї).

У другому розділі розглядаються питання синтезу багатократних цифрових систем регулювання, які пояснюються на прикладі системи регулювання швидкості (рис.1) із різними періодами квантування: - у контурі регулювання струму і - у контурі регулювання швидкості, де k-ціле число. Екстраполятор (Е) нульового порядку узгоджує роботу контурів регулювання струму та швидкості. Контур регулювання струму настроєно згідно до рекомендацій, які наведено в роботах В.Г.Файнштейна, Е.Г.Файнштейна, за умов, щоб зміна середнього значення струму при стрибку завдання на його вході відбувалася за експоненційним законом

, (1)
де

; - бажана стала часу експоненти.

Оптимізація систем проводиться за умов модульного оптимуму (МО), тому що таке налагодування дає задовільні результати не тільки для неперервних, але й для цифрових систем. Постійні інтегрування контурів регулювання визначаються при їх послідовній оптимізації, а синтез комбінованих систем пропонується проводити згідно передавальній функції від бажаного до середнього прискорень

(2)
або від бажаного до середнього ривка

, (3)
якщо й ривок потребує обмеження.

При оптимізації комбінованих систем треба визначати декілька параметрів одночасно, тому використання умов оптимізації за МО для дискретної передавальної функції супроводжується достатньо громіздкими обчисленнями. Для полегшення синтезу пропонується проводити оптимізацію за спрощеною методикою, яка полягає в наступному. З використанням білінійного перетворення визначається неперервний аналог дискретної передавальної функції замкненої системи

, (4)
яка підлягає оптимізації. Його частотна характеристика в області малих частот близька до частотної характеристики дискретної системи. Це дозволяє оптимізацію останньої виконувати за її неперервним аналогом, за умов оптимізації МО щодо неперервних систем, які значно простіші від умов оптимізації за дискретною передавальною функцією та швидше приводять до бажаного результату. Слід відзначити, що заміна одного параметра р іншим еквівалентна переходу до нового, безрозмірного часу, часто використовується в теорії автоматичного керування та не накладає ніяких обмежень на дослідження, які виконуються.

При реалізації комбінованого керування іноді можливо отримати передавальну функцію системи, яка підлягає оптимізації, виду

(5)
при повністю керованих коефіцієнтах чисельника.

Це дозволяє здійснити оптимізацію системи (знайти параметри коректувальних зв'язків) за умов забезпечення