LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

перехідних процесів кінцевої тривалості

, (6)
де i приймає значення від 1 до m.

Розглянуто також просту та ефективну методику аналізу багатократних дискретних систем на основі розробленої у просторі станів математичної моделі.

У третьому розділі розглядаються одноразово- та дворазовоінтегрувальні комбіновані системи регулювання швидкості як з обмеженням, так і без обмеження ривка, при формуванні зворотного зв'язку як за миттєвим , так і за середнім значеннями швидкості. На рис.1 наведено розрахункову структурну схему дворазовоінтегрувальної СРШ, на якій контур регулювання швидкості представлено двома контурами: внутрішнім- із пропорційним регулятором швидкості РШ1

(7)
та зовнішнім- з інтегральним регулятором РШ2

. (8)
В (7) та (8) та - постійні інтегрування розімкнених контурів регулювання швидкості (внутрішнього та зовнішнього), а - електромеханічна стала часу приводу.

Якщо розглядаються одноразовоінтегрувальні системи регулювання швидкості, то зі схеми на рис.1 зовнішній контур із РШ2 зникає.

Дослідження проведено при різноманітних комбінаціях у задавальних пристроях та у РШ2 алгоритмів інтегрування, яким відповідають передавальні функції

; (9)
. (10)
У контурі регулювання струму зроблено імпульсну корекцію запізнення, тому на рис.1 у контурі регулювання швидкості знаходиться ланка чистого запізнення з передавальною функцією .

В окремому випадку, якщо всі контури регулювання працюють з однаковою дискретністю (k=1), можливо компенсувати запізнення за допомогою іпульс-ної корекції також і у контурі регулювання швидкості. На рис.1 включення ланок імпульсної корекції запізнення показано перервними лініями, а їхні передавальні функції знаходяться з виразів

; (11)
, (12)
де

(13)
- передавальна функція розімкненого внутрішнього КРШ без обліку запізнення.

У виразі (13) взято на увагу, що при k=1 передавальна функція екстраполя-тора дорівнює одиниці, а

; (14)

, (15)
відповідно є передавальними функціями регулятора струму та розімкненого контуру регулювання струму, які визначені в припущенні, що запізнення у КРС відсутнє. В виразах (14) та (15) , , -електромагнітна стала часу якірного кола.

Виконання імпульсної корекції запізнення за запропонованою структурою дозволяє, на відміну від відомих рішень, здійснити компенсацію запізнення у дворазовоінтегрувальних контурах регулювання швидкості без порушення астатичних властивостей систем за навантаженням, тому що передавальні функції коректувальних ланок не містять в собі інтегральної частини та інтегральні елементи у прямому каналі не замкнуті жорстким зворотнім зв'язком. Астатичні властивості також не порушуються, якщо запізнення компенсовано у внутрішньому та враховано при синтезі зовнішнього КРШ. У цьому випадку на рис.1 , а знаходиться згідно з (11), як і раніше.

Для систем регулювання швидкості розроблені задавальні пристрої, які дозволяють реалізувати комбіноване керування. Наприклад, на рис.2,а,б наведені задавальні пристрої, які реалізують комбіноване керування з порядком m=2:(а) - для одноразовоінтегрувальних СРШ з давачем середньої швидкості та (б) - для дворазовоінтегрувальних СРШ при будь-якому із способів формування зворотного зв'язку за швидкістю.Якщо скористатися прийомом установлення на вході зовнішнього контуру регулювання швидкості ланки цифрового усереднення (Ф) для компенсації форсуючої складової замкненого КРШ, яка визвана інерційністю зворотного зв'язку, та завести за цю ланку додатковий коректувальний зв'язок, як це зроблено у задавальному пристрої на рис.2,а, то для дворазовоінтегрувальних систем регулювання швидкості із давачами середньої швидкості можлива реалізація комбінованого керування з m=3. При цьому необхідно, щоб у РШ2 інтегрування відбувалося згідно з (9).

Вже на етапі синтезу встановлено, що динамічні властивості комбінованих систем не залежать від типу алгоритму інтегрування, що використовується у задавальних пристроях. Покажемо це на прикладі задавального пристрою рис.2,а. Неперервний аналог його дискретної передавальної функції знаходиться за виразом

, m=2, (16)
вигляд якого не залежить від прийнятого у задавальному пристрої алгоритму інтегрування, а зв'язок між коефіцієнтами та при використанні різних передавальних функцій інтеграторів у цьому задавальному пристрої наведено в табл.1.

Результатом оптимізації комбінованих систем є коефіцієнти , за відомими значеннями яких знаходяться реальні коректувальні коефіцієнти . Раніше та в подальшому під порядком комбінованого керування m мається на увазі кількість вільно варійованих коефіцєнтів у неперервних аналогах дискретних передавальних функцій задавальних пристроїв.

Показано, що в системах, які працюють за відхиленням, кращих динамічних показників досягають при використанні в задавачі інтенсивності, а для дворазовоінтегрувальних систем регулювання швидкості і у РШ2, інтеграторів з передавальною функцією (10). Тому оцінка ефективності комбінованого керування проводилася в порівнянні з такими системами.

Установлено, що динамічні властивості комбінованих дворазовоінтегрувальних систем регулювання швидкості з m=2 не залежать від прийнятого у РШ2 алгоритму інтегрування. Найбільший ефект досягається в разі використання задавальних пристроїв, які дозволяють реалізувати комбіноване керування з порядком m=2- для одноразовоінтегрувальних (рис.2,а) та m=3- для дворазовоінтегрувальних систем регулювання швидкості із зворотним зв'язком за середнім значенням швидкості. В таких системах, не залежно від k та , перше узгодження струму з його встановленим значенням настає під час 2-3 такту , що в 3-9 разів менше, ніж для одноразовоінтегрувальних, та в 7-12 разів менше, ніж для дворазовоінтегрувальних систем регулювання швидкості, які працюють за відхиленням. Це дозволяє отримати виграш у регулюванні за швидкістю до 15% в порівнянні з традиційними системами підпорядкованого регулювання. Викладені висновки частково підтверджуються графіками перехідних процесів, які наведено в табл.2.

Ефект від реалізації комбінованого керування у системах регулювання швидкості із давачами миттєвої швидкості незначний та зменшується, якщо в контурі регулювання швидкості зроблено імпульсну корекцію запізнення. Використання останньої дозволяє зменшити час першого узгодження за струмом на 2-3 такти в одноразовоінтегрувальних та на 4-6 тактів у дворазовоінтегрувальних системах регулювання швидкості, які працюють за відхиленням, що приводить до підвищення швидкодії за струмом в 1,5-3 рази.

На рис.2,в наведено задавальний пристрій, який дозволяє реалізувати комбіноване керування з m=2 в одноразовоінтегрувальних системах регулювання швидкості з обмеженням ривка. Для одноразовоінтегрувальних СРШ із зворотним зв'язком за середнім значенням швидкості порядок комбінованого керування можна підвищити до m=3, якщо використати прийом установлення ланки цифрового усереднення на вході КРШ, а для дворазовоінтегрувальних СРШ - до m=3,4, тому що можливо завести ще додатковий коректувальний зв'язок за інтегральний регулятор швидкості РШ2.

При реалізації комбінованого керування за задавальною дією у системах регулювання швидкості з обмеженням ривка, незалежно від структури контуру регулювання швидкості, вибором відповідного задавального пристрою завжди можна отримати передавальну функцію системи (3), яка підлягає оптимізації, вигляду (5).

Синтез систем доцільно виконувати в наступній послідовності. Знайти дискретну