CC BY
8
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боровиков М.А., Гагушин Д.А., Доманов В.И., Пашинин С.В., Сатдинов М.Ф. Вопросы построения электропривода по системе «Вентильный двигатель» и элементы его теории //Вестник УлГТУ. 1998. №4. С.62-67.
2. Atmel corporation. AVR Enhanced RISC Microcontrollers, 1996.
3. Atmel corporation. AT90S4434/LS4434/S8535/LS8535 Preliminary, 1999.
Боровиков Михаил Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ, действительный член Академии электротехнических наук РФ. Окончил Томский политехнический институт. Имеет статьи и монографии по вопросам повышения качества автоматизированных электроприводов разных классов.
Доманов Виктор Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи и доклады по вопросам повышения качества автоматизированных электроприводов. Автор 7 изобретений.
Доманов Андрей Викторович, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончил Ульяновский государственный технический университет. Имеет статьи и доклады по исследованию вентильных двигателей и оптимальному управлению.
УДК 62-52.001.5(43)
М.А.БОРОВИКОВ, Д.А.ГАГУШИН, С.В.ПАШИНИН, М.Ф.САТДИНОВ
ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ УПРЕЖДАЮЩЕЙ КОРРЕКЦИИ НА СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ БАЗЕ
Обсуждаются вопросы реализации метода упреждающей коррекции для построения систем автоматического управления (САУ) с пониженной чувствительностью к вариациям параметров объекта и влияниям внешних возмущений. Обосновывается необходимость построения специализированных элементов для облегчения решения задач применения метода при аппаратном подходе, а также возможности их программного воплощения.
Метод упреждающей коррекции (УК), представляющий собой совокупность структурных приемов построения замкнутых заведомо устойчивых САУ, имеющих заданные динамические показатели, является достаточно универсальным методом снижения чувствительности систем к ва-
риациям параметров объекта и влиянию возмущающих воздействий при сохранении их повышенного быстродействия.
Метод УК оказывается весьма легко реализуемым в системах электромашинной и электромагнитной автоматики, когда необходимые корректирующие сигналы можно снимать с обмоток возбуждения или управления, что не приводило к усложнению управляющей части. При использовании современной полупроводниковой элементной базы метод УК в общем случае требует увеличения аппаратных затрат на построение управляющей части, чем, например, наиболее распространенный метод, последовательной коррекции (ПК), в результате чего предпочтение чаще отдается именно последнему. Тем не менее метод УК обладает явным достоинством, а для облегчения его применения целесообразно создать специальный набор элементов, позволяющих реализовать наиболее употребительные структуры САУ с УК.
На рис. 1 приведены примеры построения структур САУ с реализацией упреждающей коррекции и элементами самонастройки. На рис.1,а представлена схема, отражающая существо метода упреждающей коррекции [1] и его реализацию в одноконтурной обыкновенной САУ, а также варианты преодоления влияния возмущающих воздействий и изменения коэффициента передачи Кх звеньев Wx, влияние которых на устойчивость САУ необходимо устранить [2]. Введение автоподстройки коэффициента Кхм на условие Кхм=Кх в виде введения параметрического воздействия по сигналу Хуп через ключи К1 на звено Кхм предположительно может позволить обойтись без фильтра Wф, который при аналоговом исполнении ухудшает качество переходных процессов в САУ.
На рис.1.б представлена структура адаптивной САУ [3] с эталонными моделями применительно к двухконтурной системе подчиненного регулирования координат электропривода и реализации упреждающей коррекции и в токовом контуре, и в контуре скорости. На этой схеме также кроме обычных сигнальных воздействий имеются и параметрические воздействия на элементы ум1 и Ум2, изменяющие степени коррекции в каждом контуре.
Анализ приведенных примеров и наиболее распространенных структур с реализацией метода упреждающей коррекции [1] позволяет сформулировать требования к набору элементов, облегчающие реализацию метода упреждающей коррекции с применением современной элементной базы.
г
Хо ЭС1 ЭС2 _
Хк
Х1
1
W
X
Х2
-т-►
Х
Кх
W
о
—Нз>
Х
Уп
К2
"^ЧГ
Wф Wм
К2
К1
К
и
р
ЭС3 К1
М"
а
иэт ис
W.
ЭТ2
№
Wr
-
4_I ^2
'М2
Ук
Wм
Хк
^^—^¡^—
Еп
рт
W,
п
_ь 1 _п
Ей
к
ХМ1
Wмl
Кт
к,-
Кс
ис
I
б
Рис. 1. Структура САУ с упреждающей коррекцией и самонастройкой
1. Необходимо применения блоков гальванической развязки, пригодных для преобразования сигналов в диапазонах 0-^±75мВ; 0^±300 В с потреблением мощности не более 0,1 мВт. При использовании для преобразования однополярных сигналов такие блоки необходимо выполнять на оптронных парах, чтобы не применять трансформаторные элементы, неиз-
бежно увеличивающие габариты и снижающие технологичность аппаратуры.
2. Необходимо также иметь усилительные элементы с управляемым коэффициентом передачи, выполняющие функции элементов Кхм с управляемым коэффициентом передачи, то есть такие элементы, у которых кроме сигнальных входов должен быть и вход управления коэффициентом передачи. Такие усилители должны иметь свойства усилителей постоянного тока, однако полоса пропускания их должна быть не ниже 10 Гц. Коэффициенты передачи таких элементов должны меняться в пределах от 1 до 1 0 , причем должна быть предусмотрена возможность установки необходимого значения вручную и его изменения по управляющему входу в требуемом диапазоне. В соответствии с изменением коэффициента усиления функциональных элементов Wх, входящих в основной канал САУ. Элементы Кхм должны обладать способностью следить за коэффициентом Кх.
Требования по мощности к элементам Кхм идентичны к таковым для микросхем.
3. Следующим специфическим элементом для реализации упреждающей коррекции является регулируемый делитель напряжения, выполняющий функции степени коррекции v№ значение которого должно изменяться в пределах 1,0^0,1. Этот элемент похож на управляемый усилитель, однако может быть выполнен именно в виде регулируемого резистора - делителя напряжения.
4. Следующими важными элементами, входящими в набор потребных для реализации метода упреждающей коррекции являются, сопутствующие звенья: ключи К1, К2 (см.рис. 1,а), подключающие необходимые элементы для введения параметрических воздействий, разрежающие, например, интеграторы, или вообще выводящие из работы некоторые элементы и тем самым переключающие структуру САУ. К числу сопутствующих элементов необходимо отнести элементы, организующие упомянутое выше слежение моделируемых коэффициентов за коэффициентами звеньев Wх исходной части объекта, например, интегрирующие звенья. Реализация таких элементов возможна как аналоговым, так и цифровым способом с использованием широко распространенных микропроцессорных наборов или программируемых микроконтроллеров.
5. Для реализации самонастраивающихся систем с эталонными моделями при использовании в основном контуре (контурах) эталонных моделей (рис. 1,б) необходимо выполнять сами эталонные модели, представляющие собой звенья второго порядка с изменяемыми постоянной времени Т0=уаг и степени затухания = const. Эти модели могут выполняться из типовых микросхем, однако должны предусматривать возможности автоматической настройки на нужный вид эталонного процесса.
6. Вероятна целесообразность совмещения блоков гальванической развязки и управляемых усилительных элементов и реализация в одном кон-
структиве дифференциальной вилки, выделяющей упреждающий сигнал Хуп и имеющей возможность автоматической настройки потребного коэффициента Кхм=Кх в одном ключе.
7. Наиболее перспективен вариант программной реализации метода упреждающей коррекции, когда элементы ^'р, Кхм, ЭС1, ЭС2, К1, К2, Ки/р, ^м, Wф реализует вычислительное устройство, а необходимые сигналы Х0(1:), Х(1:), Хуп(1:), Хк(1:) будут вводиться в него с помощью набора ЦАП и АЦП, образующих устройство связи с объектом Wх W0.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боровиков М.А. Расчет быстродействующих систем электропривода и автоматики. Саратов: Изд-во Сарат.ун -та, 1980. 394 с.
2. А.с. 915061 СССР. МКИ3 005В13/04. Система автоматического регулирования с упреждающей коррекцией / М.А.Боровиков // Открытия. Изобретения. 1982, №11.
3. А.с. 924670 СССР. МКИ3 005Б 13/04. Самонастраивающаяся система управления /М.А.Боровиков // Открытия. Изобретения. 1982, №16.
Боровиков Михаил Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ, действительный член Академии электротехнических наук РФ. Окончил Томский политехнический институт. Имеет статьи и монографии по вопросам повышения качества автоматизированных электроприводов разных классов.
Гагушин Дмитрий Анатольевич, аспирант кафедры «Электропривод и АПУ», выпускник УлГТУ, имеет публикации по использованию вентильных электродвигателей.
Пашинин Сергей Владимирович, аспирант кафедры «Электропривод и АПУ», выпускник УлГТУ, имеет публикации по вопросам построения элементов для реализации вентильных электродвигателей.
Сатдинов Марат Фаритович, аспирант кафедры «Электропривод и АПУ», выпускник УлГТУ, имеет публикации по вопросам реализации систем электропривода «вентильный двигатель».
