Повышение быстродействия синхронно-синфазного электропривода за счет использования алгоритма работы частотного дискриминатора с косвенным определением ошибки по частоте вращения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ДК 62-83:681.532.55

А.В. Бубнов, К.Н. Гвозденко, В.А. Емашов

Омский государственный технический университет, г. Омск

ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ синхронно-синфазного ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛГОРИТМА РАБОТЫ ЧАСТОТНОГО дискриминатора с косвенным определением

ОШИБКИ ПО ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ

Синхронно-синфазные электроприводы (ССЭ) находят широкое применение в обзорнопоисковых и сканирующих системах и устройствах, в системах технического зрения современных робототехнических комплексов, системах автоматического визуального контроля продукции, установках фототелеграфной и видеозаписывающей аппаратуры, копировальных установках, что обусловлено их высокими точностными показателями, широким диапазоном регулирования угловой скорости и высоким быстродействием[1].

Синхронно-синфазный электропривод строится на основе двухконтурной схемы (рис. 1). Астатизм по частоте вращения и высокая точность регулирования электропривода по углу обеспечивается внутренним контуром - электроприводом с фазовой синхронизацией (ЭПФС), построенном на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) [2]. ЭПФС включает в себя логическое устройство сравнения (ЛУС), корректирующее устройство (КУ), электродвигатель (ЭД) и блок импульсных датчиков (БИД), а установка начального углового положения вала электродвигателя осуществляется с помощью фазирующего регулятора (ФР), управляемого от блока задания частоты (БЗЧ).

96

Рис. 1. Обобщенная функциональная схема синхронносинфазного электропривода

В качестве логического устройства сравнения импульсных последовательностей обычно используется импульсный частотно-фазовый дискриминатор (ИЧФД), который может быть построен на основе различных алгоритмов работы, различающихся критериями оценки равенства сравниваемых частот путем логической обработки порядка следования во времени импульсов двух входных частотных сигналов: задающего с частотой /оп и формируемого в канале обратной связи с частотой/ос, и функциональными возможностями ИЧФД [1].

Для реализации эффективных алгоритмов управления необходимо измерять ошибку по угловой скорости Дю [3].

Способ косвенного определения ошибки по частоте вращения заключается в следующем. В режиме разгона электродвигателя с максимальным ускорением ет угловая скорость а с момента времени и изменяется по закону

Ю = Юн + Е,т (и - и ) . (1)

Запишем систему уравнений для фазовых траекторий в координатах Да и Да фазовой плоскости:

Аа = аз - а = | юз Ж -| ю Ж = | Аю Ж

^ Ю = Юз - Ю = Юз -18 т Ж.

а

где, аз и а - заданное и фактическое угловое положения вала электродвигателя.

Ошибка по угловой скорости электропривода с учетом (1) может быть записана в виде

Аю = а3 - Ю - 8т а -I, )

. (2)

С учетом того, что получаем:

Аю

= Ю-Ю ,

Аю = Аю„ - 8т (и - г, ) .

Подставляя в данное выражение г=г,+1, получаем для промежутка времени Дг=г,+:

97

или

Аю

= АЮ„ - 8т ^+1 - ) ,

Аю

= АЮ+ 8т (г,+1 - ) ,

(3)

Для определения угловой ошибки электропривода можно записать выражение

Аа

После преобразований получаем

= | Аю Ж

. 2 2АюкАг

аг + к

г

- 2%

8т

= о

Количество импульсов частоты

/ап

на интервале времени Дг будет равно

где Тап 1$ап.

N =

Аг Топ

(5)

Из уравнения (4) с учетом (5) определяем значение

Аю 28 ф

- N 8 т )2

Аю =

2N 8

ттоп

т оп

(6)

Вводя обозначение для максимальной ошибки перерегулирования угловой скорости а в режиме синхронизации ЭПФС [1]

Аюг =

г~

28тФо

(7)

и для величины максимального изменения угловой скорости ЭПФС в за период Тап: из выражения (6) получаем:

Аю

т

8т оп ,

Аюк

Аю 2 - N 2Аю 2

2М Аю

Данный способ может быть реализован в частотном дискриминаторе (ЧД), выполненном на цифровой элементной базе.

Алгоритм работы дополнительного ЧД заключается в следующем: с помощью счетчика импульсов осуществляется подсчет импульсов опорной частоты между двумя последова-

98

тельными ситуациями прихода двух импульсов нуля или двух и более импульсов опорной частоты между двумя соседними импульсами частоты в канале обратной связи. Полученные значения по формуле (9) пересчитываются в значения ошибки по частоте вращения.

ЧД, построенный на основе данного алгоритма может, использоваться в способе регулирования ЭПФС с опережающей разблокировкой ЛУС, а так же при реализации способов установки начального углового положения с предварительным фазированием электропривода, что позволяет повысить быстродействие ССЭ.

Работа выполнена в рамках Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы», проект № 2.1.2/11230 «Исследование динамики и разработка новых способов регулирования синхронно-синфазного электропривода для обзорно-поисковых систем».

Библиографический список

1. Бубнов А. В. Вопросы теории и проектирования прецизионных синхронносинфазных электроприводов постоянного тока : монография. Омск : Редакция журнала «Омский научный вестник», 2оо5. 19о с.

2. Трахтенберг Р. М. Импульсные астатические системы электропривода с дискретным управлением. М. : Энергоиздат, 1982. 168 с.

3. Бубнов, А. В. Способ косвенного определения ошибки по частоте вращения в электроприводе с фазовой синхронизацией в режиме насыщения логического устройства сравнения / А. В. Бубнов, В. А. Емашов, А. Н. Чудинов // Омский научный вестник. 2011. № 1. С. 99-103.