CC BY
8
УДК 62-83
A.B. Бубнов, А. V. Bubnov В Л. Емашое, V.A. Ernas hov А.Н. Чудинов, A.N. Chudinov
Омский государственный технический университет. г. Омск. Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
С ПОСОБЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ФАЗИРОВАНИЯ С ИНХРОННО СИНФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
PRE SIC E SERVO DRIVE PRE PHASING METHODS
В статье приведены способы предварительного фазирования прецизионного синхронно-синфазного электропривода и из анализ.
The article deali with precise servo drive pre-pliasuig methods and analysis of these methods.
Ключевые слова: синхронно-синфазный электропривод, прецизионным электропривод, угловая скорость, фазовая автоподстройка частоты.
Keywords: precise servo, precise electric drive; angular velocity, phase-locked loop.
Синхронно-синфазные электроприводы (ССЭ) находят широкое применение в обзорно-поисковых и сканирующих системах и устройствах, в системах технического зрения современных рооототехнических комплексов, системах автоматического визуального контроля продукции, установках фототелеграфной и видеозаписываюшей аппаратуры, копировальных установках, что обусловлено их высокими точностными показателями, широким диапазоном регулирования угловой скорости и высоким оысгродейсгвием[1].
Синхронно-синфазный электропривод строится на основе двухконтурной схемы (рис. 1). Астатизн по частоте вращения и высокая точность регулирования электропривода по углу обеспечивается внутренним контуром синхронизации, построенном на основе принципа фазовой автоподстройки частоты (ФАГГЧ) [2, 3]. Контур синхронизации электропривода (фазовой автоподстройки частоты вращения - ФAI 141?) включает в себя логическое устройство сравнения (ЛУС), корректирующее устройство (КУ), электродвигатель (ЭД) и импульсный датчик частоты (ИДЧ).
Рис. 1. Обобщенная функциональная схема снняронно-сннфазного электропривода
Внешний контур фазирования служит дтя начальной установки углового положения (фазирования) вала электродвигателя, что вызвано необходимостью установки положения призмы узла оптико-механической развертки (ОМР). соответствующего началу строки раз-
вертки сканируемого изображения, в момент прихода нмиульса углевой привязки F0„. Контур фазирования включает в себя блок определения углового рассогласования (БОУР), блок регулирования угловой ошибки (БР), контур ФАПЧВ н датчик положения (ДП).
Управление внешним и внутренним контурами осуществляется от блока задания частоты (БЗЧ), формирующего импульсные сигналы fOK н Fon. Опорная частота определяется кодом задания N. Частота опорных импульсов угловой привязки Fon связана с опорной частотой f0„ через коэффициент деления N цифрового делителя частоты, входящего в состав Б 34, и определяется как
где m - количество граней призмы узла ОМР, a z - количество радиальных меток ИД1!
В настоящее время применяются различные способы регулирования ССЭ, при этом практически все они основаны принципе последовательной стыковки во времени процессов синхронизации и фазирования (сначала осуществляется синхронизация электропривода на заданной частоте вращения, а затем фазирование). При этом в электроприводе обеспечивается высокая точность регулирования в режимах стабилизации угловой скоросги (замкнутая система автоматического регулирования - CAY), но не обеспечивается качественное регулирование в переходных режимах работы электропривода (разомкнутая САУ) при изменении задания по частоте вращения. Эти особенности не позволяют обеспечить максимально высокие динамические показатели регулирования электропривода.
Данный принцип поясняется на фазовом портрете работы синхронно-синфазного электропривода (рос. 2. где щ=2тйт - угловое расстояние между соседними метками ИДЧ. Да - угловая ошибка, Да - ошибка по угловой скоросги), участок фазовой траектории до точки 1 соответствует разгону электропривода с максимальным ускорением, участок 1-2 соответствует синхронизации элеклропривода, участок 2-3 - начальной установке углового по ложения вала электропривода, участок 3-4 соответствует скачкообразному изменению заданной частоты вращения электропривода, участок 4-5 -разгону1 электропривода с максимальным ускорением при отработке скачка задания, участок 5-6 - повторной синхронизации электропривода, а участок 6-7 — повторному фазированию электропривода.
Целью статьи является разработка способов предварительного фазирования ССЭ для обеспечения более высоких динамических показателей качества регулирования электропривода.
Для реализации способов регулирования ССЭ, основанных на принципе организации процесса фазирования до начала процесса синхронизации электропривода необходимо непрерывно измерять угловую ошибку Да электропривода, что делается с помощью БОУР, и с высокой точностью и змерять ошибку по угловой скорости Дса.
Существующие датчики углевой скорости не позволяют обеспечить требуемую для работы ССЭ точность измерения, что сдерживает использование данного принципа.
Для определения ошибки по углов ой с корости ССЭ в режимах разгона и торможения предлагается использовать метод косвенного определения ошибки по частоте вращения основанный на логической обработке взаимного порядка следования импульсов опорной частоты и частоты /с; в канале обратной связи [4]. Данный метод позволяет дискретно определять значение переменной состояния Дга САУ при прохождении изображающей точкой на фазовом портрете линий с координатами Да=чро/2+??фС.
Предлагается начинать процесс фазирования до начала процесса синхронизации электропривода на определенной частоте вращения {рис. 3, где пунктирной линией показана фазовая траектория работы электропривода при реализации принципа разделения во времени процессов синхронизации и фазирования). Процесс фазирования (участок 1-2 фазовой траектории) должен быть организован таким образом, чтобы за шшимальное время устранить ошибку по углу Да = 2л и при этом уменьшить ошибку по угловой скорости Да до значения
меньше До. = ^2(р0Ет [1] (где - максимальное угловое ускорение). Затем электропривод переводится в режим синхронизации (участок 2-3 фазовой траектории)
Рнс.З. Фазовые портреты работы синхронно-синфазного электропривода
Предлагается два способа регулирования с предварительным фазированием синхрон-но-синфазного электропривода.
1 Способ предварительного фазирования с постоянной скоростью доворота вала электродвигателя [5] (рис. 4) заключается в предварительной синхронизации (точка 2 фазового портрета) и предварительном фазировании (участок 2—3 фазовой траектории) электропривода на дополнительной частоте
/д =/оп -¥г-
Рис. 4. Фл!овые портреты работы синхронно-синфазного электропривода с предварительным фа шрованием с постоянной скоростью доворота
Библиографический список
1. Бубнов А. В. Вопросы теории и проектирования прецизионных синхронно-синфазных электроприводов постоянного тока : монография / Омск : Омский научный вестник. -2005,- 190 с.
2 Трахгенберг Р. М Импульсные астатические системы электропривода с дискретным управлением. -ML: Энергоиздат, 1982. - 168 с.
3. Парамонова А. А., Ивахно В. С. Особенности построения электропривода сканирующего устройства с цифровым контуром фазовой синхронизации скорости // Известия ТГУ. Техн. науки. - 2012. - Вып. 11 -Ч_ 1 -С_ 222-228.
4. Бубнов А. В. Методы измерений углового ускорения и рассогласования по угловой скорости синхронно-синфазного электропривода / А. В. Бубнов, В А. Емашов, А. Н. Чудинок, А. Н. Алпысова // Измерительная техника. - 2014. - № В. - С. 13-16.
5. Бубнов А. В. Улучшение показателей качества регулирования электропривода сканирующих систем : монография / А. В. Бубнов. А. Н. Чудинов. - Омск: ОыГТУ, 2012. - 92 с.
6. Бубнов А. В. Квазиоптимальный по быстродействию синхронно-синфазный электропривод для сканирующих систем : монография / А. В. Бубнов, В. А. Емашов. А. Н. Чудинов -Омск ОмГТУ, 2013 - 120 с.
