•

Цифроаи а лотовые системы управления электроприводами, так же как и аналоговые системы, структурно могут выполняться по принципам подчиненного управления. Цифровая часть системы в этом случае относится в основном к контуру регулирования скоро­сти и включает в себя цифровую систему обработки информации о скорости электропривода и цифровой PC. Аналоговая часть си­стемы включает в себя внутренние контуры регулирования тока, напряжения и других параметров электропривода. Согласование цифровой части с аналоговой выполняется с помощью цифроаяа - логового преобразователя (ЦАП).

Рис. 5-6

Цифроаиалоговая система управления скоростью электропри­вода постоянного тока с цифровой информационной системой, рассмо­тренной в п. 5-1-2, показана иа рис. 5-6. В системе управления применен аналоговый контур регулирования тока якоря двигателя( заданием для которого является выходной сигнал ЦАП. Ограни­чение тока якоря выполняется путем ограничения выходного напря­жения ЦАП,

Если для управлення электроприводом достаточно использовать пропорциональный PC, то сигнал ошибки Мд с выхода регистра Р1 поступает в ЦАП и преобразуется в сигнал задания для коитура регулирования тока. При необходимости реализации более слож­ных PC в систему вводятся дополнительные регистры, предназначен* ные для приема, промежуточного хранения и выдачи информации в процессе выполнения вычислительной операции, и сумматоры, выпол­няющие операции арифметического суммирования. Так, если допол­нительно к пропорциональной составляющей PC необходимо ввести интегральную составляющую, т. е. получить ПИ~регулятор, то выполняется это посредством последовательного алгебраического суммирования текущих значений отклонения скорости N& (ІТ0) в накапливающем сумматоре С2 и последующего запоминания результата в регистре РЗ. Отдельные составляющие сигнала регули­рования скорости суммируются на сумматоре С4, н его выходной сигнал в виде числа N% поступает в ЦАП.

Если необходимо реализовать ПИД-регулятор скорости, то дополнительно к пропорциональной и интегральной составляющим вводится дифференциальная составляющая (на рис. 5-6 ввод показан штрихами). В этом случае из текущего значения ошибки N& (ІТ0) алгебраически вычитается с помощью сумматора СЗ значение ошибки Л/д Ці—1) Т,,] в предыдущий период времени TQ. Результат вычита­ния запоминается в регистре Р5. Значение ошибки в предыдущий период хранится на интервале Т0 в регистре Р4.

Я//Д-закон управления в цифровой форме записывается выраже­нием

Nz (іТо) - д (ІТ0) + h 2 (Wo) + (іТ0) - N* [(і - I) 70]};

JV д (iT0) = N3 (iT0) - ЛГИ (iT0),

где №я (ІТ0), (iT0) — заданное и действительное значения скоро­

сти, выраженные в цифровой форме на і-м такте вычисления;

[ІТо) — сигнал отклонения скорости от заданного значения в цифровой форме на і-м такте вычисления; ku k%y k3 — масштабные

коэффициенты.

Реализацию цифрового PC и блоков цифровой информационной системы удобно выполнить, если управление электроприводом и другими системами, входящими в объект автоматизации, производит­ся от ЦВМ. Тогда эта реализация сводится к составлению програм­мы работы ЦВМ. Для локальной цифроаналоговой системы электро­привода применяется более простой вариант системы, функциональ­ная схема которой показана на рис. 5-7 [8].

Как и в предыдущей системе, задание на скорость электропри­вода вводится в форме числа Na. Но далее число преобразуется в частоту f3 в преобразователе «код-частота» (ПКЧ). Эта частота и определяет установившуюся скорость электропривода.

Регулятор скорости состоит из цифрового интегратора (ЦИ) ^ана­логового пропорционального звена, совмещенного с аналоговым сум­
матором С. Если ЦИ исключить из схемы, то будет обычная аналого­вая система регулирования скорости с подчиненной обратной связью по току и Я-регулятор ом скорости. Напряжение задания ма на входе системы формируется из частоты /д с помощью преобразователя «частота-напряжение» (ПЧН1). Сигнал обратной связи «д. с форми­руется из частоты /д_с импульсного датчика скорости {ИДС) с по­мощью преобразователя «частота —напряжение» (ПЧН2).

овм

	щ 1 ~| -Ц цзи р-
УЗС	ПКЧ
ГУэч	* і

ПЧН1 *ц и*- UA. C ■*4111 ш ^ ^ ш -m-J і і j Цдг}-—

Рис. 5-7

Цифровой Интегратор состоит из трех основных узлов: узла разделения входных импульсов во времени, реверсивного счетчика и преобразователя «код —напряжение». Узел разделения входных импульсов частот f3 и [ДфС распределяет импульсы во времени таким

образом, чтобы импульсы одной по­следовательности поступали только во время пауз в другой последов а* тельности. Тем самым предотвраща­ется поступление на вход реверсис - ного счетчика совпадающих импуль­сов, которые нарушают его работу. Переходная функция ЦИ при по; стояниом значении частот входного сигнала /вх показана на рис, 5-8. Та­кая переходная функция соответст­вует звену с передаточной функцией

(5-6)

*(р) —З*-:

где 9 = мц и макс/ЛГ—дискретное приращение выходной величи - ны; ыц. и.чакс — максимальное напряжение на выходе ЦИ; N — циф­ровая емкость счетчика ЦИ Твх = I(fM — период следования вход­ных импульсов.

Раскладывая в степенной ряд

— т,

1

и

3!

Т - р2 вх^

21

и ограничиваясь двумя первыми членами разложения, можно запя-

сать выражение (5-6) в следующем виде:

W (Р) = - т — = •

Постоянная времени интегратора

Прн неизменном уровне максимального напряжения на выходе Ці] настройку постоянной времени ЦИ можно производить посред­ством изменения цифровой емкости счетчика или изменением мас­штаба входной частоты.

]AW(

~1

Т*,цр + 1

Лі

^ і А<0 Jp

-0*

а; —

Д а3 К

д ЪтР+1 Ь* W

<лр

р. с

Tp, ip+1

% нР

Ду

ЦК

—ED—

Дм.

Мдс

%с

-і

hr

ІДМг

-f

Лш

A?

■4 С

, (^.c/kfi^H иР+1		V*xr	А;я
к? с ч.*р		TfbLU р		Чя

“f

Рис* 5*9

Значение и полярность выходного напряжения ЦИ определяются интегралом разности входных частот

«и.»=<7$(/з-/д. с)^ (5-7)

о

или

Ид. і = <7іДф. (5-8)

где Дф — разность фаз последовательностей импульсов входных частот; qx = qj{2л).

В связи со свойствами Z/7/, отраженных уравнениями (5-7) и (5-8), способ выполнения PC с использованием ЦИ называют частотно­фазовым.

Если при исследовании динамики цифроаналоговон системы > правления пренеберечь дискретизацией ЦИ, то структурная схема

системы может быть представлена в виде рис. 5-9, а. На схеме обоз­начено: k[ — передаточный коэффициент преобразователя ПЧНІ; kf— “ /д. с/® — передаточный коэффициент импульсного датчика ско­рости; 6Я. С = kfk<t — передаточный коэффициент аналоговой цепи обратной связи по скорости; — передаточный коэффициент преоб­разователя ПЧН2. По принципу построения системы необходимо, чтобы k[ = Расчет Я/У-регуляторатока и /7-регулятора

скорости может быть, в частности, выполнен в соответствии с методом, изложенным в гл. 2, применительно к аналогичной анало­говой системе регулирования скорости.

Передаточный коэффициент PC &р с рассчитывается из условия настройки на оптимум по модулю аналогового контура скорости в соответствии с равенством

Vc = 2Tvl ■ (5-9)

Постоянная времени интегрирования определяется, если пред­варительно выполнить преобразование структурной схемы рис. 5-9, а к виду, показанному на рис. 5-9, б. Преобразование выполняется переносом связей А и3 и А иАЛ со второго сумматора на первый. Полученная после преобразования передаточная функция PC, приведенного к частотному контуру, соответствует ПИ-регуля­тору. Следовательно, оптимизация контура скорости выполняется из условия симметричной оптимизации. Если записать передаточную функцию приведенного PC в виде

IV7 і U (*Д. с/^)тВінР-И „ Тр. ср-М

«Vc (р) = V------------------ І—в = Рр. с ■

(где тр, с = (^.t/fe/)Vi,- постоянная времени PC; рр. с = (6*.с7fy)X X ftp. с — передаточный динамический коэффициент)* то с учетом равенства (5-9)

Это равенство отвечает условию настройки приведенного PC иа симметричный оптимум (СО). Постоянная времени регулятора в этом случае тр>с = 4Тт. Следовательно, постоянная времени ЦИ выбирается из условия

k; kt

т - . !__ т - І—4 т

•■ц. и' t 1р, с и на*

дд. с "д. с

Переходные процессы в цифроаналоговой системе регулирова­ния скорости будут близкими к переходным процессам в соответст­вующей ей по параметрам аналоговой системе. Вместе с тем, наличие цифровой части системы с ИДС дает возможность получить высокую точность стабилизации скорости и выполнить удобное согласование системы управления с устройством задания скорости в цифровой форме.

Использ} емые в системах электроприводов ТП по своему принци - пу работы являются дискретными устройствами, управление кото­рыми производится в импульсной форме. В связи с этим становит­ся логичным производить управление ими от блоков управления, в которых входная цифровая информация преобразуется в импульсы с определенным фазовым сдвигом без промежуточного преобразова­ния в аналоговую форму. В таком виде система управления электро - привода** становится полностью цифровой системой. Имеются разно­образные способы выполнения цифровых систем управления ТЯ, основанные иа использовании следующих основных устройств: уст­ройства синхронизации, согласующего управляющие импульсы с частотой сети; сдвигающего устройства, выполняющего сдвиг по фазе управляющих импульсов в соответствии с управляющим сигналом в цифровой форме; распределителя импульсов по тиристорам в соответствии с последовательностью их работы в кон­кретной схеме преобразователя [52]. Цифровой регулятор тока мо­жет быть выполнен аналогично цифровому регулятору скорости. Для получения информации о токе в цифровой форме на выходе датчика тока устанавливается аналого-цифровой преобразователь.