Точность ССС непосредственным образом зависит от способов задания, измерения скорости и формирования сигнала об отклоне­нии скорости от заданного значения. Устройства задания и изме­рения скорости, а также формирования сигнала об отклонении скорости совместно образуют систему обработки информации о ско­рости движения электропривода.

Наиболее простыми системами обработки информации являются аналоговые системы. Задание скорости производится в виде напря­жения постоянного тока, поступающего в систему управления от стабилизированных источников напряжения. Измерение скорости производится с помощью тахогеиераторов (Тг) постоянного или переменного тока. В последнем случае напряжение переменного тока преобразуется, как правило, в напряжение постоянного тока с помощью выпрямителей н фильтров.

Измерение отклонения скорости от заданных значений произво­дится с помощью сумматоров, выполняемых на операционных уси­лителях. В системах управления сумматор совмещается с PC. Для формирования процессов пуска или перехода с одной заданной скорости на другую применяются задатчики интенсивности (ЗИ), устройство и работа которых рассмотрены в гл. 2.

Варианты двух аналоговых систем обработки информации о ско­рости электропривода с Тг постоянного и переменного тока пока­заны на рис. 5-1, а, б. Фильтры RC и RLC применяются для сгла­живания пульсаций напряжений Тг. В Тг постоянного тока наблю­даются оборотные и коллекторные пульсации напряжений, саязан - ные с такими явленнями, как магнитная анизотропия якоря, ком­мутационные явления в щеточн о - кол лектор ном узле, неточные со­членения Тг с двигателем и др. Периодические пульсации выход­ных напряжений наблюдаются и при использовании асинхронных и синхронных Тг. Наличие довольно большого уровня помех и свя­занная с этим необходимость фильтрации выходных напряжений являются недостатками Тг постоянного и переменного тока.

Минимальная погрешность лучших образцов аналоговых систем обработки информации о скорости электроприводов находится ка уровне 0,1 %. При необходимости получения больших точностей необходимо использовать цифровые системы обработки информации с импульсными датчиками скорости.

При повороте на некоторый угол импульсного датчика на его выходе формируется вполне определенное число импульсов, соот­ветствующее углу поворота. Импульсные датчики могут использо­ваться для контроля линейных и угловых перемещений. При непре­рывном движении датчика образуется непрерывная последователь­
ность импульсов, мгновенная частота которых пропорциональна мгновенной скорости датчика.

В современных системах электропривода используются в основ­ном иидуктосиииые и фотоэлектрические импульсные датчики. Он» обладают минимальными погрешностями, которые наиболее полно характеризуются спектральными плотностями 5 (ш) или корреля - цноиными функциями R (т). Наблюдаются в таких датчиках н регулярные (систематические) составляющие погрешностей — обо­ротные, шаговые и др. Уровни погрешностей в импульсных датчи­ках значительно ниже, чем в Тг.

При использовании импульсных датчиков задание скорости и формирование сигнала об отклонении скорости производятся в циф­ровой форме. Сигналы в такой форме используются для построения цифровых систем управления либо преобразуются а форму аналого­вых сигналов для постро­ения цифроаиалоговых систем управления.

На рис. 5-2 показана функциональная схема цифровой системы обработ­ки информации о скорости электропривода [20]. Зада­ние скорости производится в цифровом виде скачком либо в виде временной функции. Во втором случае используется цифровой за - Датчнк интенсивности (ЦЗИ). С помощью этого задатчика, как и в аналоговых системах, формируются сигналы режимов разгона и торможения электропривода.

Развернутая функциональная схема ЦЗИ показана на рис. 5-3 143]. Задание скорости в виде числа N'3 поступает на вход устрой­ства сравнения кодов (УСК), где происходит сравнение N’3 с выход­ным числовым значением N3. Если значение N'3 оказывается боль­шим N3t на выходе УСК появляется сигнал «больше» (1>), которым открывается ячейка совпадения, и импульсы с частотой fд ч посту­пают на вход «сложения» счетчика (Сч). Число N3 на выходе ЦЗИ

І/д.4 W*

где ent — целая часть числа в скобках.

Если частота /д. ч = const, то

N3 (0 = ent [/д. ч/],

т. е. происходит линейное во времени изменение числа ЛГ3. В мо­мент равенства чисел N'3 и N3 сигнал «больше» на выходе УС К исчезает и импульсы через ячейку совпадения на Сч не проходят. Число N3 сохраняется на выходе ЦЗИ до тех пор, пока вновь не произойдет изменение входного числа N'3. Если происходит умень­шение числа задания N'3, то на выходе УСК появляется сигнал «меньше» (М)у которым открывается ячейка совпадения, и импульсы с частотой /д<ч поступают иа вход «вычитания» счетчика Сч. Вы­ходное число ЦЗИ будет лииейно уменьшаться до JV'.

Устройство задания скорости (УЗС) может быть либо локальным для конкретной системы электропривода (тогда число вырабаты­вается в результате действия оператора), либо представлять собой управляющую вычислительную машину (тогда число Nз будет являться одной из команд машины).

Интенсивность изменения Ng во времени зависит от частоты /д ч. Если /д ч меняется, то меняется и интенсивность изменения Лґа. Для регулирования интенсивности в ЦЗИ предусмотрен управляе­мый делитель частоты (УДУ), на вход которого поступает опорная частота f0 от генератора эталонной частоты (ГЭЧ), а выходная ча­стота зависит от числа ЛГ3іН, поступающего из устройства задания интенсивности (УЗИ).

ЦЗИ имеет числовой выходной сигнал, квантованный только по уровню, и поэтому он ие вносит возмущений в систему управления в установившемся режиме.

Измерение действительной скорости электропривода в цифровой системе обработки информации (см. рис. 5-2) может производиться двумя способами в зависимости от уровня скорости, диапазона регулирования и требуемой динамической точности. Первый способ основан на подсчете импульсов, поступающих от импульсного дат­чика скорости (ИДС) за фиксированный интервал времени Т0> определяемый частотой дискретизации /0 цифровой системы (Т0 = = I //о)• Задание частоты fQ производится через делитель Д от ГЭЧ.

Значение текущей скорости электропривода в момент t = iT0 будет пропорционально числу подсчитанных импульсов:

где п — число импульсов датчика за интеовал времени [(/ ■— I) Т0, z — число импульсов, приходящихся на один оборот датчика,

Число N, образующееся иа выходе счетчика Сч по истечении интервала времени ТОІ запоминается в регистре Р2 до начала сле­дующего периода [іТ0, (і + 1) Т0] и сравнивается в сумматоре С с числом JVv соответствующим заданной скорости а>3. Ошибка по скорости Лґд, пропорциональная значению Аю = — со [iT0I,

запоминается на время Т0 в регистре PL Выходкой сигнал этого регистра может быть использоаан для цифрового управления элект­роприводом либо преобразован цнфроаналоговым преобразователем (ЦАП) в аналоговую величину и& для аналогового управления электроприводом.

Второй способ измерения действительной скорости саязан с из­мерением временного интервала между i-м и (i - f А)-м импульсами ИДС путем подсчета числа импульсов, поступающих за этот вре­менной интервал в информационную систему от ГЭЧ.

Период дискретизации системы будет в этом случае переменным:

к

т = У Т

ж П / ) * д. см

f = 1

где k — число импульсов ИДС на интервале измерения; Та с/ — длительность текущего временного интервала между даумя сосед­ними импульсами ИДС.

Если временному интервалу Тп соответствует тп импульсов зтзлонной частоты fot то ТП — шТ0. Тогда значение текущей ско­рости электропривода в момент t = iT0 будет обратно пропорцио­нально числу m

Обратно пропорциональная зависимость скорости от числа m является недостатком этого способа измерения скорости. (Для получения прямо пропорциональной зависимости применяют спе­циальные цифровые устройства преобразования.) Достоинством же этого способа является его большая информативность, определяемая возможностью получения более высокой частоты дискретизации си­стемы. Временной интервал Т„ может быть сведен в пределе К вре­менному интервалу Тл cj ИДС. Точность стабилизации скорости злектроириаода при втором способе измерения может быть полу­чена более высокой, чем прн первом.

Дальнейшее повышение точности измерения скорости может быть достигнуто, если производить измерение временных интерва­лов ие между двумя соседними импульсами ИДС, а между импуль­сами задающей эталонной частоты /э и соответствующими импуль­сами ИДС частоты /д. с при абсолютном равенстве усредненной ча­стоты /д. с и частоты /3.

Такой способ измерения фактически является измерением от­клонения текущего углового или линейного перемещения относи­тельно заданного значения за временной интервал Тя = 1 //*. Фор - мироваиие последовательности импульсов задающей частоты /3 можно рассматривать в этом случае как способ задания линейио - нзмеияющегося во времени перемещения, что является эквивалент­ным заданию постоянства скорости. Измерение текущего отклоне­ния временного интервала TA Z i от временного интервала Т-, = const производится с помощью фазовых дискриминаторов (ФД). Функцио­нальная схема одного из вариантов ФД показана иа рис. 5-4, а.

Импульсы задающей эталонной частоты /3 и частоты ИДС /дх (^д. с “ fa) поступают иа раздельные входы измерительного триг­гера (ИТ), который управляет работой ключа (/(). Информация о раз­ности фаз каждого из импульсов задания и ИДС формируется в счет­чике Сч в виде кода и запоминается в регистре Р. Значение ча­стоты /0 и а выходе ГЭЧ устанавливается таким образом, чтобы полу­чить длину интервала квантования Та = 1 }f0, исходя нз требуемой точности измерения текущего перемещения. Значение коэффициента деления делителя Д устанавливается в соответствии с требуемой скоростью двигателя и числом импульсов ИДС, приходящихся на один его оборот. Если на выходе ФД необходимо получить инфор­мацию в аналоговой форме, то, как и в предыдущей информацион­ной системе, устанавливается ЦАП.

Поскольку измерение производится внутри сравнительно малых временных интервалов, особые требования предъявляются в ФД к формированию импульсов сигналов задания и обратной связи. В связи с этим устанавливаются формирователи Ф1 и Ф2, с помощью которых происходит формирование импульсов с крутыми передними фронтами. Такие формирователи устанавливаются и в цифровой системе, показанной на рис. 5-2, однако требования к ним там могут быть не столь высокими. Временной интервал TXXti между импуль­сами цепи обратной связи зависит от мгновенной скорости электро­привода, а временной интервал импульсов задания Т3 считается постоянной величиной. Временной интервал между задающими импульсами и импульсами обратной связи пропорционален мгновен­ному значению разности фаз Д<р импульсов в момент времени t = = іТг

т[‘П] = 2^Дф[<Т3].

ИТ управляет К таким образом, что в течение т ключ открыт и

ульсы ГЭЧ поступают иа вход Сч. После окончания цикла счета на выходе Сч формируется код числа, пропорционального Дф [tTj,

Л' [І7'»] = 5^-Дф [І7-,].

Каждый разряд Сч связан с соответствующим разрядом Р таким образом, что передача информации от Сч к Р осуществляется по окончании счета и в течение относительно малого интервала вре­мени. В остальное время связь между ними отсутствует и разряды Р сохраняют информацию о состоянии разрядов счетчнка, соответ­ствующую моменту окончания предыдущего счета. Так происходит на каждом временном интервале Т3.

Управление скоростью производится изменением коэффициента деления Д. Если информация на задание скорости поступает в циф­ровой форме, то вместо делителя используется преобразователь «код—частота».

На рис. 5-4, б показана характеристика ФД в интервалах изме­нения Дф, соответствующих временному интервалу 7V Эта харак­теристика является периодической функцией. При нормальной ра­боте ССС изменение Дф происходит в интервале [—л, я].

В приведенных выше схемах цифровых устройств ие показаны временные задержки, цепи сброса, опроса регистров и установки нуля счетчиков.