Вопрос №2: Особенности построения систем управления положением механизма с аналоговым и цифровым контурами положения

Системы регулирования положения - класс систем с чрезвычайно широким диапазоном назначений. Они используются в промышленных установках и роботах в качестве систем наведения антенн, оптических телескопов, и радиотелескопов и т. д. Мощность исполнительных двигателей составляет от единиц и десятков ватт до десятков и сотен киловатт, их питание осуществляется от электромашинных, тиристорных преобразователей или транзисторных усилителей мощности. Контроль положения - с помощью датчиков, которые в аналоговой или дискретной форме дают информацию о перемещении рабочего органа механизма на протяжении всего пути. В качестве датчиков используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, индуктосины, импульсные и цифровые датчики и др. В большинстве случаев мощные промышленные системы управления положением строятся сегодня по принципам подчиненного регулирования при питании двигателей постоянного тока от ТП. При этом внутренние контуры тока и скорости выполняются обычным образом и к ним добавляется цифровой или аналоговый контур регулирования положения. На рис. 11-2-1 показана схема системы управления положением, в которой при переключении переключателя К может быть осуществлено замыкание аналогового или цифрового внешнего контура.

Рисунок 11-2-1

Аналоговый контур. В первом случае измерительным элементом являются сельсины, работающие в трансформаторном режиме. Сельсин-приемник (СП) связан с исполнительным органом (ИО), который приводится двигателем М через редуктор Рд. Подача на вход управляющего воздействия, которым является поворот сельсина-датчика (СД) на некоторый угол φ_у относительно согласованного с сельсином-приемником положения, вызывает появление на его однофазной обмотке напряжения переменного тока u_сс.д значение которого определяется

значением угла рассогласования, а фаза - направлением поворота относительно согласованного положения, т. е. знаком угла. С помощью фазочувствительного выпрямителя (ФВЧ) это напряжение выпрямляется, причем полярность напряжения u_ф.ч.в определяется знаком рассогласования. Напряжение, появившееся на входе регулятора положения (РП) воздействует на вход контура скорости и двигатель вращается, отрабатывая рассогласование до тех пор, пока не установится равенство φ=φ_у .

В цифровом контуре положения измерительным элементом является дискретный датчик обратной связи (ДОС). С помощью схемы преобразования (СП) с него снимается сигнал в двоичном коде, датчик вместе со схемой преобразования представляет собой преобразователь «угол — код» (ПУК) или преобразователь «линейное перемещение — код». Вычислительное устройство (ВУ), сравнивая полученные в цифровой форме предписанное значение (задание) и истинное значение, определяет код ошибки, а также вырабатывает в цифровой форме корректирующий сигнал (например, интеграл или производную от ошибки) и преобразует результат вычислений в напряжение, действующее на вход контура скорости. По принципу действия ЦВМ выполняет необходимые математические операции в течение определенного времени, называемого периодом дискретности. Если на ЦВМ возложено решение большого круга сложных задач по управлению всем технологическим процессом и рассматриваемая система управления положением является одной из многих локальных систем, то период дискретности не может быть сделан достаточно малым и использование ЦВМ в контуре регулирования оказывается нерациональным. Тогда система управления положением выполняется как автономная. Задачей ЦВМ в этом случае является выработка предписанного значения перемещения в цифровом виде. В цифровом контуре регулирования значение величины, полученное в результате математических действий, выполненных в течение данного периода дискретности, обычно остается неизменным и в последующий период дискретности. Таким образом происходит процесс квантования по времени, представляющий собой процесс превращения непрерывной функции времени в ступенчатую. Кроме того, цифровое представление величин характеризуется тем, что возможна фиксация не любых значений величины, а ряда значений, отличающихся друг от друга на единицу младшего разряда. Так происходит квантование по уровню. Сочетание этих особенностей приводит к тому, что цифровой контур представляет собой нелинейную дискретную систему. В общем случае структуру цифровой системы регулирования положения можно представить в виде рис. 11-2-2

Цифровые корректирующие устройства ЦКУ1 и ЦКУ2 обрабатывают информацию соответственно в ЦВМ н ВУ, реализуя принятые законы управления. Звенья постоянного запаздывания е^-τ1p, е^-τ2p, е^-τ3p учитывают время, затрачиваемое ЦВМ, ВУ и ПУК на обработку информации. Эффект квантования по времени учитывается введением импульсных элементов (ключи), имеющих периоды дискретности Т₁, Т₂, T₃. Эффект квантования по уровню отображается нелинейными элементами НЭ1, НЭ2, НЭЗ, имеющими релейную характеристику с определённым числом ступеней. Экстраполятор Э преобразует дискретный сигнал в непрерывный. Выходное напряжение экстраполятора воздействует на аналоговую неизменяемую часть контура положения с передаточной функцией W_нф(р).

Билет №12

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: