автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оптимизация систем числового программного управления электроприводами подачи

РГ6 од

"* > На правах рукописи

Мальцева Ольга Павловна ---

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАШНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПОДАЧИ

лециальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы, включая упраы^ние и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 1995

Работе выполнена на кафедре электропривода и автоматизации промышленных установок Томского политехнического университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Алехин А.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

член-корреспондент Академии инженерных наук РФ Хорьков к.А.; кандидат технических наук, стерши^ научный сотрудник Аржанов В.В.

«

Ведущее предприятие: НПО "ПОЛЮС", г.Томск.

Защита состоится 27_ декабря 1995 г. в 15 часов в актовом вале главного корпуса на заседании специализированного совета К063.80.01 в Томском политехническом университете (634034, г.Томск, пр. Ленина, 30).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан в ноября 1995г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор I

А.И.Чучалин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Задача перевода станочного парка на новый качественный уровень наряду с совершенствованием конструкции станков требует создания нового ряда систем числового программного управления, а также новых типов электроприводов, построенных на принципах прямого цифрового регулирования. Для существующих цифровых электроприводов характерно повторение структуры аналоговых, т. е. реализация в цифровой форме принципов подчиненного регулирования. При таком подходе их технические характеристики несущественно отличаются от соответствующих аналоговых прототипов. В свя8и с этим разра-5отка новых структур и алгоритмов управления, позволяющие получить качественные показатели, недоступные аналоговым средствам, в том июле реализующих принципы инвариантности, представляется важной шучно-технически задачей. Переход на прямое цифровое управление гребует создания аппаратных и программных средств для его реализации, включая быстродействующие микропроцессоры и цифровые датчики. Товышение требований к качественным характеристикам металлорежущих станков предопределяет необходимость комплексного подхода к раара-5отке устройств числового программного управления, программного )беспечения к ним и электрооборудования станков с ориентацией на шрокое применение ЭВМ и систем автоматизированного проектирования, 'акмм образом, проблема повышения качества систем числового прог-»аммного управления электроприводами подачи и эффективности их раз-1аботки является важной как с научной, так и с практической точек рения.

Цель работы. Разработка и оптимизация структур инвариантных микропроцессорных электроприводов подачи и эффективных алгоритмов уп-авления, способствующих повышению точности при практической реали-ации.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие 8ада-

и:

- разработать математические модели и методику автоматизации яитационного моделирования электроприводов подачи с управлением от икро-ЭВМ, ориентированную на применение в системах автоматизиро-элного проектирования;

- разработать методику синтеза оптимальных структур инвариантных Яровых систем следящего электропривода и алгоритмов управления,

оценить погрешность и влияние дискретности на качество регулирования;

- для реализации принципов прямого цифрового управления разработать способ получения информации о частоте вращения в цифровой форме, изучить возможность реализации цифрового контура скорости на микропроцессорных средствах ограниченного быстродействия, определить рациональную частоту управления;

- оценить чувствительность показателей качества цифровых систем к изменению параметров и определить требования к точности реализации коэффициентов передачи цифровых регуляторов;

- разработать методику и алгоритмы параметрической оптимизации следящих систем электроприводов подачи с числовым программным управлением.

Методы исследования. Диссертационная работа основана на теории и методах системного анализа, оптимизации технических систем, планирования эксперимента. Использован математический аппарат дифференциального и интегрального исчисления, численных методов. Экспериментальные исследования проводились путем имитационного моделирования на ЭВМ и натурных испытаний микропроцессорных электроприводов подачи на ПО "Контур" г.Томск, разрабатывающем устройства числового программного управления и программное обеспечение к ним.

Научная новизна определяется:

- библиотекой математических моделей типовых функциональных элементов вентильных электроприводов постоянного тока и методикой автоматизации имитационного моделирования электроприводов подачи с числовым программным управлением;

- методикой синтеза структуры и выбора параметров цифровых систем следящего электропривода с комбинированным управлением;

- структурой прямого цифрового регулирования скорости электропривода на основе предложенного способа получения информации о частоте вращения в цифровой форме с датчика положения фазового типа и совмещенного цифрового преобразователя положения и скорости;

- методикой определения требований к точности реализации коэффициентов передачи регуляторов цифровых комбинированных систем следящего электропривода, основанной на методах теории чувствительности;

- обобщением методов нелинейного программирования, позволившем разработать методику параметрической оптимизации микропроцессорных электроприводов подачи.

Практическая ценность заключается в:

- математическом, алгоритмическом и программном обеспечении систем« автоматизированного имитационного моделирования электроприводов подачи с управлением от микро-ЭВМ, ориентированном на функционирование в составе САПР;

- практической реализации цифрового измерительного преобразователя скорости на основе датчика положения фазового типа и цифрового преобразователя перемещения, способе повышения точности цифрового преобразователя скорости, основанном на алгоритмическом методе коррекции;

- реализации цифровых структур комбинированного управления следящими системами электроприводов подачи и алгоритмов управлении, способствующих повышению точности;

- алгоритмах и пасете прикладных программ поисковых методой оптимизации параметрического синтеза микропроцессорных электроприводов подачи;

- практической реализации адаптивных методов настроит! электроприводов подачи с управлением от микро-ЭВМ.

Реализация результатов работы. Разработанное в диссертации математическое, алгоритмическое и программное обеспечение подсистемы автоматизированного имитационного моделирования электроприводов подачи является частью системного обеспечения САПР программного обеспечения устройств числового программного управления (САПР ПО УЧИУ), созданного ПО "Контур" (г.Томск). Теоретические и практические результаты работы нашли применение при разработке устройств и алго ритмов числового программного управления электроприводами на том ж« предприятии. Программы имитационного моделирования и параметрической оптимизации электроприводов используется в учебном процессе ни кафедре электропривода ТПУ и ряде предприятий.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- па научно-технической конференции "Автоматизация в производстве", г.Томск, 1985 г.;

- на научно-технических конференциях "Автоматизация электроприводов 1 оптимизация режимов электропотребления", г.Красноярск, 1985 и 19В0 ••г.;

- на научно-технической конференции "Электромашинные и мшшшо-пен-■ияьные источники импульсной мощности", г.Томск, 1986 г.:

- на XI1-м научно-методическом семинаре "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике", г.Иваново, 1988 г.;

- на научно-практической конференции по техническим наукам и высоким технологиям г.Томск, 1995 г.

По результатам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 102 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 76 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литератугы из 96 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разрабатываемой темы. Показаны научная новизна и практическая значимость результатов работы.

В первой главе дан анализ современного состояния и перспектив развития электроприводов подачи, систем числового программного управления и методов их проектирования. Поставлена цель и определены задачи исследования. Ее основное содержание отражено в разделах "Актуальность темы", "Цель работы", "Методы исследования".

Во второй главе разрабатываются методы и средства моделирования на ЭВМ микропроцессорных электроприводов подачи.

Усложнение структуры, , связанное с введение микро-ЭВМ в контур управления, повышение требований к качественным характеристикам систем числового программного управления электроприводами обусловили выбор имитационного подхода в качестве методологической основы решения поставленной задачи. Необходимость сокращения сроков проектирования таких систем потребовала разработки средств для его автоматизации.

Для исследования на ЭВМ предложена структура представления электроприводов в виде управляющего блока, силового блока, разделенного на электрическую и механическую части, и блока датчиков координат. На основе систематизации наиболее широко применяемых электроприводов подачи, преобразователей, датчиков положения обоснован состав библиотеки математических моделей типовых функциональных элементов. В нее включены модели элементов управляющего блока: фильтров, регуляторов, а также аналоговых линейных и нелинейных

звеньев. Разработано математическое описание вентильных преобразователей, позволяющее учесть такие их специфические свойства, как способ управления, дискретность, неполную управляемость, а та!оке нестационарность параметров. Предложено представлять механическую часть многомассовой упругой системой с учетом зазоров, кинематических погрешностей, потерь и трения в передачах. Выполнена алгоритми вация процесса функционирования датчиков координат (фазового и фотоимпульсного) с учетом особенностей их работы: запаздывания, квантования по времени и уровню. На основании математического описания разработаны соответствующие имитационные модели, включенные в сос -тав библиотеки.

В основу методики автоматизации имитационного моделировании электроприводов с числовым программным управлением положены итерационные процедуры композиции и преобразования моделей базовых функциональных элементов на различных уровнях детализации и этапах проектирования. Она практически реализована в виде системы матомати ческого, алгоритмического и программного обеспечения, позволяющий осуществить сквозную автоматизацию процесса проектирования систем числового программного управления электроприводами подачи, начишш от исследования структур и алгоритмов управления и завершая отладкой программного обеспечения УЧПУ с учетом влияния объекта управления. При создании программных модулей использованы алгоритмические языки 40РТРАН, ПАСКАЛЬ, АССЕМБЛЕР.

Принципы, на основе которых построена система имитационного моделирования, а также состав библиотеки программных модулей позволяют использовать ее не только в составе САПР, но и в качестве самостоятельного инструмента для исследования широкого класса электроприводов подачи.

В диссертации приводятся результаты имитационных и экспериментальных исследований нескольких типов электроприводов подачи, свидетельствующие о достаточной для практики адекватности математических моделей реальным динамическим процессам.

Сокращение затрат труда, повышение качества проектирования ва счет многовариантного анализа проектных решений доказывают эффективность применения разработанного комплекса программно-методических средств для решения задач анализа и синтеза систем числового программного управления электроприводами подачи.

Третья глава посвящена синтезу оптимальных структур микропроцессорных электроприводов подачи. Показано, что удовлетворение возрастающих требований к металлорежущим станкам в отношении качества обработки деталей может быть достигнуто развитием принципов инвариантности и созданием электроприводов с комбинированным управлением. Разработаны варианты структур цифровых комбинированных систем следящего электропривода (СЗП): с одним цифровым контуром положения и с цифровыми контурами положения и скорости, названные в дальнейшем структурами I и II. На рис. 1 и 2 показаны варианты построения таких систем, когда управляющая ЭВМ формирует с периодом Тх задающее воздействие 1-з(п*Т1) и дискретные компенсационные сигналы, представляющие собой средние значения соответствующих производных (скорости, ускорецртя, рывка).

При исследовании цифровых комбинированных систем СЭП показателем качества принята максимальная установившаяся ошибка бУСт(Ь), представленная в виде

бустШ « б1уСХ(1) + б2уст(0, (1)

где бхустСО - основная составляющая ошибки с частотой задающего воздействия ыу,

бгустСи - дополнительная составляющая ошибки с частотой, зависящей от периода дискретизации.

Б качестве входного воздействия принят гармонический сигнал вида

' Ьаа) = Ь0- сое («у О, (2)

где - амплитуда, дискрет;

- 2я-Гу - круговая частота, с-1.

Исследования данных структур с учетом квантования по времени с периодом Тх аналитически точно заданных основного и компенсационных сигналов, цифровой реализации контура положения с периодом повторяемости 1-1 и скорости (структура II) с периодом Тз позволили сделать следующие выводы:

- в дискретных комбинированных системах абсолютная инвариантность недостижима, но при задании в дискретной форме задающего воздействия и компенсационных сигналов от внешней управляющей ЭВМ практически вполне возможна реализация высоко точных систем управления;

\

Г"? Р

ь0- соз (Оу <1+0.5Тх)

\

Ь д * Ь ц * СОВ СОу £

С Ип+0.5)

\

—}

го|(п+0.5) -Т,) N

9 к.

1. <пТх ) /

«э (пТ1) / - <0

РЭП

Рис 1. Цифровая реализация структуры I СЭП с комбинированным управлением.

т

т

р(<п+о.5> •т11

«1(п»0.5| -Т^ V

1>ис 2. Цифровая реализация структуры II СЭП с комбинированным управлением.

- для воспроизведения с высокой точностью задающего гармонического воздействия в цифровых комбинированных системах СЭП должно быть выполнено условие

Ту/Т1 = 25 ♦ 40 , (3)

дальнейшее увеличение отношения Ту/Т1 практически не приводит к повышению точности (кривая 1 рис. За);

- при цифровой реализации скоростного контура в системах комбинированного управления при выполнении условия (3) должно быть дополнительно выполнено условие

Т1/Т3 > (30 + 40); (4)

- контур регулирования при его цифровой реализации теряет устойчивость, если

Р^эп <2 (5)

и

Тр/Т1 < 2 , (6)

где Р1, Та, Тр - частота, период повторяемости и постоянная ПИ-регулятора контура; " полоса пропускания замкнутого аналогового контура, Гц. Для получения малого значения дополнительной установившейся ошибки бгуст рекомендуется выбирать указанные отношения не менее (6+8) (рис. 36).

Современные металлорежущие станки представляю? собой многокоор-дииатные объекты, основным принципом организации которых является управление всеми координатами от одной ЭВМ. Недостаточная вычислительная мощность, низкое быстродействие микропроцессорных средств, а также усложнение алгоритмов управления, связанное с ростом технологических требований, затрудняют построение систем, удовлетворяющих им. С этой точки зрения более рациональной представляется организация локальных систем управления электроприводами на базе автономных цифровых вычислительных устройств.

Учитывая данное обстоятельство, предлагается второй вариант реализации комбинированных цифровых систем СЭП: управляющая ЭВМ формирует с периодом Т1 только дискретное ладающоо воздействие Ь-э (п5 • Т1), процессор в контуре положения методом линейной или пара-

ттеской интерполяции дискретной функции L3(ni -Ti) формирует ком-!нсационные сигналы. Для повышения частоты управления при относи-;льно низкой частоте дискретного задания на входе СЗП, применяется юледующая линейная микроинтерполяция с периодом Тг функции !.3(t), «ученной после интерполяции дискретной функции L3(ni-Ti) на ин-:рвале Ti (рис. 4).

В диссертации разработаны алгоритмы формирования оптималыюго давления в случае применения ¿¡шейной (wni = const) и параболи-!Ской (sni = const) интерполяции дис!фетно задаваемой траектории.

Исследования данного варианта реализации структур систем ксмби-[рованного управления позволили установить, что принципиально возможно реализовать комбинированные системы СЭП с юокой точностью управления при формировании внешней управляющей М только дискретного задающего воздействия L3(ni-Ti); применение линейной микроинтерполяции облегчает требование к от-шению Ty/Ti в два раза (кривая 3 рис. За);

увеличение отношения ТЧ/Тг более (4 * 5) практически не приводит повышению точности.

Точность цифровых комбинированных систем СЭП при отработке вход-го гармонического сигнала управления в общем случае зависит от едующих факторов: вида управления от УЭВМ;

периода квантования по времени Ti входного сигнала; периода микроинтерполяции Тг;

полосы пропускания ГрЭп аналогового РЗП, на основе которого реализован СЭП;

разрядности. ЦДЛ NUan; дискретности датчика положения N;in;

амплитуды 1_о и частоты fy входного гармонического сигнала. В работе исследовано влияние перечисленных Факторов на клчеетго гулирования в цифровых комбинированных системах СЭП, реализован -х на базе аналоговых РОП с полосами пропускают fpv,i,-ro, Ш и 1СО . Имитационное моделирование проводилось с учетом квантований по времени н vpoiiiiio.

При этом установлено, что ошпб)сл системы в пбеолю-ных единицах мистически мало изменяется при уменьшении амплитуды гармонического мвляющого воздействии 1.0, т.к. г, дискретных civivm.'ix С'л1 п заги-иости от значения Lo имеит место иамгнение структуры. Рыявл^ны

Рис.3 Зависимости а) 8 1уст™£ 1ту /Т 1 )/

С) 8 2уст~^(Г 1 /Гсэп) •

Программа интерполяции квадратным параболами

«ср -сопв1;

•ср (П!*!^)

амма линейной иихронн-терполя-ции

«оСр <"2т2>

ьэ иач (П2Т2)

7 •

Т2

ПАП

(П2Т2)

А1Ш (

Рис. 4 Цифровая реализация структуры X комбинированной системы СЭП при параболической интерполяции

ь 11'г > •

зависящие от Ьо и Гу области работы цифровой комбинированной системы СЭП: когда работает только основной замкнутый контур регулирования по отклонению, области действия компенсационных связей по скорости и ускорению, область насыщения регулятора скорости.

Анализ полученных результатов показал также, что повышение разрядности ЦАП свыше 14 разрядов не приводит к заметному уменьшению установившейся ошибки, а увеличение дискретности датчика положения даже в значительной степени (до 100000 импульсов/оборот вала) хотя и уменьшает значение 5УСТ, но оказывается малоэффективным. Последнее объясняется тем, что установившаяся ошибка в абсолютных единицах, полученная при конкретных значениях параметров (Ьо, Идп, Мцап). при дальнейшем увеличении дискретности датчика положения уменьшается теоретически по параболической зависимости (рис.5 показано тонкими линиями).

Уменьшение частоты задающего воздействия приводит к существенному уменьшению 5УСТ, однако,этот путь ведет к снижению быстродействия электропривода. •

В целом, снижение установившейся ошибки при отработке цифровой комбинированной системой СЭП гармонического задающего воздействия до величины одного и менее микрона возможно только при одновременном изменении целого ряда параметров: уменьшении амплитуды и частоты задающего воздействия, повышении дискретности датчика пути, разрядности ЦАП и частоты квантования в контуре положения.

Реачизация прямого цифрового регулирования сюрости в структуре !I требует разработки методов и средств получения сигнала обратной , вязи о частоте вращения в цифровой форме с необходимой точностью и '•иотродействием. Для современных электроприводов характерна некоторая информационная избыточность, связанная, как правило, с наличием двух аналоговых датчиков, например, тахогенератора, и фазовращателя. "¡озтому в диссертации ставится и решается задача реализации совме-ценного цифрового преобразователя углового положения и стрости зращения вала двигателя на основе цифрового преобразователя перемещения с электромагнитным первичным преобразователем фазового типа, ]ироко применяемым в системах управления станков и промышленных ро->отов.

Известные методы получения цифрового эквивалента скорости путем Гйфференцирования значений угла в систем;« с цифровым фазовым пре-бразователем не обеспечивают необходимой точности и могут привести

к возникновению Оиений в кривых дискретных значений приращений пути и скорости. Теоретически оценена вносимая при этом погрешность измерения. Показано, что величина погрешности, частота и амплитуда Сиений зависят от скорости вращения фазового преобразователя и выбранного значения интервала времени. Для исключения погрешности преобразования при определении средней скорости за постоянный интервал времени рекомендован алгоритмический метод коррекции приращений пути, что позволяет реализовать на практике совмещенный цифровой преобразователь угла и скорости.

Имитационные эксперименты подтвердили возможность достижения заданной точности при реализации предложенного способа получения ин-{ормации о частоте вращения в следящих и позиционных электроприводах с цифровым контуром скорости.

В четвертой главе решаются задачи параметрической оптимизации цифровых комбинированных систем СШ. Использование методов теории чувствительности позволило установить степень инвариантности татах систем к отклонению электромеханических параметров, а также оценить влияние точности реализации коэффициентов цифровых регуляторов и компенсационных связей-на качественные показатели. Поскольку основным требованием к следящим системам числового программного управления является максимальная точность воспроизведения заданной траектории, то оценка качества проводилась по таким критериям,'как максимальная установившаяся ошибка и среднеквадратичное отклонение, учитывалось квантование по времени и уровню.

В результате имитационных экспериментов на ЭВМ для широкого спектра частот входного гармонического сигнала установлено, что обе рассматриваемые структуры цифровых СОП с комбинированным управлением характеризуются значительной чувствительностью установившейся ошибки к отклонению коэффициентов компенсационных связей от оптимальных значений. В частности, для структуры I (рис. 4) при частоте гармонического сигнала Гу=10 Гц отклонение коэффициента компенсационной связи по скорости на ±100Х приводит к возрастанию ошибки с 0,8Х до 50£; отклонение коэффициента компенсационной связи по ускорению на ±1001 ведет к росту ошибки до 122. С ростом частоты задающего воздействия степень этой зависимости увеличивается. Полученные результаты укааывают на необходимость особо точной настройки коэффициента компенсационной связи по скорости.

Кроме того, выполнена оценка чувствительности показателей ка-

чества цифровых комбинированных систем к точности реализации параметров цифровых регуляторов положения и скорости.

Результаты исследований систематизированы и оформлены в виде графиков, позволяющих для любой частоты входного гармонического воздействия определить требуемую точность реализации параметров цифровых регуляторов и компенсационных связей, а также степень инвариантности к отклонению момента инерции и изменению нагрузки.

Установлено также, что для структуры I системы цифрового комбинированного управления характерна существенная зависимость коэффициентов компенсационных связей от частоты входного воздействия.

В целом, результаты исследования свидетельствуют о необходимости разработки и применения при реализации цифровых комбинированных систем СЭП адаптивных и оптимизирукшда устройств.

Предлагается решать эту задачу путем построения поисковых самонастраивающихся систем. Наиболее полно параметрическая оптимизация может быть осуществлена методами нелинейного программирования. Основу разработанной библиотеки поисковых методов оптимизации составляют методы прямого поиска: однопараметрические - золотого сечения и полиномиальной аппроксимации; многопараметрические - покоординатного спуска и Хука-Дживса. Показано, что разработанное алгоритмическое и программное обеспечение может использоваться -как для решения задач параметрического синтеза при проектировании микропроцессорных систем электропривода, так и для автоматизации их настройки. 1ля этого в состав программного обеспечения управляющей ЭВМ вклкга-зтся программы автоматической или автоматизированной настройки регуляторов электропривода. Установлено, что применение автонастрсйки «зжет существенно сократить процесс пуско-наладочных работ и повысить точность цифровых систем.

В работе приводится описание экспериментальной установки для ^следования цифровой комбинированной системы СЭП, реализованной по :труктуре I (рис. 4), на .основе транзисторного электропривода 5ШИМ-1 и контурно-позиционного следящего устройства ЗС-170.

Результаты экспериментальных исследований обработаны и представ-[ены в виде зависимостей ошибки б-Г(п-Тг) относительно ашиштически ■очно заданной траектории . На рис. 6 показана экспериментальна« ;ависимость 5-Г (п-Тг) при частоте управления на входе Кх-ЮО Гц. роцессор в контуре положения повышает ее до значения [•'£--^ОО Гц.

.Рис. 5 Зависимость 6 ••£(И „п ).

Рис. б Результаты экспериментального исследования цифроаналоговой комбинированной СЭП. Крп-4.6; Ку"2.46; Ке=0.8

олученные результаты доказывают, что использование принципов инированного управления в микропроцессорных следящих системах оляет снизить максимальную установившуюся ошибку с 334 дискрег 47.) до 15 дискрет (0.15Х) (рис. 6), и подтверждают эффектив-ь практической реализации разработанных структур цифровых ком-рованных систем СЭД и алгоритмов оптимального управления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

соответствии с поставленной целью и задачами исследования е ертационной работе получены следующие научные и практические льтаты.

. Предложена методика имитационного моделирования электроприво-лодачи с микропроцессорным управлением, позволяющая осуществить эную автоматизацию процесса проектирования систем числового раммного управления электроприводами подачи, начиная от иссле-1ия структур и алгоритмов управления и завериая отладкой прог-юго обеспечения УЧПУ с учетом влияния объекта управления. , Разработаны средства ее реализации в виде системы математи-эго, алгоритмического и программного обеспечения. Система срисована на применение в составе САПР, но мажет использоваться и зтоятельно для анализа и синтеза микропроцессорных электроприз. Эффективность разработанных программно-методических средств, зерждена результатами имитационных и экспериментальных исследо-

Показано, что повышение точности и быстродействия электропри-! подачи, может быть достигнуто развитием принципов инвариант-I и созданием систем электропривода с комбинированным управле-

Разработаны варианты их цифровой реализации в виде структур с I цифровым контуром положения и с двумя цифровыми контурами по-1ИЯ И скорости.

Установлено, что для воспроизведения с высокой точностью юго гармонического воздействия в цифровых комбинированных сис-: должны быть выполнены следующие условия:

:тота квантования в контуре положения должна превышать частоту юго гармонического воздействия в 25<40 раз; I цифровой реализации контура старости частота гаантсвания в ;олжна быть з 30+40 раз выше частоты квантования в контуре по-

ложения;

- частота квантования цифрового контура должна превышать его полосу пропускания в 6+8 раа;

- при использовании цифрового ГШ-регулятора период квантования в контуре регулирования должен быть в 6+8 раа меньше его постоянной времени. Выполнение указанных условий позволяет снизить установившуюся ошибку до величины, не превышающей 17. и менее от задания.

5. Синтезированы алгоритмы оптимального управления цифровыми комбинированными системами СЭП, реализующие принципы инвариантности и обеспечивающие минимизацию ошибки при воспроизведении 8аданной траектории. Экспериментально доказана возможность достижения высокой точности в таких системах и подтверждена эффективность разработанных структур и алгоритмов управления.

6. С целью реализации принципов прямого цифрового регулирования скорости предложен способ получения информации о частоте вращения в цифровой форме на основе датчика положения фазового типа и совмещенного цифрового преобразователя перемещения и скорости. Для улучшения его информационных характеристик рекомендован алгоритмический метод коррекции, что позволяет практически реализовать совмещенный цифровой преобразователь угла и частоты вращения.

7. Установлено, что на качество работы цифровых комбинированных систем следящего электропривода существенное влияние оказывают нестационарность параметров' электромеханической системы и точность реализации коэффициентов цифровых регуляторов и компенсационных связей. Разработаны средства параметрической оптимизации таких систем в виде алгоритмического и программного обеспечения управляющей ЭВМ, позволяющего автоматизировать процесс настройки микропроцессорных систем СЭП и добиться повышения качества их работы.

8. Результаты диссертационной работы в виде структур цифровых комбинированных систем СЭП и алгоритмов управления использованы на ПО "КОНТУР" г. Томска при разработке устройств числового программного управления и программного обеспечения к ним.

9. Комплекс программно-методических средств автоматизации имитационного моделирования электроприводов внедрен на ПО "КОНТУР" г. Томска в качестве составной части системы автоматизированного проектирования и отладки микропроцессорных УЧПУ, а также используется в учебном процессе и научно-исследовательской работе ТПУ, на ряде других предприятий.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мальцева О.П., Удут Л.С. Автоматизированная подсистема проект-но-конструкторских работ "Привод подачи". Тезисы докладов краевой научно-технической конференции "Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления".- Красноярск, 1985, с.9.

2. Мальцева О.П., Удут Л.С. Автоматизированный комплекс имитационного моделирования электромеханических систем станков с ЧПУ.- В сб: Оптимизация режимов работы систем электроприводов.- Красноярск, 1988, с.70-73.

3. Мальцева О.П., Удут Л.С. Реализация цифрового контура скорости в электроприводах подачи. Тезисы докладов краевой научно-технической конференции "Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления".- Красноярск, 1988, с.34.

4. Мальцева О.П.,Удут Л.С. Бесконтактные датчики положения, регулирующие и задающие устройства автоматики на их базе/ Инф. листок N31-95.- Томск:ЦНТИ, 1995.

5. Мальцева О.П., Тимошкин Е.В. Реализация принципов комбинированного управления в цифровых системах следящего электропривода. Тезисы докладов научно-практической конференции по техническим наукам и высоким технологиям.- Томск, 1995, с.60.

6. Отчет о НИР: Разработка цифровых моделей и алгоритмов микропроцессорного управления и исследование динамики электроприводов подач станков и роботов. Гос.per. 0184.0056048, инв.И 0286.0049404, Томск, 1986, 82 е./ Удут Л.С., Коваленко М.В., Кояин Н.В., Мальцева О.П. Деп. в ВИНИТИ.

7. Удут Л.С.,. Мальцева О.П. Костюкова Л.А. Автоматизация моделирования электроприводов с вентильными преобразователями. Тевисы докладов региональной научно-технической конференции "Эиектромашинные и машинно-вентильные источники импульсной мощности".- Томск, 1986, с.96.

8. Удут Л.С., Мальцева О.П. Расширение функциональных возможностей фазовых цифровых преобразователей в системах управления перемещением.- Томск, 1988.- 14 е.- Деп. в Информэлектро 23.06.88 N 197-3T8S.

9. Удут Л.С., Мальцева О.П., Кояин Н.В. Проектирование автоматизированных тиристорных электроприводов постоянного тока: Учебное пособие.- Томск, 1991,- 104 е.:ил.

сУ/VV"^ ~

Подписано к печати 31.10.95. Формат 60x84/16. Бумага писчая N 2. Тирах 100 эка. Заказ N 888. ШЮ ТПУ. Лицензия ЛТ N 1 от 18.С7.94. 634034, Томск, пр.Ленина,30