автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Микропроцессорные системы электрогидропривода с релейным управлением

РГб од

1 9 ЛПР 1S93

одесский гюяжхшчешш шстагл

lía правах рукописи

нукеея Аркадий Борисович УЖ 62-02

ИШСР0ШРОЦЕССОЙШВ СИСТЕМ ЭЛасГРОПИРОШШОДА С РЕЛЕШШ ОТРАЮЕЕКУ

Спецшзлыюсть С5.09.03 - Электрйтехпнчеокдо кс«сткс»

я шстеш, включая ах jirpea-лет. > и -регулирование

Автореферат

диосертащга на сокскакио ученой етешпи кандидата теаничеекиг наук

Оз-эсса - 1993

ГаСота вшолышэ на кафедра "Электрощятод к автоуатисшцяя хграллзлзшгнх прадприятий" Донбасского горго-штеллурпмэского зшститута

руководитель кандидат технических паук,

доцопт ПИХАЛ А.Г.

Сфпшальнио огягоиентш

доктор техшгаесшх наук,

профессор Д10И0В Л.В.

кандидат технических наук,

доцент • РДДИЫОВ С.Н.

Ведукео продЩЕШтиэ:

Украинский научш-исследоБатэльскиа институт станков ы инструментов (У5ф1ИИС11П)

Ваэдта диссертации соотоиг'ся 1993 г.

в 15 час, в аул, 115у но заседании даацивдцетфованаого совета К.058.19.04 по- дроуадегош учоша степепеа кандидата технические наук Одесского политехнического института_ш> вдаооу$ 270044, г.Одесоа, пр.Шевченко, 0Щ1.

С диссертацией можно ознакомиться в^библиотеке института.

Автореферат разослан ^¿/¿^/^/¿¿^ 1993 г.

Отзыв, заверенный печатью, в одном окзешлярэ просим направить в нав адрео.

УчешШ секретарь специализированного

совета, к.т.н., ст. иаучн. сотр.__^ ^—КАЛ ¡НОС

ОНШ ХАМШЗДЮТт ЕЛШШ .Актуальность теми. Характерной чертой развитая процесса явто-матизащш производства в настоящее вроня является гатевоивноэ внедрение безлюдных тохиологсй на безо робототехнглоеких кстшлвк-сов н гибких производствишнх систем. Решение етоЛ задачи связано с совериенстзовашгем систем электропривода, являксется основякм средством. превращения ¡электроэнергии в ыэхашпэскуи работу. При отем б первуя очеродь тшеется з влду оисигхи регулируемого и позиционного елоктропразода. • •

Б совроменгогг сяогсках упраалешм прсышлошши роботош и' мешшудааорзяз пртмезявтея' елэктредаготели постоянного* а перг-иегвюго тока, олекцюгпдраалпчеоияв приводи к другоз оборудовагкв. Необходина оядаиаъ, чго'нйибольезо раопростргшзшш в олек-гропри-водах роботов и уашгаулятороз озаоситеш» вебсяыязг нсезостзЗ по-мэлезкорцпешшо олзктрогазигзтолц постояетого тока» позводя-шга р09«й3083т» приезда» »там дагагодаз! и оясгеиш управления на их оспсзэ яретауцеотеа. Оляеко наряду с двяготеляка постоянного тока- достаточно ззрокоа распространение • (е-роЗвпио для систем сродной л <5ольвоа мсгаюсти) паходят влектрогядразызтею» пртаедя, что подтазразетея белька», количеством яубдакацкй по втоИ тегмгаго как в отечаствонзоа литературе,, так и в'зарубежной. Гяошдая прокну-кэстгаш, опредзляюсаша прюгоиешэ тадроприводйз, являются ввеекзй уровень давлостз рабочей ерздн, создающей крутязяЗ мо;.гел? на ротора гидраапячоской иасшц, значительно гшныЕЯ, чем у влектричесгаа «шзш, момент шгерцш;-ротора, сравзмтзлько моянй зоо гддрсыапат ка- едкакцу подозноЗ мощности^ »алое скользнете ц Сольная жзстшатъ нагрузочной {ыехежгеосксЗ) характеристик:!.

Всльгвшетоо сдедязях вдоотрог^ашячеоках приводоз инев? классическую структуру и замкнуто только обратной связьз по поло-кенка. При атсм в пагоде ыогут бить получена опродвлогешо отати-чеас.е к дгагзйкчеекго характеристик!, далекие от продольно допустимых и часто нэ удовлетворявшие требованиям к системам управления. Поэтому з настоящее время разработок?. предлагают различные способн улучЕония динацяческа характеристик различных олеыеи-тоз электрогздррвлгсескш: сястеи, в том числе с:;стоц управления.

Работа эдэктромехавиаска сястен робототзхкичссках кештлэк-сов - это работа в условиях деЗствия различных коордздатних воз»у-имзй: иоиеаения нагрузки цв валу цехаза'.сма, изменения кс-дагура-й!П1 а взагшного раслолсаогая -рабочих органов, яздолонгя грксоода-

ненных un ос, яешературные изменения и старение елеыднтов системы. Bes отл факторы заставляют искать пути совершенствования систем управления, направленные на применение структур, обеспечивающих различные реаиши на задающее л воэмущащае воздействия. При стой применение того или ттного метода совершенствования систем определяется ке'ланиом погазить чувствительность систем к конкретному проявление нел1шей1ш0ти или изменешю отдельного параметра силовой части объекта управления. Одним из направлений отого развития может йить создание законов разрывного '(релейного) управления, ибо ети ткш управлений при простой реализации являются нтГеноо чувствительными в условиях действия на объект дарадатрнческях и козрдшгатнцх возмудекиf¿. ■ '

Иол?,п работы является разработка и исследование микропроцессорных систем .управления влектропщюприводем объемного регулирования и электроприводом постоянного тока со скользящими реяимама, обоепзчиваювдх заданные динамические и статические свойства,

В работе решаются следунцие основные задачи:

1. Разработка метода синтеза релеашх регуляторов-в "критических случаях" нулевых корней характеристического уравлеш.ш объекта управления. Разработка методов синтеза регуляторов скорости и положения електропгдродривода объемного регулирования и электропривода постоянного тока. Исследование получегашх оаконоп управления на цифровых к аналоговых моделях.

2. Разработка методов синтеза цифровых .линэйша регуляторов положения* олектрогидрспривода объемного 'регулирования с внутренним регулятором скорости, работавдим в скользящем ре&~щэ.

3-, Разработка методов синтеза цифровых релейных регуляторов полокення следящего олектрогадропривода.

4. Разработка методов улучшения онерготкчоских. показателей внедряемых систем со скользящими режимами, разработка устройств гтовшвешш помзхозазцкцешгости, разработка быстродейатпукзкх кодовых преобразователей для улучшения- сервисных фугздий внедряемых систем управления. Экспериментальные исследования внедренных систем уп-раадокия олектрогадроцртсдоц объемного регулировывш и олектро-Е5СТОДОН постоянного тока механизмов перемещения астрономических ярчборов. _

Пагоды «оолецовеяал.- Для реаезшя поотавлоннах задач использовался мзтод пространства состояния, метод аналитического кенструи-розания регуляторов АКР. Достоверность полученных •розвпиГ» в виде

алгоритмов управления проверялась путем, математического моделирования, ш<сдарж.*таталъшк исследований на лабораторных п прошпплэн-1шх счсте.мах управления алектрогидаопркводом и электроприводом.

ипучпяя поапзяа работ». Впервые разработан ?.?отод синтеза ре-лейшх регуляторов псйтральнкх и пеустойчтяс соъектов, позводяю-цкй закончить синтез регулятора п случае часто распространенного "критического случая" нулзвих коркой характеристического урашю-кгя.

РазраДотагакм методом синтезированы релейше регулятора разливших объектов управлешот (следящий електропривод постоянного тока, рдзк^гядроцрявод объемного регулирования) в случпэ различите постановок задач (при синтеза астатического к статического рогулятороп жыкжопяя).

Проводов анализ работ» астатического рзгуллгора положения одедацого електрогцдренрявод;«!, вйохыузярсвспц требования к скотеыо уврааяюш» а оаучао работа олекяроиехшшесхях 'обьекгоз о чередованием режамов лозвцзашфовешш и сложения. lia основе продг.еяеппе-го алалпзе кяяават ы«тодика синтеза нодянейпгого аомкпеского регуляторе положения елоктрогвдроцроведа объемного регулировании.

Продг.ск-н истод синтеза, рззраСоткш струотурпыз схош inTro-бмэлогозщ систем управления при ашячяя скользят зеззшеэ во внутреннем кспгуро згаравления. Сформулкровша цраззяа технической роаиазацкп цифро-аизлоговш: систем управления.

Предложена правила и основы технической реализация олсктро-иехапичвоких систем с релейншга закошши управления, рассмотрена вопроси создания релейшх слотом в случае шзкого бистродсЯсизия .'¡ккропроцессорпого комплекта, предложены метода кешепепции временного запаздывания в атом случае.

Но защиту вшюсятся следующие разработка и результаты, получайте авторе;.!:

1. Метод аналитического конструирования епткмалышх регуляторов при наличии пулэпгх корней характеристического уравнения, оип-сывэкщого объект уаргзхетт.

2. Яраменепкэ ызтода синтеза управления в "краткчесгая случаях" для синтеза законов уггагнлеятгя влолтроцраводсм постоянного гага и олектрогидропркводрм объемного рагулировшшя. з том число дм систем с пэшйавши обратят«! связями.

3» Нет ода сяптеза я способы ягостргошш цг^решх свотец jupas-лешя с лйшм&ешя а ролоЯяша регуляторам похсксаия пря рэялкзп-

ь

цнз 01юльзяао{х рзгзялов в контурам управления влокгроиохапическах -систеи. ...

4-. Способы и устрсДотва, обоспочмвоашо пошаенио вноргоги-чомзп показателей создаваемых систем упраалвгаю о ролейшмл законам:, способы аэЕййОКИя иоиохозасисзепностй цифровых скотом управ-дакая, .четс-дц поотросиш &;отродействуШ1£ кодовые преобразователей для темшодокой роаяшиш мшроароцааооршх систем упраВЛО-К-Ш .

5. Роаульташ г&борагорша « щйыкмсшеш: ¡.'саутаикЛ разрабо-•¿шаш о работе структур щфро-ааакогоаых и дафроваг спетой уаршз-«СШШ одоктрэпкрещд'хаоде;.! ОбШШГО регудировошт я олоктропршзо-до.ч иоотогаигого токи ¡гря рвализшив окозьзяздх ролпиоз в комяураг управлении.

Пр^п-кчоакшт и^пнооть. ¿лгоритаа увравлоюм, продяккепзшо в работа ногу? бить иезедышавм «»¡и йрросткроэйт цякрояроцоссор-шге сиогем уцршыйгякм електропйролрпвзда^и к олвкгрспгявод^'«»

Я*йю ргксаоададаа тгехкичсскя рввлкзуояоо'гк акЗро-иявлогоши оиого» упраалаивй о шутрошшми контураия скорсог.!, с а:о«дазши а лг£зш .збрзиваст связал. Дзш рокешшдзцян ко ррояаойцж мзкро-прсцоссорпях едогоч уараижшя о иолокен««,

ь тем числа при огранакрнаом й::стродуЛсетш ит^-ролого кчка^толл. Разработки устроЕст^г. с^октрсчр.азода и олз;:гг:оп!лрс""'.гтода у

ешрготдчоск;::::;; иос>1,п-

разгруэгтть Ш-крод^оцзсос:; о? <;>ук«»!й сурл;сзл о ъи~

полющих ггрецоасорс;.; сузи^р; V. :и:дач ;<е;:с;;редог2о:ыо упраилепчя.

ра^с^сэдыта по ирл-оиного при те;-

гэтсскоЛ риалаз&их:: сяотж на кс/лдокта;: с

йнстродойотз;:!;,!.

Учалтаецкя рзоог;:. результаты работа аежл лриыснигсю ггрл ; заработка 'слстал шггеиагазйдаа «стронсйзчосккх прлборса в НПО '»•гадои" пр:: разработка' и слотом удравденпя сстранема-

чосюзсс праборг^я. Разработакязк -ллотс/ла упрзгякш устслсшсгг длл ксойодсзшыш отг.го^-'Зра "Лазгр4 'из сютзо олокгроподеярешодоз обьешого рогулфозшем, азжэтэедся да калыекта олоктрогадро-птгаодэв с гликрсдрсцзссорЕдд ущвглашгем, обеспечивает позицхеш-роошзю к едзхешхо по двум геодашахен ирз' упраздошш от ЗШ "Элаг»тро1Г.!ка-бО"; а такко от дгагишлекзога пульта уцравдстш, о гочноогь» до 1 угзевей ияяут при йютродойо-гаик, близком к оп-•гилзяьцеыу, Ушззыпшо рззу.'гьтатгг регулирован»! обоспочязовтоп

прл изменении параметров объекта управления в Eiporan: предела:». Зконаетеойй еДОзк? от зшоддешш оостовляеу 431 тыо. рублей, что подтверкдз-этся актами внедрения НПО "Эталон11. Электропривод поо-стсягшого тока механизма перенесения астролябии Дакжона о микропроцессорные управление»! обеспечивает поввйеяио точности и--качестве ПйбяодятА, эпатятельно удутепет сервисные фухвсцан снегвш управления. Эхоношпоскай в$Фокг от внедрения электропривода пэре— ' медетаа аотр./.-'пйш Датона составляет Ю9.0 ткс .рублей.

Апрсба;г-:я i работа. Осноышо гсшшявя работы я ее результаты дешщдаижюь и сбсуйдалксь на 4 Всесоюзной каутаси-то-шическоЯ копФэрепцяк "Автоматязароэршага електрощйвод прокатных: станог" (г.Свердлопск, 20-23 марта 1990г.), семинара:: Научного совета All Укржпзы по комплексной проблеме "Научлко основы олектрознер-' геттсх. Воптяяьиые прообразеоатела г, системах автоматического упроалежя рлоктхшрнаодш и АСУ TU" (1S85, 1937), научцо-тох-шг-'оскрх конференциях преподавательского состава и сотрудников Донбасского горпо-мзталлургаческсго института (1S34-1992i'.r. 5 -Публккаижт. По тало дксоор?оцяснноЯ работы опубликовано 3 статей, TODiicu доклада на научно-техначесисй конференцкк', пояучэно 3 авторе;«:-; сиядетельства на изобретение.

Структура и объем работу. &юоер?вшояпая работа состоит но введете, чэть-рэз: плав и заключения, •излом-дана на 134 листах ik-гешслпсиого текста, л.;лветр:гггавс:гного 8э Пйсугас&гся к 9 таблицами на 65 листах. списка иопапьзг.вшпгах источкжюз и? 137 наиигтовагага т 10 листам, а дрилогеякя.

ОСНОВНОЕ СОДЕЙКЖЕ РАБОТЫ. Во япале:;';:; сбосиоклздотся актуальность работа, из.та-.'еки основные дол;-., определены оеноезше направлений исследований, ввдвле-на веутг« я-практическая. ценность.

В ;r>:r,t.cS з'лаиэ яроат^зкровйво -состояние проблемы управления олбктрогидглггри.'вол.".^'., а тс;.! таодс 'обгемяого рогуяфоватил. йока-3820, *по трвСсвыш», ггргдь-йпляож'з к якгокодаиамачзагм щитодш в условиях мзмзяшгад перггметрся сздовсХ части гидроприводов ií доЯст-ъия координатних вссиу-дс-г-нГ. ногут с<:ть этпоянену пп- рссепни задачи сштт.гя пупзтоательисети cncTevn, так кск трудщ'лсштие систем; о уярипленлем, оЗеспэтаадисет лцсскх- ".«¡чест:ю работа,

знатитсльно сникаю? сбою 1^эктпы1сеть при изменении

Впбран;: »/йтсцзтачеаклэ мо^ехс електревдеьплчоекпх сксгеп (электропривода поотсяакого тоха н 9лек?рог.ирспрхг:^::-'а c,%ow-t-<>

регулирования), позволяющие завершить синтез структур управления к обеспечивающие с достаточной степенью достоверности описание ¿ази-чосюн. процзссов в заыкнуи« системах исслодуомих приводов. Объекта управления описившотся системой линейных дайэзюициалышх уравнений

М а + B"U* ( 1 )

где р = —- оператор дофферопцировагоя? А - матрица аовЗфк-цаентов; "и - вектор управления} ТГ» У*- У - вектор координат возмущенного движения; у",' у - заданное в дейстагголыше значпгля координат; В - на трэда коэффициентов управления.

Приведении структурна» схемн объектов исследования в координатах возмудошюго и 'новозмуедсюго давдкскпя. На основания анализа требований, предъявляемых к высокодияауйчпцм электроприводам, анализа возаохяра: методов ранения поставленных проблем, сфориуллро-вапн задач;.?- исследования. :

Во второй главе, предяоаец новый ой-актившй. ыетод синтеза регуляторов с ^азрнвшм •'йправлошеи в "критических случаях" етрук-турпо»! 'кеуо^сЛщшостя объекта управления (наличия кулег-нх корней характерютичо оного уравнения)..При с том показано, что при известная процедуре синтеза ролоЯных регулдторсв методой АКР поело задания фупаяонала качества .

J = j""nTQ n"dt

при известии: уравнениях движения объекта (1) оптимальнее упрезла-ш;о в обцом случае кмоет вид

"if) - - sign ( 2 Вт СТ ) • Таким образом, задача синтеза ролоЯннх регуляторов методом АКР . сводится к построении фуншдап Ляпунова

v =Щ!о~п ,

озеспотаващвг при наличии управления условия устойчивости дизкаш объекта в качало координат, то еоть к реиенхв уравнения

ГС т С А -- - Q ( ?. )

с использованием методики Е.Л.Барбакша. Причем, согласно теоремам, вводенмм Е.А.Барбошашн, регенпе уравнения (2) возможно -тогда» когда,корпя характеристического уравкегсм сиотеыи (1)

dot j A - р : I = О где р, I - матрица хоpssZ к единичная матрица соответственно та-1сие, что Р4+Рк ко обращается в нуль ни при каган i,k. Таким обра-

зон» данная теорема ограничивает применение методам Bapicsinia область» устойчивых ебоктоэ. В то ¡ко время, поустойчивей дввшз-чоскуи систему с помояд>в преобразования

Ц* =Т w ft),

где w(t) - скалярная иовотонио-убивакеая фушщйя редуцяроз«зж1 с темпом убывания больше, чем темп убывания любой из коорхетю If,

мокко преобразовать и устойчизув. Если з качестве «(t) выбрать

w(t) = охр ( - 'I t ); w(t) = -3 exp ( - р t );. 3 = const > 0,

моазга получить ловуа редуцированную систему

f = Ц - ? I + В В , ( 3 )

причем корш: характеристического уравнения системы (3) будут отрицательны. Поотсму в данном случае может быть-роаено уравнение

к*7С* + С* А* = - Q. Предакгешшй метод синтеза позволяет закончить nazoswoicie глгорш?-ма оптимального управления реле&юго регулятора

и°(Т) = - sign (• 2 вт а*~п ). причем в процессе синтеза не накладываются егрзкгчения ка количество собственных нулевых регвенкй матрицы А.

Ка ссноге предлскекней методики полнен алгоритм управляют в фуикяиг фазовых координат еледядого электропривода

70°( Т ) = - имв!са.( - 1:;3о - - ( 4 )

и олэктропгдродркЕода объемного регулирования

и0 = - t^oign ( a*- iVt - si30r- k3ps- К7 - ксС - - < 5 )

Проведено математическое моделирование замгьутых спетом с зяглагна управления -(4),(5}, что позволило сделать следущяо вывода?

Синтез епттаолшага управления объекта, характеристическое уравнение которого имеет нулевые корни, целесообразно осуществлять с использованием iyirтаги родууироаашм, причем параметр фузпедм выбирается па оснозо анализа объекта, управления и мокет составлять £ < 0.0025 /•!? где 5?„ - малая постоянная времени объекте.

2. Выбор параметра Д > 0.0025 / '!'„ приводят к оуцестаешоиу ухудшении качества процессов управления, причина которого кроется-з построения функясвала качества' редукгровзнясЗ системы.

3. Анализ тохкгчоскс" реализации закона упрьвлз.'гпя (5) елей-рогадренриводем объемного регулирования показывает, что для пост-

роишя регулятора необз:одаг.-:о обеепечпть измереята всех 2:оорд!щат

oiboiîTû, в том числа перепада даадша:я б полостях пздродьигателя

р а угла поворота наклонных дисков 7. Одцако создание датчиков р с «

к î является едоки»*! техшиоохоЯ задачей, р?-" ние которой может

существенно увеличить сто'.&юсть разрабатываемого привода. Исходя

ка сказшшого, осуществлено иоследсвшше ряда задач, связсшшх с

технической реализацией закона (5):

1. Еозмоннссть искдшенкя координат р и ц из закона уповвле-

я

izin (5î 'Л оценка качества получаемых процессов управления.

2. Еозмозиость реализации зскокоз управления при вцражэ!сс: к

* g

г ? через производные от изиерясшх коорданат.

Уйозаиа:е задач:: решш для якяэаризсшешшх уравпенай доедания (1) о'управлением (5) с кополъзсбипиз!.-. корневого коь£фационта чуаетютелыюотк стационарной скотами г. коцс-нешю параметров об-раккх связей о послодуюцим и&тси&тачеокзд мохелцровшшои получоэ-ккх систем,что поыодяот сделать сявдуеме ешодн:

1. Искгачепке одп'оЗ из сбратшк. сзяво."; по коорд!П1ате;л р . у

я

всэшяаю, так как максимально возмозэшй кое-^-йснт чувотвктоль-нсо'п: не проалзавт допустсагь«.

2. Ксклйченкс обратит князе?; одноиреыйхпю по двум коордкла-ïcm лрдвод::? к ловкешгсв чувствительности, однако аяахаэ пероход-них процессов показывает, что при спределе:::ед изменена; rqz-Mïs-isíohtob oíPjTíiüx сьйзоЯ по друкы г.ойрд'<г>.-«ч 5<ачество. система

;■ гр&вденхя бить уяучасн« до такой стопот;, что лютая система >.«o»:ôî- cü'ib ^cnojü-ácbmia ь некоторых «слое отвототвешшх случаях.

Проддоз:«зз£: метод синтеза позволяет скшез1грсцать вксокоточ-I1UQ еледсте ciïCTes-îii, в чои числе орягьткровапнао па работу с че-редоаакнвм рззамго коэхфкаедошшя и слсменя. Прл таком огрши-ччшгш в техническом задании па psopaosTUsaei-cÄ омктроиеда&посква объект целесообразно осуаоег&кдть еиЕтсз'ад-л Д'рэбгйпяь nswousjcin фушша Л/дувова, как Функаш; времояа, по çpcdjreuatçr заколу

а Г*/ (i t - - р Ii' - V 7,*.

Показано, что с етом случае получается. не;з:пеалня закол уяраелэтт

0°(Т) = - «Ща < С ( Î «,> '¡о * I C,'¡,>

'о

возьаялкзЛ отработизоть льбие ведишие рассогласования с отсутствием Еэророгуджрсэашя к високкм участка* оря ваеижзд за ььяелшгч вхадзка сашалгм.

D "трои eft глаза прсводоя скятоя структур олрктрсмохэткческях сноте.ч зря рсмштцдех шг/тр-с-пного :хя?ура скорости о гэлс-Лзп рогулятсрк» (при налагая скопьзэдзго ркзма в отси хспгуро) я «пф-усшм ксптурои полс:-:глсот с ляноЗшз! регуляторе;;. Для оозда:гая '•;огмс"костк оатзор'зспхл с:ятеза осуществлена якяоарязсцзя ояотзш о разр;.тг;п;м упраплзпнзч спопольэовгпкби дсспредэлсггкл ¡ио.вялпшо--ва. Cams дшгеШхего unjpccoro регулятора полеггоякя соуцостзлэн о •деяояьзоэаклеи гдскротосго щтшю «аасячу?»» что асззокядо нгдгл сбратянх саязвй а фунтсзгд периода квзатояэняя по вро-иояя. В р'5зул1-т'тв сйгагзя кспучзя зг.'лоч фг срезания ;лтр1в::.т.сг,зГ0 поздсЗсскгл, в сCZB4. случае гстд

U (п) ^ C^ínH С,г!.,(п) !•..:■ Оп*1п(я) í S ) регулятора о законом (-6) оеязето о яесбходгуссть» уо-пясгсщ глггоксз для тамеролхд sooz гаордкотг, г^одпдмх ? закон ухтрззл-пкЛ, Одладо зсладстга-: нплд'пгл скользя/ли рзпп^зз '-uopocT'ï X'vc'tni a чсстотсЯ po-^'Ma. Г,

озлон yr.it гогсчснгу^тея тохкпесхзЗ рзагаглг-з осуд^отппа» прообр'ззо^нкк зяксгы (ó) 5 учете;.! тпли'^.т ;*

згду, .íoiv'.a дд г pa:rí'3ía U¡n) «хбхопаю ;хгга:',зсеа?т> только

-ï •/¡■"л пззсрот.о •,.07'-:> ""••.sT.i;;' него знх агодя, У'.'лосетсл ~ зпз-'Г" :;;:!) " иг-: ^'ог.чул г-гз^зиннуез^гч;

r."i у чгп-додсм ?

^ : ; -ТГ V , 4 - -- • ~r /ri:'- :

"■'■.г;-!:ог.:;т.:;.:c -.r-.orr-r^"".i не;<-<;з!.''тнг:'. -Ч'О T'r '}.-.■■■■ ■...-.

ч:;.> -са-дтъ уде раз-юст:: ■*,y:r.c:*:í

■ir-;"-П02п:о н^ро-з^алего"!;.: отрутстуо

np::nc;civ к :uyuo"i гсягнтозгнгня уре:?;го.

¡"o л ".оду зчкнутсЛ зкерссдпс^ с:: ступ. Ссупсгтз.:";; ^нз.1:'.::; рп^от» 'лалогсгсго контура до.::зг;"!го. пзочот^я кл h-i-

.temosa но зхо.т:см сигягло л ntwo белого cyiía, лиззаэтюго .зангсрзкае« по урсаия. ооздзезонзя c20ï-îî-iô сбразуот за>,':с!угуч •/стоЛчззул oîic-ïcuy, ::сторап :zso от- такта ;:э Oysoasrs Ляаэтгсза. i:ax -д система а слугоо огоутотю»! пемох.

Дз.*з>не£сзо ?й7пге1Есэ :-;ач«стза создапаЕмах глетсм с ролайг.агд пал'хлг.',п; давлен:« езязапз о ¡raíponcí; реалазаодоЗ разраагап «гв-рзтаоз. Дязсга работа сгстс;г: упразлетпя ол5стрс*!сзолячоск»а ясказазао?, что для доотжестл rrp'.csi-iav.oro качостпа

ггеойходзыо обеспечить скользящие регааы я контуре- управления с частотш Г « 100...400 Гц, то еоть время расчета управляющего возд8йот№я не долгшо превышать

t = 5..1.25 не.

р

Однако, по всегда цифровой вычислитель «ожет обеспечить столь высокое быстродействие при расчете управления по закону (4) или (5). В то ко время при известном времени-расчета X к ограниченном бнетро-дейоишЕ возможно создание, ецсокоточннх систем. Для этого предложено ввести в закон управления (4),(5) составляющие, комненсирую-цно запаздывание х но методу Вэсса. Если б результате-синтеза оптимального закона управления получен закон (4},(5). с плоскостью переключения

и

<р (Т) = Г с. г» = о ,

Y ' J

то црв иалачяк эепаздаюакм х люкет <5нть лаЯдена плоскость перэ-шэчокия

р* (Т) 0 .

причем ыеад V V «¡»¡от Сить цроведош соответствие

( Т ) - v £ Т -I i Т) -Используя для .нахсйдония плоскости 9* систему де$£ерепдаашшх уравнений (1) с учетом квантования ло времени, м<шо получать вправо®» дал озкои» форыиррмгшя управляющего воздействия с уют! запаздывания

• и (п) = - sign ( C*r,s(n)+ С*ча(п) 4 .. + * Сии(п) }

В четдэртоЯ- глава приведет; результаты'разработки к шссдори-¡¿оптальнш. исследования систем елэктролривода достоянного тока и олегя-рогздрощяшодо объемного регулирования астрономических право-ров.

В результате енадаза проблеш технической реализации вцдолен ряд Езйшозавиешшх задач еоздшзш кшфопроцоссорноЯ система управления олектрсшхагшнеским объектом;

выбор серийно вшускаёашх ила разработка специализированного цикропроце с сорного контроллера управдешш нэ базе одного из микропроцессорных комплектов, сбэеяечюзрк^его иаобходаое бистродейст-в»б дяа решения задач управзодав;

разработка фушоуюнзлькоЯ сгека систему управления в соот-. вэтеиггл с реказдаss задачтщ управления;

разработка нрогразг-^ного обеснечешгд, которое шдаиао«г как задач« кавоередотдеда) .ущкшешя обьекед» так и задачи -обоопочепая

необходимого сервиса при проведении пуско-наладочннх л ремонтных . рабо? на объекте управления;

разработка необходимой аппаратура, сбоепэчяванцзй улучшенные энергетические показатели систеш* управления.

В результате разработки скотем электропривода создай слециа-лпзировзшшй мшсроярсцосзортй контроллер для управления влектро-ызхагагюмса.ш объектяш /11/, вклйчаквггй блогет взода-вшюда внало-говцх и дискретшпс сигналов, споциализировзшше блоки для обработки сигналов датчиков пергмеденяя и положения, блок связи по последовательному канал;:.

Улучпешшв онергетЕчеокие показатели система електропрявода обеспечиваются аа счет создания 'условий дая вознюгновения внсоко-чаототяах колебивй скользящего реиша /0/ путем введения моделч електромеханяческого объекта, высокая комохозапзЕдепкость созданной систсш обеспечена устройством для преобразования сигналов /9/,. которое обеспечивает обработку сигналов датчика перемещения без яскшчешй! щя работе в условиях удаленности сйъейта управления. Для обеспечения рационального разделения задач мекду аппаратной: и программой часть» сястеш разработан преобразователь двоичного кода з дволчзто-доеат.гошй »;од угловых величия /10/, достоинство» которого является малое время преобразования и небольшие аппарат-кне затрата, что особенно ваяно при создмпн зстрг"йвае!гах систем.

Экспериментальные исследования разрабогапного. електрогпдро-ггриводя и одектропрпводз- осуществлено на иолуиатураом физическом макете и реально,',\ физическом объекте н включает:

исследование штпмздышх законов управления впсокоточшдм следящими системами;

исследозвгше микропроцессорных реализаций скнтезирозаышх законов управления;

исследование чувствительности систем управления к кзшпени» параметров и к координата»* возмуззяшт.

• РазработошЁЗ ка базе ярсвадекшя. исслэдоватсд олектрспадро-привод обсожого регулирования естроасг'этеского гзогрумента о регулятором полоз:ения (5) обеспечивает едекекае с ошбкоа* 4 угловое ».«шуга ври скорости изнетнпя сводного сигнала .а (ь) = 0.5 °/о, 1.5 углевых ькшуты при и ( I } - О.Оэ°/о. о.тоугствнэ пагорзгуяз-рсвекпя при отрабегко заданного рассогласования ш> завиезмээти от велачаш начального рассогласования. В случае. дзпусг.моси; небольшого перерегудирозшия ( до 5 X ) по уеловлям технологического

процесса возможно путем изменения яасуроШса регулятора (5) я«нь-шть динамическую .ошбку при слехонил за лииеяво-иаценявднмоя сходным сигналом до 0.6 угловых минуты ( при о (:t ) 0.05 °/о ).

Исследования микропроцессорной реализации оптимальных законов управления показали допустимость использования алгоритмов релейных регуляторов. Так, при использовании едкого из наиболее еяоакых о точки зрения вычислений алгоритмов (5), угудеания качества процессов црактяческа нэ дроасгсдат, однако баз тшоиоаади ае-паздавашя t оуцеотвбнно ухудшается, оворгвтшеа влектротедропра-вода за счет уыакыавния частоты скользящего'режима ( ts go IU }. Компенсация временного запаздывания вредйо»вшшш истодом» позволяет увеличить частоту колебаний 'до. 15й Гц, а, следовательно, УШЕШК*' потери в якорных- цепях 'блактродангатвля.

Исследования чувствительное^ скотам о ролайшаи законши управления показало, что" ейз'темл.'"сохраняют зедшшв динамические свойства при значительном пемикенжг москита инерцаа« - приведенного к ьзлу ■нзмен'зшнг вязкости масла { в 1.5 раза ),

уБ.элкчб&з: арценто соврогюЩ&к на" валу гидршотора ( до '1.0,.2.2 от даишальняго* )> Ь 'результате йо'еледс-вашШ яанеденая саозгека пра ивдаак ¡¿¡&га'нз вййу. mieMaJa. (\ло 30 "угловых шиут ) выяснено, что Mjakxcp-перехода« ¿роцессов в делом такой so, как к в боо-лю^грвой' церэда-хе, однако несколько возрастает д-ааешчоош» огибки при сяажейий. ,*

ОСНОВШЗ ГЕйУЛЫДТЫ РАБОТЫ, 1.-В результате анализа различных методов* сштоза релейных • ■ • законов управления показано, что дг,и реЕеиы матричного урашедаи " по методу Барбдаша воз1шаег'нооцределекис>сть при рвгзуатаи определителей в еяуч|!> нулевых 'корней характеристического зрашевая объекта уйравядащя, Предложен метод, позволдаций нсквзчать вту неопределенность редущфовашшы сяотеш в уотойчзззуя с иопользовани-ом-.Фушасш • преобразования

uii) -^лр ( — р t )j w(t) = -р exp ( - P't ); p = const > 0. • Укзйа!ШоЪ: ¿феобразоваипе позволяет закончить синтез релейного регулятора . й.-определи??, кобйфздиенты оиимадьного закона управления.

2: Ьсвово катода синтеза рзяеакнг регуляторов в "критичес-■ ких с.-очаях!' нулевых корнай характеристического уравнения найдешз • алгор;::а'.т регуляторов пожженвя електрогидроправода в различных фазоигг. ¡оострэнотвах, обэспочзгаащио 'скользящие реаямн' и заданные

динамические свойства. Покззаш возмошгссти реализации алгоритмов управления при сложности измерения внутренних координат гидропривода (угла поворота наклонных дисков гидронасоса я перепада давления в гидромоторв). Исследовано качество систем с исключением обратных связей по впутрэшво,! координатам гидропривода и при замене отих обратных связей производнкмп от контролируемых величин.

3. Разработана методика синтеза цифрового рэгуляторз положения при создании цифро-аналоговых систем управления с внутренним аналоговым ролейшы регулятором скорости. Сделана оценка влияния аумов квантования по уровню на вид; алгоритма оптимального управления регулятора скорости. Разработана принципы формирования управляющих воздействия в щ;£ровпг контурах управления при наличии скользящих рекимов во шутрешшх контурах. Проведены исследования влияния квэптовешт по времени на реализации циГровых релейных регуляторов положения, показана возможность создшшя цифровых релейных законов управления с компенсацией запаздывания, возникающего в цифровом вычислителе, что позволяет покоить частоту скользящего регеимз.

4. Проведена оксперименталыше исследования разработашшх в работе структур релейпих систем олектрогидропризода со окользявдши режимами, которке подтвердим теоретические вшзоди: возможность конструирования релойшх регуляторов с использованием г.редлоз:ец-ного метода синтеза алгоритмов управления в "критических случаях", вознояность;получения задании динамических свойств создаваемых систол.

• •^..Предложен'пород повкиекия внергетичестоп: показателей н устройство," у5зеличиБ.ай;её: псмехозагдаенность, эяектрогидрогггавода с'^элеЯкщ ¿превдевдём. Разработан преобразователь кодов из двоичной атетсма.сдасй'епиГ в ^вокчпо-десятйяхшЯ код угловое величин, обоспёчввзксзй 'шеокоэ1 'бнсуродеЯр.твде при иолах еппграишх. затратах, на построение устройства.

. ■ Разрабстзшшо скстеми олектрогЕДрощкгоода объемного регулирования .ц'.олЬ'етрояргшода постоянного тока; внедренные из приводах пореывдения астрономических инструментов, подтвердила вис оку» вффектвдю'стс полу'чэшпа влгорхтмсв управления.

'. Экоясаля^ёскай. ¿ф5ок? от внедрения разработанных элактрочоха-•пичееккх -систем-за.счет посдаеяия точности и быстродействия вря проведения. спвраЦиа".составил более'590 тис.руб.(198б-1989г.г. Ь

Основное содержание диссертации отракено в следующих роботах.

1. Цвфро-аиалоговый ояектрощшвдд с уришншшеы микропроцессорных средств/ В.И.Марченко, А.Б.Жукевич, А.Г.Пихай; Коммунар, горно-металлург. кн-т.- Кохалунарск, 193S.- 14 о.-Леи. в УкрНИШШ! 19.02.86, 647-УК35.

2. Микропроцессорная система управления влоктропр^одсы/ А.Е.Жукэвич, В.И.Ыарчешго, А.Г.Пихай л др.г Ксшунар. горно-моталлург. кя-т.- Коммунарок, 1936,- 14 о.-Доп. в УкрйШШИ 23.03.86, 9С6-УК85.

3. Яукевич A.B., Пихая А.Г. Синтез релейных регуляторов нейтральных И ноустойчмвга объектов// Известия ВУЗов, Олектрсыеханика, ной.7, 1991.- С.Э5-ЗЭ.

4. Цифро-аналоговнЗ слодякнй електродривод/ А»Б.35укевич, А.Г.Пихай; Коммунар, горно-моталлург. кн-т. - КоымуиорзкИЭЭО.-20 е.- Дсп. в УкрШЖГИ 16.07.30, 1б30-Ук90.

5. Синтез редейаого регулятора полекзния следяздго олектро-гадрощшода/ А.Б.Еукевич? Кшмунар. горао-штеллург. ш-т.-Коым'лшреи,. 1990.- 22 е.- Дек, з УщйИШГГИ 25.07.SO, i203-l?iö0,

6. 0п»шальш8 «вфро-ецайоговий пооицкошшй влоктроиадропра-вод/ А.Б.^вош!» А.Г.ШхьЙ; Тезисы Всесоюзной иаучпо-тохикчоскоа конференции "Авхоиагцзировошша олевтрстрквод прокьта стоков", 20-23 марта 1390г., г.Свердловск.

7. Жуповкч A.B., Пихай А.Г. варьирование переходных процессов в олектрогвдрояршзоде/У Электромашиностроение н олэктрооборудова-ние, Киев, Техшаш, вып. 46. 1992.- С.46-51.

8. A.C. 1275724 СССР, ККИ К02Р&/06 Электропривод постоянного тока/ А.Г.Пихай, А,В.Садовой, А.Б.Кукэвич к др. (СССР) - 3815960/ 24-07! Заявлено 29.11.04; Опублик. 07.12.86, Бал. 45.

9. A.C. 1353075 СССР, ШШ КОЗК5/01 Устройство для прообраао-вашш сигналов/ А.Б.Еукевич, А.Г.Шхай (СССР) - 4032847/24-21; Заявлено 04,03.86; Опублик. 07.12.87.- Бал. 45.

10. А.С, 1476616 СССР, ШШ К03К7/12 Преобразователь двоичного кода в двоично-десятичной код угловых величин/ А.Б.Жукевич,

А.Г.Пихай (СССР) - 42593229/24-24; Заявлено 10.06.S7; Опублик. 30.04.89 - Бал. 1б.

11. Микропроцессорная система технологической автоматики/ А.Г.Пцхой, А.Б.йукевич// Мнформ. листок о 1ГГД 89~97бр - Ворогл-лоы-рад, НИДШ1, 1989.- 4 с.

12. Учебная микро-ЭВМ/ А.Б.-Золенов, Л.и.Рлбенко, Л.Б.Хукаьпч и др.// Инфора. листок о НТД 90-036 - Луганск, НТЩГГИ, 1939. - 3 с.

1/ и