автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Вентильные электроприводы с микропроцессорным управлением для механизмов перемещения

ртъ оа

С, « г ' (

п 1

Томский политехнический университет

На правах рукописи

ЖША.С АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИШТИЛЬШЕ ЭЖЧТТОЛР/ВОДЫ С ШЮТРО'ОЕССОИШ УПРАЗЗКЯШ ДЛЯ ШАЮШОВ ПЕРЕМЩЩ-'К

Специальность бб.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, вкхочая кх управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск -

Работа выполнена в НШ автоматики к электромеханики трй Томской академии систем управления и радиоэлектроники

- л'чные руководители; Заслуженный изобретатель Кб, член-корреспондент АГН Рй, доктор технических наук, профессор Бейнарович^В.А.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Аржанов В.В.

унциальные оятюнеэты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

член-корреспондент АМН РФ,' доктор технических

наук, профессор Обрусних В. II.

кевдидат технических наук Панкратов Э.Н.

«дувес предприятие: Научно-производственное объединение "Полюс", г Л'смск

Зак;та состоится " 29 * и.ш;я 1994 р. в актовом зале главного корпуса в 15-00 чес., на заседании специализированного совета К 063.80.01 прн Томском политехническом университете по адресу:

624004, г,Томск, пр.Ленина, 30, ШУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "'И " ,'МА^_1934 г.

И.о.учэ;ш5 секретарь спэ'диалгаироэвиного

сонета

А.Е.Алехин

ОБ<Ш ХАРАКТЕРИСТИКА PAEGTJ

' Актуальность темы.

Повышение требования х технико-эяоноыичеснда показатель: автоматизированных систем электропривод о и общепромышленного и специального назначения в настоящее время требуют дальнейшего улучшения качества рьгул/ровакия, повышения надежности, долговечности, ренонто-пригодности и обеспечения безопасности при работе в агрессивных я взрывоопасных средах. Одним-из радикальных путей решения задач ш.ется переход к блскснтактг.ым электрическим машинам,'npec6patorc-телям и датчикам.

Электропривода мехлшэь/иг. перемесзння лбля:о?сг наиболее cv.po-ккм классом исполнительных устройств в сиетемьх автоматического регулирования применяемых в маапнсстролтельноП, металлургической, электронно:?, электротехнической, хжкческой я друг;;х о трас ля* про-иьдалениости. К системам электроприводов механизмов перемёте'-¡и.-' предъявляются высокие требования по диапазону регулирования, гла-ткчесиой н динамической точности» перегрузочной способности ч т.д. Наиболее полно от и« требованиям отвечают з.те^трс-привсды на основе двигателя постоянного тока, 'но наличие ¡паточного эленричеккого контакта ограничивает его применение по еледуюиим причине?.«:

кеточныЯ контакт при нормальных условиях рзботы, наряду с изоляцией и подшипниковыми узлами, пызыэает наибояьяее число отказов в работе двигателей;

при тякелых условиях эксплуатации иеточкнй контакт в электрических машинах либо резко ухудшает свор работу, либо вообте становится неработоспособным;

¡легочный контакт существенно ограничивает максимально-допусти-tffis значения тока якоря и скорости враиэниа двигателе"; •

сеточный контакт создает дополнительные электрические и меха-, иичесгие потери, а так?е является источником аумоз и электромагнитных помех;

шето'ГпкГ-! контакт усложняет обслуживание патан, загрязняет внутренние полости электрических чзешн графитовой пильы, сяклаюсо? электрическую прочность изоляции;

аегочное усуро->сгзо а коллектор элвктрниеско» калину .трудоемки в илгегоэлечи-:.

• В^лег-злочекиое свидетельствует о необходимости отказа от ше-годето элттр>ческоро хокгакга и перехода у ötеконтактнц:,: олек-грическш,; «аовшю и оле^ктроприродач .-¡а кх основе. Наг.болес

■,7о характеристикам к двигатежо постоянного тока является вентиль-чкй двигатель,, построенный на основе синхронной электрической машины с возбуждением от постоянны): магнитов и электронного коммутатора с бесконтактным датчиком положения ротора. Широкое применение электропривода с вентильными двигателями находят благодаря практически линейным механическим характеристика}-! при включении вентильного двигателя по схеме бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ), где при помощи датчика положения ротора внутренне-" позиционной связи обеспечивается автоматическое сфазированке магнитных ползй статора я ротора так, как это реализовано в двигателе постоянного тока при покошу, шеточне-коллекгорного узла.

Цель работы заключается а исследовании свойств к характеристик электропривода с ьентильним дзигатеяем с возбуждениям оп- постоянных мзгкктов, транзисторный преобразователем, датчиками скорости и положения, как объекта управления, в разработке для этих челе Я методик л исследования и соответствующих программна и аппаратных средств„ в синтезе таких систем электропривода, а также в их исследовании я реализации.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе ■ решаются следующие задачи;

1. Анализ, ка основе аналитического обзора, основных принципе!; к особенностей построения, а также требований к электроприво-

механизмов перемещения.

2. Разработка математической модели неизменяемой части элект-. ропривода с учетом нелинейностей.

3. Разработка програумных средств для исследования и синтеза нч ШБа систем электропривода с вентильным двигателем (Е|Д), на основе;'предложенной нелинейной математической модели.

4. Разработка вопросов сштеза структуры и параметров регуляторов - нелинейной системы электропривода с ЗА. а также рассмотрение возможности адаптации систем с БД с целью улучшения характеристик.

£. Разработка, исследование г, реализация систем электроприводов г ДЦ для механизмов перемещения поворотных платформ и станков с ча.

& V т о д ы исследований.

Длй рскзнйя поставленные задач использовались теоретические „ огрг.с^ь-кентг.' -.-а» «ег'оды исследования. Теоретические ксследова-у.:г с использованием .методов теории электропривода,

. .»ъгс..'.атячоского управления, теории оптимального управле-, ву«сл?.тедьяой катематккк, структурного имитационного моде-рД ЦУЙ. Эхсперлситальные исследования проводились с

помощью стандартных методов и средств измерения электрических и незлектричзских величин и средств вычислительной техники, а так>,<е специально разработанных апарат.чых и программных средств, Программные средства для исследований выполнены на алгоритмическом я.чн--ке высокого уровня 40РГРАН-4 в С-С РГП-ОЬ с использованием грз^к-ческого пакета ГГ, а дм упраэления - на языке !'аКРОАССЯ!ЬЛЕГ„

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель систем электропривода с вентильными двигателями, работашими по схеме БДИТ, в которой учитываются все основные нелинейности, несгацпонарности и особенности, что позволяет повысить точность расчетов процессов на ПЭВМ.

2. Разработана методика построения имитационных структурных моделей нелинейных систем электроприводов с вентильными двигателя-га с микропроцессорным управлением, методика создания их програм-?/но-элгсритмического обеспечения и принципы реализации на ПЭВМ, позволяющие осуществить анализ и синтез с ¡возможностями автоматизации процедур и регистрации результатов.

3. Предложен принцип структурно-параметрической оптимизации регуляторов скорости одноконтурные нелинейкнх систем электропрк-водов с вентильными двигателя!« по критерию .модульного оптимума или по заданным требоханияы к переходни;-! процессам с использованием имитационного мзделярозания ка Г)ЗВ"1.

Практическая ценность.

1. Разработанные ьатсютйческая модель методика имитационного структурного моделирования на ПЭВМ позволяет режать практические задача анализа и синтеза нелинейных нестационарных систем электроприводов е вентияьиьм двигателями а цифровым микропроцессорным управлением.

2. Разработанные еркгуъагьнне устройства онкоьаспро-Лни и управления с эг&ленп^шь моделями для систем электропривода с вентильными двигателями, зашшенчымн авторскими свидетельствами на

изобретения, обеспечивают улучшение динамических характеристик,

3. Разработанная методика создания прогргжно-алгорт'ичес-кого обеспечения функционирования имитацйон^ой структурной монете на ПЗВМ г.озБсл::ег решать и все лрак'-и^о'зкиб зэдачи'прогрдм-кно-.члгорчтм/.чэскотс обес^зченкя фучкцадпфоз&н^я рзалыпз/ злек-1"р0прИЕ0дс2 с микррг>роце:.'.сирнцм упуавлокьзм и управление:.; о* микро-ЭВМ, ш-иду ^•е.'Я'и'аюс'У юг сзгЛетв.

']. Разработаны к. «::?дрэны п практику счеококачеш'яенчие системы элс'.к ¡'ро.трмБз^ор азнтил^кыми дь-лгзте-ламп дал чздвккзчоэ гер^еие:-.кк поворлгц-.х плптформ и меча.;;..->>:05 пзк'ач станков с ЧГЦг,

имеющие характеристики на уровне лучших современных образцов ведущих форм.

Реализация результат о б работы.

Результаты исследований и разработок, приведенных в диссертационной работе, внедрены в Центральном научно-прок родственном объединении "Комета" (г.Москва) при создание портовых автономных электроприводов механизма перемещения двухгсордииатных поворотных платформ.'для объектов космического базирования а в производственно».: объединении "Контур" (г.Томск) при создании многокоординатной системы электроприводов с цифровым управлением для механизмов перемещения станков с ЧПУ.

Апробация работы., Основные положения и результаты диссэртациокном. работы докладывались и обсуждались на:

- 5 Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работы электрических машин к эле:;"Т;оприводов", г.Каунас, 1983 г.

- краевой научно-технической конференции "Автоматизация элек-- тропр»гасдов и оптимизация режимов электр.опотребиекия", г. Красноярск, 1980 г. ..

- научно-технической конференции "Следящие электроприводы промыйленньк установок, роботов и манипуляторов"', г.Челябинск,

Т. 389 г.

•• Всесоюзном иаугчо-'Техитеско^ зошнаре "Теоретические и прикладные проблемы создания систп.« управления технологическими про_:есса%:и'', г.Челябинск, 1*390 г.

- 2 научно -техническая кон$ср?;щия "Устройства и системы автоматика .автономных объектов", г.Красноярск, 1990 г.

- 5 Всесоюзно;? совещании по . •б о т о т е х к и ч ее к им системам, г.Москва, 1390 г.

- 2 Всесоюзной конференции "Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов", г.Барнаул, 1991 г.

-2 научно-технической конференции пс злектромеханотронике, г,Санкт-Петербург, 1991 г.

- Всесоюзном семинаре '"Автоматизация научных исследований в ядерт: ф;;зике и смежных областях", г ."Томск, 1991г.

- Первой Международной конференции "Датчики электрических л ' нео*локтрн"аск1.х величин", г.Барнаул, 1993 г.

,- -• с1;бкрсчой научно-технической конференции "Микропроцессорные системы контроля у. управления'', г.Новосибирск, 1993 г.

П у б л и к а ц и и. Основное содержание диссертационной, работы опубликовано в Т7 работах, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы» Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на НО страницах машинописного текста, а также содержит список литературы из /^/наименований, 3 приложений, таблиц, рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБГ/Ш

Во введении обоснована актуальность проблемы замены двигателей постоянного тока на вентильные двигатели с бесконтактными датчиками положения ротора в электропризодах механизмов перемещения, в частности, в механизмах поворотных платформ и станков с ЧЛУ, сформулирована цель диссертационной работы, приводятся основные решаемые в работе задачи и общая характеристика работы. Отмечены научная новизна, практическая ценность и результаты реализации работы, кратко излагается содержание глав диссеотацик.

В первой главе проведен аналитический обзор современных требований к системам инрокорегулнруемых электроприводов с Еектильнкми двигателями, а также особенностей и принципов построения новейших образцов электроприводов механизмов перемещения.

На основе анализа силовых схем, систем управльяия, зашит и диагностики современных систем электроприводов ведущих фирм показано, что для электроприводов мощностью до 10 кВт наиболее перспективной является силовая схема с неуправля «.гам выпрямителем, сбросом, энергии торможения на резистор и включением вентильного двигателя по схеме ВДГГ. Системы управления предпочтительно строить пс одноконтурной структуре, выполненной в цифровом виде с программно" реализацией регулятороч, что обеспечивает возможности реализации разветвленной многоуровневой систем зашит и диагностики, а также дает дополнительные технологические возможности (оперативное отображение информации о технологическом процессе, ее документирование., обработку,систематизирование ь т.п.). Отмечена тенденция все более широкого использования однокристальных или унифицлрованньх мккре—Эй!А, обеспечиваюгаих '.наряду с возможностями ¿.чгеллектуализации систэ.« управления в выполнении защит от аьдрий-•т и непредусмотренных реж/шов, диагностики й ? д.) высокие качественные показатели регулирования.

3 т о о а я глава посвждена матоматичеснсму медолироьа-шю электроприводов с вентильную двигателями, а гаккч их анализу.

Из ьтногообразш: методов исследования нелинейных систем электроприводов ка основе решения систем нелинейных дифференциальных уравнений акОрак ыетод математического моделирования на ЭЕМ, поскольку исследования вентильного электропривода как объекта управления классическими апалиткчэсккми методами не осуществимы из-за присутствия нескольких налинейностей, разделенных линеаризуемыми звеньями. Наиболее целесообразными не методов математического -моделирования представляются методы моделей состояния и структурных имитационное модглей. Однако метод структурных имитационных моделей отличается от метода моделей состояния комплексность» подхода, образностью I' цельностью представления модели системы и всех ее элементов а. авоньер, он также менее трудоемок ь программировании, что особенно сказывается при моделировании слозацк нелинейных нестационарных систем, какой и является электропривод с вентильным двигателем. При имитационном структурном моделировании воспроизводятся все процесса функционирования системы, причем, имитируя е-леыентаркые явления, составлявшие процесс с сохранением логической структура и последовательности во зреыени. Этот метод позволяет получить информацию о мгновенном состоянии системы л оценить ее характеристики в лкбой момент времени. Модели'этого класса позволяют достаточно просто учитывать наличие дискретных и непрерывных элементов, многочисленные возмущавшие воздействия и т.д. Метод припеки.; для решения широкого круга задач анализа и синтеза, а процесс создания имитационной модели сохраняет последовательность ег.ер^й по созданию регльной системы, блока или узла. Ре-

уравнений элементарных звеньев при моделировании на ЭВМ производится известными численными методами, причем благодаря простоте описания каждого элементарного звена уравнениями в нормальной форме .Чо;-;/,. к которым приводится исходная система уравнений, лег-пс лолуч.-гь разностные уравнения для расчетов на ЭВМ.

В качества объекта регулирования в рассматриваемых системах электроприводов выбран элсктрсмеханмческий модуль "преобразователь-

двигатель -датчик положения" - это основная (неизменяемая часть) электропривода. Приводится математическое описание исполнительного ьентильнсго двигателя в неподвижной р£.^/3 и ьратакщеиев й.

г'сордкнгт как синхронной электрической малины с возбу:эде-ние;/ г/г постоякн:-к магнитов с внутренней позиционной связью Сурав-;ып«я дгтикка положения ротора), ?. выражения езяэиваяаие

урагч-е-;:;я движения в этих системах координат, что позволяет полу-оип зцр^-внкя 'л "встроить механические и рмулировсл.!да хгракге-

ристикп. Анализ механических характеристик показал их симметричность относительно начала координат, причем характеристики достаточно л пне ".ни к в большей степени с уменьшением электромагнитной постоянней времени Тд . На основе анализа математического олисани/ и специфики построения электроприводов с вентильными двигателями, учета наличия внутренней позиционной свр.эй меаду силовыми магнитными полями ротора и статора, обеспечиваемой датчиком положения и электронным коммутатором, делается вывод о том, что исполнитель-НТО систему БДЦТ следует представлять сложным нелинейны;-! объектом управления, требу.оким разработки специальных подходов при синтезе электроприводов с учетом всех особенностей, внутренних взаимосвязей и нелинейностей отдельных узлов системы в целом. На рис. I приведена структурная схема одноконтурной системы автоматического регулирования электропривода с вентильным двигателей, ее передаточные функции выведены по дифференциальным уравнением вентильного электропривода (I), где обозначены: 'Ь-о - частота гранения гала дЕ-иглтеля, 7р; Тер - постоянные времени фазы и датчика, - элек-

трические углы поворота датчика и фазы двигателя.; Г„Гу ~ конструктивные постоянные-э.тектрической машины; 7 - приведенный момент инерции.

¿4 г

Ни

ЦЙ

-4-ГрП

'И

г~Г1 иг

-- г- »а*

Рис • I

=ЪсоГир^ш^ВфJPH '

■qj --- J£>/

x / /5) Г» fa Яр2+(ГУ* /-gV/f ъ/Jry WPt { ;

PHf(TjCo$ze^Pz+2 Гд. Cos, ZQ^P i-if >

_ Cos, d ■ Bcp

tz

ь ' R • ,

(Bg. <-Вф)Со& 8д. I V

vp

где 6y = antg. ит0 Ty ; ^ = nr-ctg. г^ T^ .

При рассмотрении конкругкой системы тентллъного электропривода для гя-хализиоз перемещения поворотных платформ, можно получить урьвнениз динамики 12J для бесконтактного двигателя постоянного тока (БДИТ), струкгурнш: схема которого приведена на рис.2, используя дслолгытелькуо систему уравнений, олиеыгаэщую входные и выходные звенья датчика положения ротора при представлении модуляторов /. -л'.!сд;/ляторсв эквивалентными фильтрами первого порядка. На ряс.2 приняты следующие обозначения: PC - регулятор 'скорости; Uj - сигнал задания; Up с ~ сигнал обратной связи по частоте вращения двигателя: Г - задавний генератор; М- модулятор входного сигнала; Д-V - демодулятор входного сигнала: Д1Р - датчик псложния ротора; illy".' - широтно-импульскы'Л преобразователь; УМ - усилитель кошности; СД - синхронный двигатель; ТГ - тахогенератор

PC

JDC

1г- P-lT^ZlL

I и ДПР им — УМ ~3 ?д

Г

дм-

тг

Рис. 2

Р,ввернутая структурная схема неизменяемой части злактропризо-дл с учетом специфики построения и основных неяиняйносте': имеет вид на рис.З, где блоки структурной схемы реализуют следую ¡она функции: I - модель входной цепи датчика положения ротора, представленная апериодически»! звеном; блоки 2,3 отр&хао? оперятi:n ушолюння з&даоаего сигнала на синус и косинус утла поворота вала двигателя; зоны нечувствительности датчика положения ротора по са-нусиой а косинусной састазляоакм иоделкруотся в блоках 4,5; апериодические звенья блоков 6,7 - эго модель фильтров в демодуляторах; блоки 8,Э представляют модель ilíEla, который иопзт бить представлен не только как апериодическое звено с постоянно" временлТ^, jro и как дискретное; модель сгаторнж цепей двигателл иодчяируе.т-ся апериодическим звеном в блоках 12,13; фазнке токи двигателя -- 14,15,16,17; операция умнозэн*« для получения мочентов, развиваемых двигателем, реализована в блоках - 13,19; блок 20 служит для суммирования ксмэнтсв (двигателя, момента сухого трения - блок, 23, тормозного момента пестол гармоники поля - Злохк 30,3/); для получения угла посоргга вала двигателя ислол.зуз гая интегратор -блок 22; в блоках 24,25 нредсглзлеяь модели с::;:усно"< п косинусно" сосговляюших в потоках, моментах л Э.4Р двигателя; коэффициент обратно"! связи по одС учтен в оаоках 26,27; моделирование операции умножения для получение ЭДС двигателя производится в блохах - 23, 29; неточность установки да-дека положения ро.ора % иэдеяируэг-ся блоками 32,óó. Используя те но уравнения статики и дьчамяка для

ДДДТ, структурная схема неизменяемой части вентильного электропривода с трехфазный высоковольтным двигателем для станков с ЧЛУ имеет вид рис.4, где изображена одна из трех фаз двигателя и приняты обозначения: 1,8,9 - элементы умножения; 3,17 - сумматоры; 2 - модель транзисторного преобразователя частоты; 5,6 - модель электрической части двигателя; 7,8,12 - модель магнитной системы двигателя; 3,4,7 - модель обратной связи по ЗДС вращения; 10 - модель механической части двигателя; II - интегратор (получение .угла поворота вала двигателя); 13 - модель неточно?, установки ДП; 14;15 - модель позиционной обратной связи БД (блоки начального пуска и частотного управления); 15 - модель нагрузки на валу; 17 - сумматор моментов. В отдельном разделе в работе рассмотрен вопрос моделирования основных нелинейяостей, дискретностей по уровню и времени и других особенностей построения моделей вентильных электроприводов с регуляторами и внутренней позиционной связью, выполненных в цифровом Еиде.

Разработанное программное обеспечение построено по модульному принципу к позволяет оперативно (по желали» пользователя) производить изменение параметров и структуры, что особенно важно при проектировании и исследовании системы. С целью проверки качественного и количественного соответствия математической модели характеристикам реального объекта проводились экспериментальные исследования разомкнутой САР вентильного электропривода для обоих электроприводов, причем параметры модели рассчитывались по номинальным данным конкретных систем "П-Д-ДПР". Результаты исследований переходных процессов по управлению представлены на рис.5, где кривые I - результаты моделирования, а кривые 2 - экспериментальные переходные процессы по скорости,причем кривые рис.5а - это переходные процессы в "малок" (пуск на напряжение где не сказывается ограниченная мощность транзисторного преобразователя), а кривые рис.56 пуск в "большом". Анализ результатов расчетов и экспериментов показал, что использование предлогаемого подхода к моделированию и математическое представление вентильного-электропривода позволяют обеспечить адекватность математической модели с во?, стези реальной системы.

Третья глава посвяпена синтезу структуры вентильных электроприводов поворотных платформ и станков с ЧПУ1 параметрическому с/нтезу регулятора скорости по заданным показателя* качества, а также исследованию возможности адаптации с цельп улучшения характеристик. На основе разработанной математической модели одно-гснтурких систем зентильных электроприводов с учгтсм все:-' основных нелингйнос.тей и особенно с то?, построения проведаны иссле доения раз-

•о

Рис. 5

личных типов регуляторов скорости и показано, что наилучшие характеристики получаются при применении модульного критерия оптимизации, причем в электроприводах с соотношением постоянных времени ТМ/ТЕ=8--12 с ГИ-регулятором скорости, а прч ТМ/ТЕ близким к I с П15Д-регу-лятором (3). К особенностям параметрического синтеза регулятора скорости ПИД-типа в вентильных электроприводах с цифровой реализацией внутренней позиционной связи«« контура регулирования скорости следует отнести предлегаемое представление регулятора скорости тремя составляющими (пропорциональная, интегральная, дифференциальная); что более полное отражает специфику программно-аппаратной реализации контура скорости. Для удобства при параметрическом синтезе при. выводе передаточных функций состазляюаих сохраняются значения постоянны''. времени интегрирующей и дифференцирующей частей, а таюке коэффициент пропорционально;? части Цр , что позволяет использовать дабой из классических методов оптимизаций и полученные значения прямо подставлять в выражение (4). Параметрическую оптимизацию предложено проводить используя в качестве базовых величин параметры регулятора скорости, рассчитанные по модульному критерии оптимизации (Т1,Т2,И) или безразмерные коэффициенты КТТ, НТ2 по выражения (5)

К достоинствам такого представления регулятора следует отнести и то, что при варьировании только двух параметров КТ1, КГ2 изменяются по величине все три составляющих регулятора, а исходя из показателей качества регулирования мо"<;-ю построить более просто воспрк-кгёкалзшЯсг. двухкераы! »гассив. Нм кривых переходных процессов рис.6 прослечеивавтия зэв;;с>лсстц качества регузир^рх-лл от изменения параметров лП.'СТЗ при упрэ.;?л.г■ и зозг^зд'«е« в">зде1стЕМи. Причем на рис.6а крупье п.,;л?'стрчр;г-..т измечекие пскзясгечс?. качества при

7<Р Н Уц(Р1 = Хр-^р-}

У^(р)- кр(пРЧ);

НТ{ -Тм

г£ » ИТ я ' Т$

постоянной КГ1=3 и переменном К72, а на рис-66 при постоянном КТ2=1 и переменком КТ1, В работе проведен анализ влияния ларАМзтров КТ15 К® на зсе основные показатели качества переходного процесса отдельно, даны рекомендации по их выбору исходя из гелаемых качестЕеккых показателей переходного процесса. Отдельно рассмотрен голрос оперативного изменения параметров во время работы вентильного электропривода при проявлении системой сузис-твенно нелинейных свойств з раг-ли^кых диапазона/, регулирования скорости. ■ Предложены оригинальна? структуры, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения,поз-волякаиэ' повысить динамическую точность замкнутой по скорости системы электропривода путем введения на выход регулятора скорости допо нительного сигнала производной по задающему воздействию и як сигнала с эталонной модели.

3 четвертой главе рассмотрены принципы и особенности реализации, прьведея.ч и-описаны структурные схемы разработанных систем вентильного электропривода для поворотных платформ с управление.» ст мжрз-ЭБМ и цифрового электропривода механизмов подач металлорежущих станков дгя интегрированиях и раскредехэнных систем ЧПУ, сбъединеннах по последовательному мультш'лзкеному кзкалу типа МЛДЧЕСТ-ЙР. Приводится описание структура я созтэга трограммно-гс обеспечения. г также экепорж.'мтачьнну исс*едеза:1ий, превзденпых по зд1'я~-г-. /сгитси-/? * ьекгрозричодов лоанализ г. сравис-

к»-' '¡х рс.зул^,гР'г,ог. с требе яз.ч'/с.ки гглкч.чр'ского задания и ГОСТ для нратткчссксгс ледтверпдеьпя г.остоворчг>г:г^ яо-ту^ен:»;: - ¿"'с.о<»>гяц.1ч: »еори резуж^гатоэ. Рагрлбигач.-йк па оох-э'- з^юяогениах че-

М

(5)

Рис. 5

тодк:: V. рекомендаций системы вентильных электроприводов соответствуют1 современны!! требованиям ¡л по техническим показателям находятся на уровне лучших образцов ведущих фирм.

Заключение

1. На основе современной патентной и научно-технической литературы прозеден аналитический обзор и показаны основные тенденции развития техники вентильного электропривода механизмов перемещения в структурном синтезе и программном обеспечении, силовой части и дополните льны:«; технологических возможностях.

2. Методика разработки математической модели и ее реализации на ПЗВМ и программно-алгоритмическое обеспечение на основе метода структурного имитационного моделирования неизменяемой части вентильного электропривода как объекта управления позволяют решить весь комплекс задач анализа и синтеза вентильных электроприводов механизмом перемещения поскольку получаемые математические модели адекватны по характеристикам реальным системам электропривода.

3. Даны рекомендации по структурному и параметрическому синтезу регуляторов скорости вентильного электропривода с цельи получения желаемых показателей качества переходных процессов на основе исследования нелинейной математической модели. Получены качественные и количественные зависимости показателей качества переходного процесса от предлагаемых варьируемых коэффициентов при настройке регуляторов скорости.

4. Предложены оригинальные структуры самонастраивающихся систем и систем с эталонной моделью, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.позволяющие повысить динамическую точность системы вентильного электропривода замкнутой по скорости.

5. Разработан широкорегулкруемнй быстродействующий вентильный электропривод механизмов перекещзиия поворотных платформ с управлением от микро-ИВМ, разработка внедрена в ШО "КОМЗГА", г.Москва.

6. Разработаны и изгетовггны два экспериментальных образца цяф-• , ■ ' рового олектрспргаода с вентильный двигателем для механизмов подач

металлорежущих' станков с управлением от интегрированных и распреде-• -ленных систем ЧПУ, объединенных по локальному мультиплексному каналу. Полученные экспериментальные характеристики полностью соответ-; . ствуот требованиям ГОСТ, разработка внедрена в ПО "ЮШУР" .г.Томск.

В приложение вынесены листинги программ, нестандартные схемы некитерьге устройств управления и документы с внедрении результатов диссертационной работы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работа

1. Аржанов B.ß., $илипас A.A. Электропривод с двухфазным вентиль-шм двигателем для высокоточных следяаих систем/Автоматизация, мате-¡атические методы и управление народным хозяйством. Сб.науч.тр./Томск, :9S0. -<С.207-208.

2. Арканов В.В., Филклас A.A. Следяше-регулируемвЯ электропривод : вентильным двигателем и управлением-от микро-ЭВМ./Тезисы докладов гаучно-техническо"; конференции. Следящие элек1роприводи промышленных 'становок, роботов и манипуляторов, Челябинск,- 1989, - С.15-17.

3. Арканов В.В., Зилипас A.A. Моделирование динамических процес-:ов в электроприводе с синхронным двигателем./Микропроцессорное уязвление в системах энергообеспечения и электропривода. Сб.науч.тр. 'омск. - 1991, с. 15-26.

4. Арканов В.В., Филипа с A.A.Оптимизация диншики электропривода : синхронными двигателями с постоянными магнитами/Тезисы докладов 5 всесоюзной научно-технической конференции. Динамические режимы рабо-ы электрически машин и электроприводов.частьЗ,Каунас,-I9S8,с.II.

5. Разработка новых методов преобразования параметров электро-нергии в системах управления двигателями необитаемых подводных ап-аратов. Отчет о КИР (заключительный)/КИИ Автоматики и электромехз-:ики при ТИАСУРе(НИИ АЭМ), - if ГР.01900005148.-Томск, 1986г.

6. Арт.анов В.В. ,5илипас A.A. Микропроцессорный следящий электро-рквод для распределения устройстз Ч11У/Тезисы докладов Всесоюзного аучно-технического семинара.Теоретические и прикладные проблемы оздания систем управления технологическими процессами.Челябинск,-1990г. - с.210.

7. Аржанов В.В., Филипас A.A., Кобзак А.З., Шеер З.В. &кропро-ессорныЯ электропривод для распределенных систем ЧПУ/'Гезисы чсхла-ов 5 Всесоюзного совещания по робототехнлческнм системам.Ч.2,!'оонвг.

1990 г.- с.36-37.

8. Аржаноз В.В., Кобзак А.З., -Seep В. В., йилипас A.A. Ыжропро-ессорныЛ электропривод с вентильным двигателем для станков с ЧПУ// борник Микропроцессорное управление в системах энергообеспечения

электропривода. Томск. - 1991г. - с.46-57.

9. Аржанов В.В., йулилас A.A. Оптимизация динамики электрояриво-

а с двухфазным аентильным двигателем/Тегисы до.члалов Краевой ьаучно-эхническоЯ конференции.Автоматизация электроприводов к олтмм/.еацил г^иков эхентропотреблснич. - Красноярск,1988?. - с.27.

ЮЛрклчоЕ З.В. .Кобра* А.З. ,$зер В.В. ,&ш:лаг А. А.Микропроцессор-ая система управления электроприводом для автономных систем/Тезисы экладов 2 научно-техническсП конференции.Устройства и системы евгеники аБтсноклр: объектов .Красноярск, 1990 г., - с.52-93.

11.A.C.I4I0S32 (СССР) Электропривод с подчиненным регулированием параметров/Ар;:санг'5 3.3., Филмпас A.A. - Ii 4168999/24-07; зьяэлено 29.12.66, опубл. II.10.87, бюл. }? б - 4 с.

12.А.с.1462243 (СССР) Самонастраивашаяся система регулирования скорости /Арканов В.В., Филипас A.A. - 4210958/24-24; заявлено

28.09.87,опубл. 28.02.89, бюл. 8 - с.З.

13.Аржанов В.В.,Нобзак A.B., Феер В.В., Фллипае А.А.Микропроцессорный электропривод для систем автоматизации производственных процессов. /Тезисы докладов 2 Всесоюзной конференции. Измерение и контроль при автоматизации производственных процессор. Барнаул. - 1991г.-- с.138-139,

14.Араааов В.В., Кобзак A.B., Seep В.З., Филипас A.A. Электропривод с управлением от локальной вычислительной сети/Тезисы докладов 2 научно-технической конференции по электромеханостронике, Санкт-Петербург. - 1991 г. 4.1, с.14-16.

15.Аржанов В.В„, ¿¡¡илипас A.A."Следящий электропривод с управлением по локальней вычислительной сети./Тезисы докладов Всесоюзного семинара. Автоматизация научных исследований в ядерной физике и смежных областях. - Томск. - 1991 г. - с.51-52,

16.Аржанов В.Во, Зилипас A.A. Микропроцессорный электропривод для перспективных систем ЧТУ. /Тезисы докладов сибирской научно-технической конференции. Микропроцессорные системы контроля и управления. Новосибирск. - 1953 г. - с.257-259.

17.Аржанов В.В., ФилипасД.А. Микропроцессорный электропривод

с многофункциональным датчиком полокения и скорости/Тезисы докладов Мездународчой конференции. Датчики электрических и неэлектрических величин. Чясть 2, с.22, Барнаул, 1993 г.

Подписано к печати 19.05.94г.

Бэкро ¡."> 53. "у.оах ЮС якя .

Уогзгчигп ТПУ .634C0'i-.Тсиок,пр. Ленина. 50.