Алгоритмическое обеспечение цифровой системы управления следящими электроприводами двухкоординатного стола

• Автор: Гусев, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Ключевые слова: цифровой следящий электропривод, многоуровневая система управления, сплайн-интерполяция, траектория движения, цифровая коррекция.
Во введении обоснована актуальность проводимой диссертационной работы, сформулирована цель работы, основные задачи, научная новизна и практическая ценность исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе проведен обзор архитектур и программных средств систем управления устройствами высокоточного перемещения, сформулированы основные требования к цифровым системам управления по точности и быстродействию отработки заданных траекторий движения. Описаны требования к программному обеспечению систем управления следящими электроприводами, реализованными по принципу РСЫС.
Вторая Глава IIосвящена разработке моделей цифроаналогового следящего электропривода с комбинированным управлением, а также вопросам взаимодействия разработанной модели с экспериментальной цифровой системой управления следящим электроприводом.
Третья Глава IIосвящена вопросам разработки алгоритмов программного управления многокоординатными следящими электроприводами, синтезу структуры систем управления с комбинированным управлением САУ СЭП.
В четвертой главе приведено описание экспериментальной установки и разработанного программного обеспечения, описаны алгоритмы его функционирования, оценена адекватность разработанной модели, показаны результаты экспериментальных исследований разработанных алгоритмов управления цифро-аналоговым следящим электроприводом.
В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе.

В приложении вынесены параметры экспериментальной установки и разработанной модели, приведены примеры задания траекторий движения в соответствии с разработанным форматом файлов.

1. ОБЗОР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ УСТРОЙСТВ ВЫСОКОТОЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
1.1. Обзор устройств высокоточного перемещения специальных промышленных механизмов
1.2. Обзор архитектур СУ многокоординатных ЭП устройств высокоточного перемещения
1.3. Обзор структур инвариантных автоматических систем управления
1.4. Программные средства систем управления
многокоординатными ЭП
1.5. Выводы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И АНАЛИЗ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Идеология построения взаимосвязи сред моделирования МАТЬАВ 7 и разработки программного обеспечения Бе1рЫ
2.2. Модель варианта кинематической цепи механизма
2.3. Модель цифро-аналогового следящего электропривода постоянного тока
2.4. Модель цифро-аналогового СЭП с комбинированным управлением
2.5. Выводы
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
МНОГОКООРДИНАТНЫМИ СЛЕДЯЩИМИ ЭП
3.1. Общая характеристика траекторных задач
3.2. Алгоритм расчета и построения кубического сплайна
3.3. Алгоритм управления скоростью на участках траекторий движения многокоординатного следящего электропривода
3.4. Алгоритм генерации задания СЭП в реальном времени
3.5. Синтез структуры СУ с комбинированным управлением следящим ЭП
3.6. Выводы
4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Программное обеспечение
4.3. Экспериментальные исследования электромеханической системы
4.4. Экспериментальные исследования цифровой системы управления
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

В соответствии с рекомендациями в [109] двухконтурная структура подчиненного регулирования с ПИ-регуляторами тока и скорости представляется схемой, приведенной на рис. 2.9. Структура системы электропривода является двухкратно-интегрирующей и обеспечивает высокие динамические показатели РЭП.
Основные обозначения:
Ф - входной фильтр, оптимизирующий реакцию РЭП на ступенчатое управляющее воздействие;
ПИ - РС - ПИ-регулятор скорости;
ПИ -РТ- ПИ-регулятор тока;
777- тиристорный преобразователь;
К, - коэффициент обратной связи по току;
К, - коэффициент обратной связи по скорости.
Безразмерные коэффициенты оптимизации САУ СЭП для пятой точки настройки представлены в табл. 2.1.
Таблица 2
Точка на- Коэффициенты
стройки А, В. С. Л,0 К
5 0,88 0,21 0,74 0,486 0,286
В соответствии с методикой Поздеева А.Д. параметры регуляторов тока, скорости и положения определяются по выражениям 2.3-2.8.
Коэффициент усиления регулятора скорости:
К (2.3)
/( с-Кс С.
где с - конструктивный коэффициент двигателя;
Э|7У2 - моменты инерции первой и второй масс; а,, - резонансная частота;
Постоянная времени регулятора скорости: