Система управления электроприводом постоянного тока с идентификационной самонастройкой

• Автор: Фиш, Станислав Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ И ЗАДАЧ РАБОТЫ, ПУТЕЙ К ИХ РЕШЕНИЮ.

1.1. Аналитический обзор способов построения и современного состояния самонастраивающихся систем.

1.2. Общий подход к синтезу самонастраивающейся системы управления. Выводы

2. ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ. СРЕДСТВА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1. Общий подход к выбору модели двигателя. Модель объекта управления.

2.2. Задачи моделирования

2.3. Средства моделирования.

Выводы
3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ И ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ.

3.1. Разработка системы регулирования скорости с переменной структурой

3.2. Исследования нелинейной системы с переменной структурой

3.3. Регулирование скорости в переходном режиме
3.4. Система с ПИД-регулятором и переменным коэффициентом усиления.
3.5. Устойчивость нелинейных систем.
Выводы
4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИДЕНТИФИКАЦИОННОЙ САМОНАСТРОЙКОЙ.
4.1. Идентификация параметров объекта - основа самонастраивающейся системы.
4.2. Система идентификации со спектральными анализаторами.
, I
X' ,

4.3. Идентификация функциональных зависимостей
4.4. Система идентификации с датчиками скорости и тока
4.5. Система управления с идентификационной самонастройкой
Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Двигатели постоянного тока, подходящие для работы СНС
5.2. Апробация результатов работы на автоматизированном оборудовании электронной промышленности
Выводы
Заключение
Приложение 1. Список условных обозначений
Список литературы
Актуальность темы. Современное автоматизированное производство предъявляет всё более высокие требования к средствам автоматизации и роботизации в части.их технических характеристик таких, как надежность и эффективность функционирования. В свою очередь указанные показатели во многом определяются качеством исполнительных систем, типом применяемого электропривода.
К числу основных требований к приводам промышленных роботов относятся: высокая точность и быстродействие отработки сигнала задания скорости, плавность движения, способность обеспечивать заданные показатели качества движения при изменяющихся статическом моменте и моменте инерции нагрузки.
Среди различных типов приводов наибольшее распространение в промышленных роботах на сегодняшний день получили электрические приводы на базе двигателей постоянного тока, что обусловлено их хорошими регулировочными свойствами и простотой реализации замкнутых следящих систем.
Несмотря на сравнительно большие достижения в области теории и практики автоматического управления двигателем постоянного тока, существует ряд проблем, одной из которых является разработка унифицированных и универсальных систем управления скоростью, способных работать с широким рядом двигателей. Так в последних работах все больше внимания уделяется адаптивным самонастраивающимся системам (СНС) управления. Именно СНС с активной самонастройкой (с идентификацией) способны в полной мере быть универсальными и без изменений параметров, системы подходить для управления широким рядом двигателей, различающихся как по мощности, так и по приложенной нагрузке.
Данная тенденция обусловлена большими достижениями как в области промышленной электроники, так и в области компьютерной техники и открывающимися и постоянно совершенствующимися возможностями, с одной стороны, сделать управляющий блок в виде программы, записанной в микропроуправления, квазиоптимальных алгоритмах управления, аппроксимации оптимальной, переключающей: функции. Следует отметить, что при синтезе сложных, оптимальных по нескольким критериям систем управления нелинейным объектом данные способы приведут разработчика не к завершению процесса синтеза и получению приемлемых результатов, а к некоторому промежуточному уровню разработанности системы, после чего потребуется эмпирически и экспериментально подбирать параметры системы для обеспечения требуемого качества управления.
Очевидно, что для приводов промышленных очень важным является требование к системе регулирования скорости, заключающееся в обеспечении высокого быстродействия привода. Далее приводится синтез нелинейной системы, обеспечивающей максимальную динамику электроприводу. Не принимая во внимание на данном этапе внешние воздействия, представим двигатель постоянного тока линейным звеном второго порядка - колебательным. Переход от постоянных времени двигателя Там Тм к параметрам колебательного звена: Тд - постоянной времени и В, - коэффициенту демпфирования произведем по формулам:
Тд = л/Та - Тм , (16)
е Тм
<17>
Как указывалось выше, для практической реализуемости разработанных систем необходимо на начальном этапе определить зону нечувствительности преобразователя мощности. Так, в данном случае сигнал, подаваемый на двигатель предположим ограниченным уровнями ±1,5ином.двиг.
За критерий быстродействия следует принять время первого согласования при условии, что перерегулирование не превышает 5%. Тогда очевидно, что максимально возможный эффект можно получить, если сигнал управления принимает предельные значения, а оптимальные моменты переключения находятся,в некоторой функциональной зависимости от параметров объекта управления. На рисунок 7.6. представлена часть переходного процесса колебательно-