Моделирование и микропроцессорное управление электроприводом предельного быстродействия : На примере электромеханического усилителя рулевого управления

• Автор: Таратынов, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 144 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
Глава 1. Анализ основных направлений построения электромеханических систем предельного быстродействия с цифровым управлением

1.1. Методы анализа электромеханических систем с предельными

показателями быстродействия

1.2. Особенности микропроцессорного управления.

1.3. Особенности проектирования электромеханических систем

предельного быстродействия

1.4. Цель работы и задачи исследования.

Глава 2. Модель электромеханической системы воспроизведения

движений.
2.1. Математическая модель системы.
2.1.1. Математическая модель рулевого управления автомобиля
2.1.2. Математическая модель бесконтактного двигателя
постоянного тока
2.2. Моделирование системы рулевого управления в среде
МАТЬАВ.
2.3. Результаты исследования свойств модели
Выводы
Глава 3. Синтез законов управления с предельным
быстродействием
3.1. Проектирование цифрового регулятора тока методом
корневого годографа.
3.2. Имитационное моделирование процессов в контуре тока . .
3.3. Особенности проектирования регулятора тока бесконтактного
двигателя.
3.4. Идентификация объектов канала управления по моменту с учетом спроектированных регуляторов тока и синтез
регулятора момента
3.5. Исследование совместного влияния эффектов квантования по времени и по уровню на основные показатели качества . .
Выводы
Глава 4. Практическая реализация цифровых регуляторов и
результаты экспериментальных исследований
4.1. Аппаратная реализация электромеханического усилителя рулевого механизма
4.2. Алгоритмическое и программное обеспечение цифровых регуляторов системы.
4.2.1. Алгоритмы и программная реализация контроллера электропривода с ДПТ
4.2.2. Алгоритмы и программная реализация контроллера электропривода с БДПТ
4.3. Учет теплового токоограничения предельных возможностей
4.4. Описание экспериментальной установки и разработанных средств программирования контроллеров, средств визуализации и архивирования данных натурных экспериментов
Заключение.
Литература


Большинство примеров практической реализации законов оптимального по быстродействию управления относится к линейным объектам первого-второго порядка [1, , , , , , , ]. Таким образом, разработка прикладных методов синтеза быстродействующих систем остается по-ирежнему актуальной. Оптимальное по быстродействию управление - перевод системы из одного состояния в другое за минимальное время при ограничениях на координаты (в электроприводах - напряжение, ток, скорость и т. Возможны два вида ограничений: по мгновенным значениям координат и средним (чаще всего по температуре и потребляемой мощности). Конкретные требования к системе, предопределяют выбор методов синтеза законов оптимального управления. Бурное развитие микропроцессорных средств управления, появление мощных полевых транзисторов, создали предпосылки для создания высокоэффективных и надёжных электроприводов. Тенденция к снижению весогабаритных показателей электроприводов обусловливает применение высоко-моментпых малоинерционных двигателей. При этом влияние дискретизации и квантования сигналов, неизбежных при цифровом управлении, становится существенным - пульсации момента двигателя могут вызывать вибрацию и акустический шум. Ввиду кратковременности экстремальных режимов становится нецелесообразным применение широко распространенной в теории управления электроириводами методики синтеза законов оптимального по быстродействию управления, основанной на минимизации некоторого квадратичного функционала ошибки регулирования и энергетических затрат, поскольку в данном случае требуются ограничения не средних, а мгновенных значений координат. Жёсткие требования к пульсациям момента и скорости вызывают проблемы технической реализации хорошо разработанных в теории оптимального по быстродействию управления релейных законов из-за ограниченной частоты переключений. Дискретизация и квантование сигналов, неизбежные при цифровой реализации управляющего устройства, усугубляют эти проблемы. Выбор максимально-допустимой величины интервала дискретизации (для снижения стоимости технических средств) с помощью методов, опирающихся на теорему Котельникова, практически игнорирует возникающие пульсации. В результате возникла потребность в разработке новых прикладных методик синтеза быстродействующих систем, удовлетворяющих всей совокупности предъявленных требований и максимально использующих свои материально-энергетические ресурсы, под которыми будем понимать системы предельного быстродействия. Подход к проектированию электроприводов с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений описан в работе [], там же дано определение терминов, характеризующих понятие “предельные возможности”. Под предельными возможностями системы будем понимать экстремальные (наибольшие или наименьшие, в зависимости от контекста) значения некоторых ее выходных показателей при фиксировании одних атрибутов системы и варьировании в определенных пределах других ее атрибутов. Понятие атрибута системы включает в себя основные признаки и особенности системы, которые могут варьироваться при создании системы. Атрибутами системы могут быть: структура системы; конструкция изделия; принципиальная электрическая схема; характеристики материалов и комплектующих изделий (транзисторов, микросхем и т. Системы, у которых все атрибуты фиксированы, называют вариантом системы []. Если некоторый атрибут системы может варьироваться в некоторых пределах, то выходные показатели этой системы также будут варьироваться и принимать различные значения, среди которых есть наибольшие и наименьшие значения. Вместо знака шах, в зависимости от смысла показателя, в формуле (1. При варьировании нескольких (ш) атрибутов формула (1. Р*к = та х[рк(аьа2,. Выходные показатели систем воспроизведения движений можно разделить натри группы: энергетические, информационные и эксплуатационные. Энергетические показатели характеризуют затраты исходного вида энергии, поставляемой источником питания в процессе её преобразования, в энергию механического движения. Ртах, момента Мтах, скорости сотах и ускорения атах, развиваемые системой без поломок в течение некоторого отрезка времени.