Разработка методологии, расчет и исследование финитных электромеханических систем с цифровым управлением

• Автор: Хаммами Абдель-Керим
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 226 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПОЗИЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
11. Общие принципы конструирования цифровых электроприводов
1.2. Методы решения задач оптимального управления позиционными приводами, работающими в режиме больших перемещений
1.2.1. Первая методика оптимального управления
1.2.2. Вторая методика расчета регуляторов систем позиционирования
1.2.3. Системы с переменной структурой
1.3. Работа позиционных приводов в режиме малых перемещений
1.3.3. Дискретные регуляторы для позиционных систем
1.3.4. Цифровые финитные регуляторы
1.4. Принципы конструирования цифровых регуляторов электропривода (ЦЭП)
1.4.1. Цифровые регуляторы позиционного электропривода
1.4.2. Характеристики цифрового позиционного электропривода
1.4.3. Выбор интервала квантования в цифровом позиционном электроприводе
1.5 Основные цели и задачи работы
1.6. Выводы
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕКТУ УПРАВЛЕНИЯ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
2.1. Общие принципы конструирования электропривода подач металлорежущих станков и математические модели его элементов
2.2. Требования к приводам подач металлорежущих станков
2.3. Особенности математической модели усилителя мощности
2.4. Выводы
Глава 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В ФИНИТНЫХ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Краткий анализ основополагающих работ и принципов реализации финитных дискретных систем автоматического управления
3.2. Основные свойства финитного дискретного апериодического переходного процесса
3.3. Второй принцип структурной реализации финитных ДСАУ
3 .4. Анализ последующих основополагающих трудов
3 .5. Современное состояние проблемы конструирования финитных регуляторов для управления техническими объектами
3.6. Получение расчетной модели для синтеза компенсационного цифрового регулятора субоптимальной апериодической дискретной электромеханической системы
3.7. Получение основных закономерностей субоптимального финитного апериодического управления дискретными системами
3.7.1. Получение основных уравнений субоптимального финитного управления в ДСАУ131 3 .7.2. Субоптимальная финитная ДСАУ с равными значениями сигнала на выходе регулятора
3.7.3. Субоптимальная система с произвольными - задаваемыми значениями сигналов на выходе регулятора
3.7.4. Решение вариационной задачи выбора величины сигналов управления на выходе регулятора в финитной ДСАУ

3 .8. Энергетика финитных апериодических дискретных САУ
3 .9. Исследование возможности использования экстраполяторов повышенных порядков в
финитных ДСАУ
3.10. Выводы
Глава 4 ВЫБОР МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ
4.1. Исходные положения
4.2. Реализация модели цифрового управления электромеханической системы и значения ее параметров
4.3. Расчет финитных регуляторов в контуре управления положением позиционной системы
4.4. Применение методики оценки выбора числа дополнительных тактов субоптимального управления
4.5. Влияние отдельных параметров на характеристики финитной системы
4.5.1. Влияние вариации малой постоянной времени контура тока на коэффициент субоптимальности финитного регулятора
4.5.2. Анализ влияния величины интервала квантования на значение коэффициента субоптимальности
4.5.3. Влияние коэффициента обратной связи в контуре управления положением на значение выходного сигнала финитного регулятора
4.5.4. Алгоритм определения числа субоптимальных тактов
4.5.5. Программа реализации апериодического регулятора
4.6. Выводы
Заключение
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Системы автоматического управления (САУ) с наперед задаваемым (конечным) временем переходного процесса или вынужденного движения находят широкое практическое использование. Методы расчета параметров регуляторов для таких систем издавна привлекают внимание многих исследователей. В последние 2-3 десятилетия такие САУ и их регуляторы стали называть "финитными". Наиболее часто финитными являются позиционные и следящие (скоростные) системы. Однако у них может быть два принципиально различных режима работы. Эти режимы мы назвали "режимами больших (или малых) перемещений".
Анализ многочисленных работ, посвященных теории и практике конструирования финитных САУ больших перемещений, показал, что большую часть времени они работают в установившихся режимах, и при их реализации используются квадратичные интегральные оценки оптимизации, позволяющие формировать определенный закон программного управления, или принципы построения оптимальных систем с переключаемыми структурами (СПС).
Режим малых (обычно - рабочих) перемещений присущ приводам подач инструмента (исполнительного органа) и является основным исследуемым режимом в данной работе. Здесь требуется высокая точность позиционирования рабочего органа без "перебега" заданного положения. Поэтому целесообразно реализовать апериодический динамический режим при нулевой установившейся ошибке и отсутствии режима вынужденного движения.
Результаты анализа данных из многочисленных литературных источников, выполненного в первой и третьей главах диссертации, показал, что основные достижения в исследовании финитных дискретных САУ (ФДСАУ) можно свести к следующему:

Авторы метода предлагают принимать значение а ж 45. Таким образом, соотношение большой и малой постоянных времени будет
1г„ = 20,. / <оп / 2а = 4а,
а V V
(1.22)
Напомним, что при симметричном оптимуме (СО) 1т, = 4. Следовательно,

при "асимметричном оптимуме" среднечастотная зона ЛАХ существенно расширяется.
Итак, первой особенностью конструирования данной САУ является исключение замкнутого контура регулирования скорости и отсутствие тахогенератора, что всегда необходимо в СПУ. Обычно для устранения пульсации напряжения тахогенератора используется фильтр, увеличивающий постоянную времени контура регулирования скорости и, следовательно, уменьшающий его частоту среза со . При АО <а увеличивается более чем в два

раза по сравнению с системами, настраиваемыми на СО. К недостаткам такой настройки следует отнести меньший запас устойчивости системы, чем при настройке ее на СО. Такое исследование выполнено в работе [1.13]. В работе [1.14] приведены результаты исследования одной из спроектированных этим методом позиционных САУ. Полученные динамические характеристики изображены на рис. 1.9. Здесь базовым значением = 10 является
относительное оптимальное время разгона двигателя под отсечку тока на
уровне предельной величины (т0 = Ю'1)-
В работах [1.15 и 1.17] обсуждаются вопросы оптимальной настройки регулятора положения на АО. Передаточная функция объекта управления предполагается заданной в таком виде:
1 ЬТя + 1 сТя +
аТя ЪТя сТх
(1.23)