Pankratov_V_V_Uchebnoe_posobie_po_AUEP_Avtorsk

П3. Математические модели цифровых регуляторов СУЭП

Большинство современных систем автоматического управления электро-

приводами имеют цифровое управляющее устройство на базе DSP – процессора цифровой обработки сигналов (digital signal processor). Широкая разрядная сет-

ка DSP при корректном выборе масштабов внутренних переменных алгоритма,

как правило, позволяет не учитывать их квантование по уровню. Тем не менее,

программная реализация законов автоматического управления, синтезирован-

ных по непрерывным моделям, влияет на характер процессов в замкнутых САР и существенно ограничивает их быстродействие условиями квазинепрерывно-

сти типа (4.7), (6.3), (6.4). Во всех этих неравенствах участвуют эмпирические коэффициенты, проверить правильность выбора которых при расчете парамет-

ров регуляторов можно путем численного моделирования с использованием адекватных математических моделей управляющего устройства и объекта управления – системы «преобразователь – двигатель». В данном приложении кратко рассматриваются только модели цифровых регуляторов СУЭП.

На рис. П3.1 приведена структурная схема модели цифрового регулятора тока (без звена суммирования сигналов задания и обратной связи) в программ-

ном пакете MATLAB – Simulink, использованная в разделе 6.4 учебного посо-

бия. Ее входным сигналом является ошибка регулирования (Error). Данная мо-

дель учитывает основные особенности цифрового регулятора – квантование по времени; наличие фиксаторов (экстраполяторов) нулевого порядка на входе и выходе (Zero Order Hold); ограничение (Saturation) интегральной составляющей закона управления (Discrete-Time Integrator) и выходного сигнала, являющегося управляющим воздействием ШИП uу (Control Action); метод численного инте-

грирования на основе обратной схемы Эйлера (см. ПФ дискретного интегратора на рисунке); программную задержку на один период дискретизации управления,

характерную для систем локальной автоматики (Unit Delay).

211

Рис. П3.1 – Структурная модель цифрового ПИ-регулятора тока

Рис. П3.2 – Модель ПИ-регуляторов скорости и тока якоря двухконтурной СПР с цифровым управлением

На рис. П3.2 изображена аналогичная структурная схема модели алго-

ритма управления, реализуемого в двухконтурной, двукратно интегрирующей системе подчиненного регулирования скорости ЭП постоянного тока. Здесь, в

отличие от рис. П3.1, показаны и сигнал задания скорости (Speed Reference), и

сигналы обратной связи по скорости (Speed Feedback) и току (Current Feedback).

Предполагается, что весь алгоритм рассчитывается за один период дискретиза-

ции, поэтому модель содержит только одно звено задержки (на выходе схемы).

212

П4. Перечень часто используемых аббревиатур

БИПН – биполярная импульсная последовательность напряжений ВК – вентильный комплект ВКВ (ВКН) – вентильный комплект «вперед» («назад»)

ДПТ(НВ) – двигатель постоянного тока (независимого возбуждения)

ЗИ – задатчик интенсивности И – интегральный

ИО – исполнительный орган (рабочей машины, механизма)

ИУМ – импульсный усилитель мощности КПД – коэффициент полезного действия

КРМП – контур регулирования магнитного потока КРП – контур регулирования положения КРС – контур регулирования скорости КРТ – контур регулирования тока КРЭ – контур регулирования ЭДС

КЧОУ – компенсируемая часть объекта управления ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика МО – модульный (технический) оптимум Н – нагрузка НЗ – нелинейное звено

НЭ – нелинейный элемент ОИПН – однополярная импульсная последовательность напряжений

ОП – обобщенный преобразователь

«ОП-Д» – система «обобщенный преобразователь – двигатель» ОС – обратная связь ОУ – объект управления П – пропорциональный

Пв – преобразователь цепи возбуждения ПИ – пропорционально-интегральный

213

ПИД – пропорционально-интегрально-дифференциальный ПС – позиционная система ПФ – передаточная функция

Пя – преобразователь цепи якоря РМП – регулятор магнитного потока РНТ – режим непрерывного тока РП – регулятор положения РПТ – режим прерывистого тока РС – регулятор скорости РТ – регулятор тока РЭ – регулятор ЭДС

САР – система автоматического регулирования СИП – силовой источник питания СИФУ – система импульсно-фазового управления СО – симметричный оптимум

СПР – система подчиненного регулирования СС – следящая система ССУ – силовое согласующее устройство

СУ – суммирующий усилитель СУЭП – система управления электропривода ТП – тиристорный преобразователь

УВП – управляемый вентильный (тиристорный) преобразователь УИ – управляющий импульс ФПЕ – функциональный преобразователь ЭДС

ШИМ – широтно-импульсная модуляция ШИП – широтно-импульсный преобразователь ЭДС – электродвижущая сила ЭП – электропривод

BA – датчик тока

BE – датчик ЭДС

214

BR – датчик скорости

BV – датчик напряжения

IGBT – биполярный транзистор с изолированный затвором

LM – обмотка возбуждения электрической машины (двигателя)

М – электрическая машина (двигатель)

215