Название: Вестник Ульяновского государственного технического университета (В.В. Ефимов) Жанр: Гуманитарный Просмотров: 1154 |
|
Особенности реализации упреждающей коррекции на современной элементарной базе
Обсуждаются вопросы реализации метода упреждающей коррекции для построения систем автоматического управления (САУ) с пониженной чувствительностью к ва- риациям параметров объекта и влияниям внешних возмущений. Обосновывается необ- ходимость построения специализированных элементов для облегчения решения задач применения метода при аппаратном подходе, а также возможности их программного воплощения.
Метод упреждающей коррекции (УК), представляющий собой сово- купность структурных приемов построения замкнутых заведомо устойчи- вых САУ, имеющих заданные динамические показатели, является доста- точно универсальным методом снижения чувствительности систем к ва- риациям параметров объекта и влиянию возмущающих воздействий при сохранении их повышенного быстродействия. Метод УК оказывается весьма легко реализуемым в системах электро- машинной и электромагнитной автоматики, когда необходимые корректи- рующие сигналы можно снимать с обмоток возбуждения или управления, что не приводило к усложнению управляющей части. При использовании современной полупроводниковой элементной базы метод УК в общем слу- чае требует увеличения аппаратных затрат на построение управляющей части, чем, например, наиболее распространенный метод, последователь- ной коррекции (ПК), в результате чего предпочтение чаще отдается имен- но последнему. Тем не менее метод УК обладает явным достоинством, а для облегчения его применения целесообразно создать специальный набор элементов, позволяющих реализовать наиболее употребительные структу- ры САУ с УК. На рис.1 приведены примеры построения структур САУ с реализацией упреждающей коррекции и элементами самонастройки. На рис.1,а представлена схема, отражающая существо метода упреждаю- щей коррекции [1] и его реализацию в одноконтурной обыкновенной САУ, а также варианты преодоления влияния возмущающих воздействий и из- менения коэффициента передачи КX звеньев WX, влияние которых на устойчивость САУ необходимо устранить [2]. Введение автоподстройки коэффициента Кхм на условие Кхм=Кх в виде введения параметрического воздействия по сигналу Хуп через ключи К1 на звено Кхм предположи- тельно может позволить обойтись без фильтра Wф, который при аналого- вом исполнении ухудшает качество переходных процессов в САУ. На рис.1.б представлена структура адаптивной САУ [3] с эталонными моделями применительно к двухконтурной системе подчиненного регули- рования координат электропривода и реализации упреждающей коррекции и в токовом контуре, и в контуре скорости. На этой схеме также кроме обычных сигнальных воздействий имеются и параметрические воздейст- вия на элементы м1 и м2, изменяющие степени коррекции в каждом кон- туре. Анализ приведенных примеров и наиболее распространенных структур с реализацией метода упреждающей коррекции [1] позволяет сформулиро- вать требования к набору элементов, облегчающие реализацию метода уп- реждающей коррекции с применением современной элементной базы.
XO ЭС1 ЭС2
XK F X1 X2 X WP WX WO
Xуп Кxm
K2 K1 ЭС3
Кu K1 P
Wф WM K2
WЭТ2
2W4
WU2 a
2
M2
XK WФ2 WM2 YK
IC EП Id UC WРС KPT WП WЯ W KC UO Ed -1 WЭТ1
1
WU1
M1
KXM1
Wф1 Kd WM1
KT
б
Рис. 1. Структура САУ с упреждающей коррекцией и самонастройкой
1. Необходимо применения блоков гальванической развязки, пригод- ных для преобразования сигналов в диапазонах 075мВ; 0300 В с по- треблением мощности не более 0,1 мВт. При использовании для преобра- зования однополярных сигналов такие блоки необходимо выполнять на оптронных парах, чтобы не применять трансформаторные элементы, неиз- бежно увеличивающие габариты и снижающие технологичность аппарату- ры. 2. Необходимо также иметь усилительные элементы с управляемым коэффициентом передачи, выполняющие функции элементов Кхм с управ- ляемым коэффициентом передачи, то есть такие элементы, у которых кро- ме сигнальных входов должен быть и вход управления коэффициентом пе- редачи. Такие усилители должны иметь свойства усилителей постоянного тока, однако полоса пропускания их должна быть не ниже 103 Гц. Коэффи- циенты передачи таких элементов должны меняться в пределах от 1 до 102, причем должна быть предусмотрена возможность установки необходимого значения вручную и его изменения по управляющему входу в требуемом диапазоне. В соответствии с изменением коэффициента усиления функ- циональных элементов Wх, входящих в основной канал САУ. Элементы Кхм должны обладать способностью следить за коэффициентом Кх. Требования по мощности к элементам Кхм идентичны к таковым для микросхем. 3. Следующим специфическим элементом для реализации упреждаю- щей коррекции является регулируемый делитель напряжения, выполняю- щий функции степени коррекции м, значение которого должно изменяться в пределах 1,00,1. Этот элемент похож на управляемый усилитель, однако может быть выполнен именно в виде регулируемого резистора – делителя напряжения. 4. Следующими важными элементами, входящими в набор потребных для реализации метода упреждающей коррекции являются, сопутствую- щие звенья: ключи К1, К2 (см.рис. 1,а), подключающие необходимые эле- менты для введения параметрических воздействий, разрежающие, напри- мер, интеграторы, или вообще выводящие из работы некоторые элементы и тем самым переключающие структуру САУ. К числу сопутствующих элементов необходимо отнести элементы, организующие упомянутое вы- ше слежение моделируемых коэффициентов за коэффициентами звеньев Wх исходной части объекта, например, интегрирующие звенья. Реализация таких элементов возможна как аналоговым, так и цифровым способом с использованием широко распространенных микропроцессорных наборов или программируемых микроконтроллеров.
2 const . Эти модели могут выполняться из типовых микросхем, однако должны предусматривать возможности ав- томатической настройки на нужный вид эталонного процесса. 6. Вероятна целесообразность совмещения блоков гальванической раз- вязки и управляемых усилительных элементов и реализация в одном кон- структиве дифференциальной вилки, выделяющей упреждающий сигнал Хуп и имеющей возможность автоматической настройки потребного ко- эффициента Кхм=Кх в одном ключе. 7. Наиболее перспективен вариант программной реализации метода упреждающей коррекции, когда элементы Wр, Кхм, ЭС1, ЭС2, К1, К2, Ки/р, Wм, Wф реализует вычислительное устройство, а необходимые сиг- налы Х0(t), Х(t), Хуп(t), Хк(t) будут вводиться в него с помощью набора ЦАП и АЦП, образующих устройство связи с объектом Wх W0.
|
UЭТ Uc
5. Для реализации самонастраивающихся
систем с эталонными моде- лями при использовании в основном контуре (контурах)
эталонных моде- лей (рис. 1,б) необходимо выполнять сами эталонные модели,
представ- ляющие собой звенья второго порядка с изменяемыми постоянной времени
Т0=var и
степени затухания 1
Список литературы |
