Фгбоу впо “Воронежский государственный технический университет”

Кафедра электропривода, автоматики и управления в технических системах

Исследование цифровой системы управления электропривода методические указания

к лабораторным работам № 1, 2 по дисциплине

“Системы автоматического управления электроприводами” для студентов направления 13.04.02

“Электроэнергетика и электротехника”

(магистерская программа подготовки “Электроприводы и системы управления электроприводов”)

очной формы обучения

Воронеж 2015

Составитель канд. техн. наук В.А. Медведев

УДК 007(075.8)

Исследование цифровой системы управления электропривода: методические указания к лабораторным работам № 1, 2 по дисциплине “Системы автоматического управления электроприводами” для студентов направления 13.04.02 “Электроэнергетика и электротехника” (магистерская программа подготовки “Электроприводы и системы управления электроприводов”) очной формы обучения / ФГБОУ ВПО “Воронежский государственный технический университет”; сост. В.А. Медведев. Воронеж, 2015. 25 с.

Методические указания содержат теоретические сведения о расчетных моделях цифровой системы управления электропривода с учетом дискретности по уровню, ее математическом описании на основе теории импульсных систем, режимах стабилизации скорости двигателя. Сформулированы предварительное и рабочее задания на лабораторные работы, требования к содержанию отчета и контрольные вопросы.

Методические указания предназначены для студентов 6 курса очной формы обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле МУ_лаб 1-2_САУ ЭП.doc

Табл. 3. Ил. 8. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.П. Харченко

Ответственный за выпуск зав. Кафедрой д-р техн. Наук, проф. В.Л. Бурковский

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

с ФГБОУ ВПО “Воронежский

государственный технический университет”, 2015

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ В РЕЖИМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ПО УРОВНЮ ПРОТИВО-ЭДС

1. Цель работы

Изучение математического описания цифровых систем управления с учетом их дискретности. Исследование цифровой системы управления электропривода постоянного тока в режиме стабилизации скорости по уровню противо-ЭДС.

2. Теоретические сведения

2.1. Понятие цифровой системы управления электропривода

К цифровым системам управления (ЦСУ) относятся системы, состоящие из цифровых элементов. Термин «цифровой элемент» (ЦЭ) означает определенную конструктивную электротехническую единицу дискретного действия, выполняющую различные функции – логические, вычислительные, преобразовательные, запоминания сигналов. В составе ЦСУ цифровые элементы образуют узлы, выполняющие те или иные задачи управления. На рис. 1 приведена схема ЦСУ некоторой координатой х электропривода, где ЦЗУ – цифровое задающее устройство, ЦС – цифровой сумматор, ЦР – цифровой регулятор, ЦАП – цифроаналоговый преобразователь, АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, УП-Д – система управляемый преобразователь–двигатель, в которой УП является выходной исполнительной частью СУЭП. Заглавными латинскими буквами обозначены многоразрядные цифровые сигналы.

Входной цифровой сигнал х_з0 устанавливает исходные параметры для х₃, например, что означает для выходной управляемой координаты электропривода х, например, для перемещения, соответственно заданные значения перемещения, максимально допустимых скорости и ускорения.

Рис. 1. Схема цифровой системы управления одной координатой электропривода

Данная схема ЦСУ по своей структуре аналогична непрерывной СУЭП [1] с теми же функциональными узлами, кроме ЦАП и АЦП, но выполненными на аналоговых элементах. Достоинства ЦСУ определяются достоинствами цифровых элементов по сравнению с аналоговыми – большими помехоустойчивостью и точностью датчиков скорости и положения, простотой и удобством цифрового задания программы на движения электропривода, неуклонной тенденцией к снижению габаритов и стоимости ЦЭ, к повышению надежности и степени интеграции цифровых узлов.

Функциональные узлы ЦСУ, показанные на рис. 1, могут быть реализованы двояко:

аппаратно – каждый функциональный узел представляет собой самостоятельный отдельный блок в составе ЦСУ, выполненный на микросхемах малой и средней степени интеграции;

программно – функциональные узлы выполняются на едином универсальном цифровом устройстве – микроконтроллере и алгоритм их функционирования определяется программой работы этого устройства.

Для изменения алгоритма управления ЦСУ при аппаратном способе требуется замена и соответствующих блоков управления. При программном способе для изменения алгоритма управления требуется лишь изменение программы на той же элементной базе. Такие ЦСУ находят широкое применение в электроприводах про­изводств, где возможны изменения технологических процессов, следовательно, требуются изменения и в задачах управления верхнего уровня. Благодаря быстрому совершенствованию современной технологии изготовления микропроцессорных устройств, повышению их качества и снижению стоимости программный способ управления как верхнего, так и нижнего уровней все шире внедряется в системы управления электроприводов.

Цифровые системы управления электроприводов (ЦСУЭП) отличаются от непрерывных систем управления электроприводов, главным образом, элементной базой, ее дискретностью по уровню сигналов и по времени их действия. ЦСУЭП, как и непрерывные СУЭП, формируют те же требуемые задачами управления алгоритмы, используют те же методы управления – модального управления, подчиненного регулирования, последовательной и параллельной коррекции и т.п. Однако в реализации алгоритмов управления может проявляться дискретность ЦСУЭП, отражающаяся на динамических и точностных показателях электропривода. Поэтому рассмотрим способы учета дискретностей ЦСУЭП при синтезе цифровых регуляторов.