6.3. Выбор структуры, расчет параметров и аппаратная реализация регуляторов ис

При оптимизации контура регулирования по быстродействию, т.е. настройке на модульный оптимум, необходимо определить структуру регулятора, которая зависит от передаточной функции объекта контура с большой, подлежащей компенсации, постоянной времени (табл. 6.1).

Таблица 6.1

ОБЪЕКТ	РЕГУЛЯТОР
	Тип	Постоянная времени	Коэффициент передачи
	П	–
	ПИ

Передаточная функция контура настроенного на модульный оптимум принимает вид

, (6.3)

где - коэффициент передачи цепи обратной связи;

- малая некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования.

Статические свойства контура, настроенного на модульный оптимум, обеспечивают астатизм I порядка по управлению и, в некоторых случаях, астатизм I порядка по возмущению.

Оптимизации частотных и статических свойств можно добиться настройкой контура на симметричный оптимум. При такой настройке минимизируем время первого согласования в динамическом режиме работы при достаточной устойчивости контура ( ). В статическом режиме работы эта настройка обеспечивает II порядок астатизма по управлению и не менее I порядка по возмущению.

Передаточная функция контура, настроенного на симметричный оптимум имеет вид

, (6.4)

где - коэффициент передачи цепи обратной связи;

- малая некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования.

В контуре скорости реализовать такую настройку можно при помощи ПИ-регулятора с параметрами:

, , (6.5)

где - малая некомпенсируемая постоянная времени контура скорости.

Рассматриваемые в проекте регуляторы аппаратно можно реализовать на базе операционных усилителей. В табл. 6.2 показаны передаточные функции и схемные решения некоторых регуляторов, применяемых в ИС.

В современных ИС роботов комплекс управляющих устройств построен на базе промышленных микроконтроллеров, которые имеют в своей структуре счетчики-таймеры, позволяющие реализовать ШИМ для управления силовыми транзисторными ключами преобразовательных устройств ИС. Кроме этого микроконтроллеры имеют несколько аналоговых входов с встроенными АЦП, позволяющими преобразовать аналоговый сигнал цепей обратных связей ИС в цифровой код.

В системе подчиненного регулирования ИС внутренний контур тока обладает наименьшей инерционностью формирования регулируемой величины. Поэтому период формирования управляющих воздействий ИС для координаты тока не должен превышать 20 мс, иначе возможна потеря качества управления. Значительные затраты времени на формирование сигнала управления ранее наблюдались именно в устройствах преобразования аналоговых сигналов цепей ОС в цифровой код.

Таблица 6.2

Тип	Передаточная ф-ция	Аппаратная реализация
П
И	,
ПИ	,

Однако в современных микроконтроллерах (например, фирмы ATMEL) при тактовой частоте 16 МГц операция преобразования аналогового сигнала составляет порядка 15 мкс, что позволяет реализовать управление достаточного качества.

Координаты скорости и положения звеньев формируются на выходе ИС значительно медленнее, чем координата тока, и с реализацией их микропроцессорного управления обычно не возникает проблем.

Задачи фильтрации сигналов цепей обратных связей можно решать аппаратно, программно или комбинированно.