Классификация систем управления электроприводами

СУ ЭП можно классифицировать по ряду основных признаков:

1. По степени автоматизации функций управления:

- системы ручного управления (человек-оператор вырабатывает и реализует стратегию управления); как правило, это СУ ЭП без регуляторов координат ОУ, например релейно-контакторные системы управления (РКСУ) электроприводами мостового крана на основе типовых релейно-контакторных панелей управления; управление ЭП осуществляется параметрически в функции времени, тока якоря (статора) двигателя, э.д.с. (напряжения) двигателя и т.п.;

- системы автоматизированного управления (человеко-машинные СУ ЭП); человек-оператор задает и корректирует задание (уставки параметров) процесса управления ЭП, а СУ ЭП (аналоговые или цифровые на основе микропроцессорных контроллеров) осуществляют оптимальную в некотором смысле отработку задающих воздействий;

- системы автоматического управления СУ ЭП (без участия человека); в этом случае аналоговые или микропроцессорные средства управления берут на себя функции и выработки оптимальных заданий (уставок) управления, и управления технологическим процессом; оператор в таких СУ ЭП или АСУ ТП выполняет функции системного менеджера и вмешивается в ход технологичесгого процесса лишь при нештатных ситуациях.

2. По характеру протекания процессов в СУ ЭП и, соответственно, форме математического описания:

- непрерывные (аналоговые) СУ ЭП;

- дискретные (релейные, импульсные, цифровые) СУ ЭП;

- дискретно-непрерывные, в том числе цифро-аналоговые СУ ЭП.

3. По наличию существенных нелинейностей в СУ ЭП:

- линейные (линеаризованные) СУ ЭП;

- нелинейные СУ ЭП.

4. По типу обратных связей:

- разомкнутые (без обратных связей) СУ ЭП;

- замкнутые СУ ЭП:

- по ошибке регулирования (с регулированием по отклонению выходной координаты от заданного значения);

- по вектору состояния ОУ (полному или редуцированному);

- по вектору возмущающих воздействий ОУ (с регулированием по возмущению);

- замкнутые по векторам состояния и возмущающих воздействий (с комбинированным управлением).

5. По принципу управления (характеру задач управления):

- системы стабилизации какой-либо координаты ОУ;

- системы программного управления;

- следящие системы и системы воспроизведения движений.

6. По числу и связности каналов управления:

- одномерные СУ ЭП (со скалярным управлением);

- многомерные СУ ЭП с автономными (невзаимосвязанными) каналами управления (с субвекторным управлением);

- многомерные многосвязные СУ ЭП (с векторным управлением).

Этот классификационный признак СУ ЭП определяется характером взаимодействия электродвигателей и механической системы ОУ. При этом различают 3 типа электропривода (ЭП): индивидуальный, групповой и взаимосвязанный ЭП.

При индивидуальном ЭП каждое движение ОУ, например шпинделя и суппорта токарного станка или кинематических звеньев промышленного робота осуществляется отдельным электродвигателем, т.е. СУ ЭП являются автономными и могут рассматриваться как совокупность одномерных СУ ЭП. Возможность пренебрежения взаимным влиянием каналов управления должна быть теоретически обоснована и обеспечивается, как правило, кинематической развязкой движений. Одной из основных тенденций в развитии такого типа ЭП является приближение источника движения (электродвигателя) к исполнительному органу за счет применения мотор-редукторов (например, в сочленениях кинематических пар роботов-манипуляторов), прямого соединения вала тихоходного электродвигателя с валом исполнительного механизма, применения линейных электроприводов.

При групповом ЭП применяется один электродвигатель, который с помощью механических передач обеспечивает требуемое движение механических подсистем ОУ. Такие СУ ЭП могут также рассматриваться как одномерные со скалярным управлением, однако требуют применения сложной кинематической схемы и, как правило, относятся к классу нелинейных САУ, что затрудняет их синтез.

При взаимосвязанном ЭП несколько электродвигателей реализуют движение одного исполнительного механизма, например движение стола станка с числовым программным управлением в 2-х ортогональных направлениях при контурной обработке или реализуют сложное движение схвата робота-манипулятора. Такие СУ ЭП относятся к многомерным многосвязным САУ с векторным управлением. Процедура синтеза таких СУ ЭП является наиболее сложной.

7. По способу преобразования подводимой энергии:

- СУ ЭП без силового преобразователя (с непосредственной коммутацией электродвигателя к промышленной электросети);

- СУ ЭП с силовым преобразователем энергии (с электромашинным, тиристорным, транзисторным и др.).

8. По типу регулируемой локальной координаты:

- система регулирования линейной или угловой скорости механизма или соотношения скоростей механических подсистем;

- система регулирования линейного или углового перемещения рабочего органа механизма;

- система регулирования нагрузки на валу механизма;

- система регулирования натяжения нити, полотна, ленты, проволоки и т. п.;

- система регулирования температуры, давления, расхода, уровня и др. технологических координат.

9. По типу регуляторов, применяемых в устройстве управления:

- с регуляторами класса “вход-выход”;

- с регуляторами состояния.

10. По типу элементной базы устройства управления:

- на основе операционных усилителей в интегральном исполнении;

- на основе логических (комбинационных и последовательностных) интегральных микросхем малой и средней степени интеграции;

- на основе унифицированных блочных систем регуляторов типа УБСР-АИ, УБСР-ДИ и т. п.;

- на основе микропроцессорных комплектов БИС, промышленных микро-ЭВМ, микропроцессорных контроллеров, микропроцессорных комплексов технических средств управления и др.

Сложные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) на основе СУ ЭП классифицируют также по функционально-структурным признакам (централизованные и распределенные, локальные одноуровневые и иерархические многоуровневые и т. п.).