Последовательные цифровые корректирующие звенья

Цифровые регуляторы тока. При разработке цифровой системы регулирования тока якоря электродвигателя необходимо выбирать такт работы регулятора тока и тип преобразователя напряжение - код в цепи обратной связи по току, учитывая дискретность работы тиристорного или транзисторного преобразователей . Для обеспечения такого же быстродействия, как и для аналогового регулятора рекоменду­ют значение принимать меньше в целое число раз.

Для преобразователя напряжение-код, фиксирующего мгновен­ные значения тока, среднее значение тока якоря в установившемся ре­жиме будет отличаться от заданного, причем ошибка равна погрешно­сти численного интегрирования. Например, при интегрировании ме­тодом трапеций ошибка зависит от числа узлов . Если условие = ц.ч. не соблюдается, то в соседних интервалах дискретности регу­лятор будет срабатывать неодинаковое число раз, что приведет к появ­лению колебаний значений тока обратной связи.

Сигнал, снимаемый с датчика тока, как правило, содержит высо­кочастотные помехи. Поэтому преобразователь напряжение- код дол­жен обладать сглаживающими свойствами. Рекомендуется применять АЦП интегрирующего или следящего типа. Наличие пульсаций тока якоря требует специальной организации измерений. В настоящее время применяют:

- измерение максимума тока на периоде Т_о,

- измерение среднего тока за период Т_о,

- измерение мгновенных значений тока несколько раз за период Т_о.
Первый метод дает хорошие динамические характеристики. Вто­рой обладает более высокими точностью и помехоустойчивостью.

Структурная схема контура тока представлена на рис. 28.2.

Обозначения, принятые на структурной схеме:

D(z) - передаточная функция регулятора тока;

W_o.c(p) - передаточная функция датчика тока и корректирующе­го устройства цепи обратной связи;

F - коэффициент, учитывающий влияние пульсаций выходного напряжения преобразователя;

- время запаздывания, равное времени вычислений в регулято­ре. Значение ;

- угол запаздывания, появляющийся за счет сдвига между грани­цами и . Значение равно случайной величине на отрезке [0, ].

Цифровые регуляторы скорости. Система регулирования часто­ты вращения может выполняться с подчиненным регулятором тока, аналоговым или цифровым, так и без него. Указанные варианты ис­полнения представлены в [19]. Значительное влияние на характерис­тики системы регулирования оказывает способ измерения частоты вра­щения. Цифровые регуляторы скорости рекомендуются для систем жесткого поддержания частоты вращения, так как от дрейфа нуля ана­логовых PC полностью избавиться не представляется возможным. Структурная схема контуров тока и частоты вращения представлена на рис. 28.3

Обозначения, принятые на структурной схеме:

D_c(z) - передаточная функция регулятора скорости;

- передаточная функция датчика частоты вращения и корректирующего устройства цепи обратной связи;

В целях упрощения организации вычислений рекомендуется при­нимать, где - целое число. Часто принимают .

Цифро-аналоговый регулятор скорости состоит из параллельно работающих аналогового и цифрового регуляторов.

Цифровые регуляторы положения.

Регуля­торы положения цифрового типа выполняются на базе микропроцес­соров или мини-ЭВМ. Разрядность цифровых устройств (датчика, преобразователя кодов, регистров, арифметического устрой­ства и др.) зависит от максимального значения рабочего пути и точности позиционирования. Число разрядов

В системах с цифровыми регуляторами положения контур поло­жения замыкается дискретно по времени с периодом , то есть через равные интервалы времени происходит сравнение задающего воз­действия и сигнала обратной связи и выработка управляющего воз­действия на контур скорости. Так как в течение интервала управля­ющее воздействие остается неизменным, то эффект квантования по времени может быть учтен введением в контур положения фиксатора нулевого порядка. Передаточная функция фиксатора нулевого порядка вместе с импульсным элементом имеет вид

Влияние квантования по времени сказывается в снижении предель­но допустимой добротности контура положения.

Позиционные системы с нелинейным регулятором положения. Для увеличения коэффициента усиления РП в зоне малых отклонений для электроприводов, работающих в широком диапазоне заданий на перемещение, рекомендуется применение регулятора параболическо­го типа. Характеристика параболического регулятора является геометрическим местом точек переключения, в которых постоянно выполняется равенство

где - частота вращения привода при торможении; - ошибка по перемещению; -замедление привода, определяемое коэффициентом усиления параболического регулятора; - коэффициент связи между перемещением и частотой вращения.

Так как коэффициент усиления РП в зоне малых рассогласова­ний стремится к бесконечности, то система регулирования является неустойчивой. Для исключения режима автоколебаний начальный уча­сток параболического регулятора делается линейным, рис. 28.4 (отре­зок ОА кривая 1).

Отработка заданного перемеще­ния может происходить с перерегули­рованием по положению, что в боль­шинстве случаев недопустимо. Для ис­ключения перерегулирования коэффи­циент усиления РП должен быть умень­шен так, чтобы после вхождения в зону линейного участка траектория движе­ния системы попадала в точку нулевого рассогласования или пересекалась с характеристикой линейного участка, что означает работу электропривода в скользящем режиме.

Если перерегулирование по положению лежит в пределах допус­тимого, то выбор зазоров в механической передаче можно исключить, выполнив регулятор положения с зоной нечувствительности (отрезок ОВ кривая 2) при некотором смещении характеристики вдоль оси абс­цисс. Зона нечувствительности определяется разрешающей способно­стью датчика положения.

Необходимость использования регулятора положения с нелиней­ной характеристикой может быть исключена путем задания такого за­кона управления , при отработке которого система остается во всех режимах линейной.