Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Коммуникации и связь->Лабораторная работа
по рациональному определению параметров фильтра Выполнение работы: 1) Математическая модель исследуемой системы привода в среде MATLAB представлена на...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
Для определения числа витков анодной связи с промежуточным контуром воспользуемся данными, полученными при выполнении расчетной части лабораторной раб...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
В электротехнических, радиотехнических и телемеханических установках и устройствах связи часто ставится задача: из многих сигналов, занимающих широкую...полностью>>
Коммуникации и связь->Дипломная работа
При помощи специализированных программ MATWORX и TERM разрабатывается методический пакет учебного центра цифровой оперативно-технологической связи, ко...полностью>>

Главная > Дипломная работа >Коммуникации и связь

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Введение

Актуальность темы. Автоматизированные электроприводы являются главным средством приведения в движение большинства рабочих машин и технологических агрегатов в машиностроении, металлургии, станкостроении, транспорте и других отраслях промышленности. Основная тенденция развития электропривода заключается в существенном усложнении функций, выполняемых электроприводом, и законов движения рабочих машин при одновременном повышении требований к точности выполняемых операций. Это неизбежно приводит к функциональному и техническому усложнению управляющей̆ части электропривода и закономерно вызывает использование в ней средств цифровой̆ вычислительной̆ техники, что стимулирует развитие микропроцессорных регуляторов и средств их автоматизированного проектирования.

К основным причинам применения цифровых устройств и систем в локальных электроприводах следует отнести следующие достоинства цифрового способа представления информации:

  • высокая помехозащищенность в условиях сильных электромагнитных помех, характерных для промышленного производства;

  • возможность длительного хранения информации без каких-либо искажений;

  • простота контроля при передаче, записи и хранении данных;

  • возможность настройки, модификации и расширения цифровых систем без внесения существенных изменений в исходную аппаратную часть за счет перепрограммирования;

  • простота унификации цифровых устройств и др.

Создание высокоточных и быстродействующих электроприводов, как основного элемента автоматизации и интенсификации технологических процессов, и систем управления, обеспечивающих высокую эффективность производства, является на сегодняшний день актуальной научно-технической и хозяйственной задачей. Такие требования могут быть удовлетворены, в частности, за счет использования в системах электропривода средств микропроцессорной техники. Для решения вышеуказанных актуальных задач необходима прикладная теория проектирования систем электропривода с прямым микропроцессорным управлением (СЭМУ), учитывающая специфические особенности цифрового способа управления: дискретность силового преобразователя (СП) и микроЭВМ, чистое запаздывание, вносимое микроЭВМ совместно с СП, различные способы формирования сигналов обратных связей (ОС), наличие нескольких периодов дискретизации и др. Созданию такой теории посвящены многочисленные работы (см., например [2, 4, 9, 11, 12]), в том числе для построения систем управления с подчиненным регулированием координат СЭМУ [80, 81, 90] и с применением метода полиномиальных уравнений [5, 18, 24, 26, 28, 58, 59, 85, 89, 91, 98, 99]. Некоторые элементы теории проектирования цифровых систем методом полиномиальных уравнений недостаточно разработаны для СЭМУ, о чем свидетельствуют постоянные изыскания ученых в этой области [26, 59, 85,101,115].

В настоящей работе предлагается одноэтапная методика синтеза микропроцессорных регуляторов СЭМУ методом полиномиальных уравнений, реализованная в разработанной автором системе автоматизированного синтеза микропроцессорных регуляторов. Разработанная система автоматизированного синтеза (САС) и одноэтапная методика синтеза обеспечивают: заданное быстродействие, порядок астатизма и качество системы регулирования; учет дискретных свойств микроэвм, СП и датчиков всех контролируемых координат электропривода; сокращение затрат времени на проектирование и исследование СЭМУ, Разработка такой методики является важной и актуальной, поскольку дополняет теоретический раздел проектирования сложных электромеханических систем (стабилизации, следящих систем и др.) с прямым микропроцессорным подчиненным управлением методом полиномиальных уравнений. Это придает промышленным сериям электроприводов необходимые статические и динамические показатели качества.

Объектом исследования являются системы электропривода постоянного тока с прямым цифровым управлением, в которых функции регулирующей части, вплоть до управления ключами СП, реализуются программно.

Предмет исследования включает в себя динамические и статические характеристики электропривода постоянного тока с прямым цифровым подчиненным управлением, учетом влияния чистого запаздывания и наличие двух периодов дискретности - периода прерывания микроЭВМ и периода коммутации СП.

Цель диссертационной̆ работы: повышение точности ОУ методами статистического анализа при помощи развития методики синтеза цифровых электроприводов с применением полиномиальных уравнений, обеспечивающей заданные быстродействие, характер переходных процессов и порядок астатизма, создание концепции системы автоматизированного синтеза цифровых регуляторов и ее программная реализация, исследование динамических и статических свойств СЭМУ, выработка практических рекомендаций по их применению.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи исследования:

  • получение математических моделей системы электропривода постоянно­ го тока с учетом двух периодов дискретности и особенностей датчиков контролируемых координат;

  • развитие методики синтеза цифровых систем электроприводов при по­ мощи полиномиальных уравнений, обеспечивающее: а) понижение порядка синтезируемой системы; б) упрощение процедуры синтеза цифровых регуляторов, компенсацию влияния чистого запаздывания ОУ и заданный порядок астатизма; в) заданное быстродействие и характер переходных процессов;

  • разработка концепции системы автоматизированного синтеза и исследования цифровых регуляторов частоты вращения СЭМУ, ее реализация в виде программного комплекса, не предъявляющего высоких требований к используемой ЭВМ;

  • проверка теоретических положении при помощи математического моделирования цифровой системы электропривода постоянного тока с микропроцессорным управлением.

Основная идея диссертационной работы заключается в повышении точности ОУ с применением методов математической статистики при одноэтапной методике синтеза цифровых регуляторов СЭМУ с использованием полиномиальных уравнений, учитывающей два периода дискретности, включающей рациональную процедуру компенсации запаздывания, обеспечивающей высокое качество синтезируемых систем; в концепции программного комплекса, реализующего систему автоматизированного синтеза и исследования цифровых регуляторов СЭМУ.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с приме­

нением современной теории электропривода [46, 64, 65], теории автоматического управления [19, 27, 39], классической теории импульсных [7, 16] и цифровых [14, 15] систем, непрерывного [19, 27] и дискретного [66, 67] преобразований Лапласа, метода передаточных функций [15, 27]. Экспериментальные исследования полученных теоретических результатов проверены методом математического моделирования во временной и частотной области [38, 39, 69] с применением ПЭВМ.

Основные результаты, выносимые на защиту. При решении поставленных задач были получены результаты, определяющие новизну работы и выносимые на защиту:

  • одноэтапная процедура синтеза цифровой системы управления, учитывающая два периода дискретности, обеспечивающая компенсацию влияния запаздывания, заданный порядок астатизма и характер переходных процессов;

  • методика и результаты расчета редуцированных цифровых регуляторов частоты вращения;

  • концепция построения и реализация системы автоматизированного синтеза и исследования цифровых регуляторов СЭМУ, значительно сокращающая затраты времени на проектирование и исследование СЭМУ и предъявляющая минимальные требования к используемой ЭВМ;

  • положения о причинах возникновения скрытых колебаний при попытке компенсации левого нуля ОУ и согласовании быстродействия контуров регулирования при отказе от компенсации части устойчивых полюсов ОУ в рамках рассматриваемой структуры;

  • практические рекомендации по применению метода полиномиальных уравнений для синтеза цифровых систем управления электроприводами.

Научная новизна диссертационной работы:

  • разработана одноэтапная методика проектирования цифровых регуляторов при помощи полиномиальных уравнений с учетом двух периодов дискретности, обеспечивающая заданное быстродействие, порядок астатизма, качество системы регулирования и компенсацию влияния чистого запаздывания;

  • методика и результаты расчета редуцированных цифровых регуляторов частоты вращения;

  • показано, что попытка компенсации левого нуля ОУ в рамках рассматриваемой структуры приводит к возникновению скрытых колебаний в системе регулирования;

  • показано, что при отказе от компенсации устойчивого полюса ОУ необходимо согласовывать быстродействие контуров регулирования.

Значение для теории. Полученные теоретические и практические результаты дополняют теорию проектирования цифровых регуляторов для систем электропривода методом полиномиальных уравнений, обеспечивая требуемый характер переходных процессов, точность регулирования и высокую параметрическую грубость синтезируемых систем.

Значение для практики:

  • получена одноэтапная методика синтеза цифровых систем управления, обеспечивающая высокие статические и динамические показатели, параметрическую грубость СЭМУ, компенсацию влияния чистого запаздывания и, при соответствующем выбор способа синтеза, ослабление влияние субгармонических колебаний в системах с высоким быстродействием;

  • получены аналитические выражения, связывающие коэффициенты характеристического полинома дискретных систем с параметрами его аналогового прототипа для ряда стандартных распределений полюсов и предложены ограничения их применения в дискретных системах;

  • разработана система автоматизированного синтеза и исследования микропроцессорных регуляторов СЭМУ, учитывающая дискретные свойства микроЭВМ, СП и датчиков всех контролируемых координат электропривода, значительно сокращающая затраты времени на проектирование и исследование СЭМУ и предъявляющая минимальные требования к используемой ЭВМ;

  • даны практические рекомендации по применению метода полиномиальных уравнений для синтеза цифровых систем управления электроприводами.

Достоверность полученных результатов работы определяется использованием для проверки полученных теоретических положений апробированной длительной проектной и эксплуатационной практикой математической модели системы электропривода постоянного тока с учетом его цифровых особенностей, исследованием свойств разработанных СЭМУ в тестовых режимах методом математического моделирования с применением средств математической статистики, ожидаемым поведением их переходных характеристик, в том числе при изменении параметров объекта управления и управляющей части.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на 5-й Международной специализированной научно-технической конференции «АКТО-2010» (Казань, август 2010 года) и III Общероссийской научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос» (Санкт-Петербург, март 2011 года).

Использование результатов диссертации

Результаты диссертационной работы использованы в разделе "Проектирование микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов" учебной программы дисциплины "Электромеханические исполнительные элементы и приводы" Балтийского Государственного технического университета «Военмех» им. Д. Ф. Устинова, методика проектирования и разработанная система автоматизированного синтеза микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов используется при курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 220401 - "Детали машин", а также при разработке системы управления электроприводами системы ориентации и стабилизации малого космического аппарата «BEESAT» в рамках международного проекта TEMPUS-CRIST (см. прил. 1).

Публикации по результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ общим объемом 10 п.л., в том числе 4 статей на Всероссийских и международных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 159 страницы, в том числе 115 страницы основного текста, 73 рисунка, 18 таблиц, 9 страниц списка использованной литературы из 120 наименований, 9 страниц приложений.



Похожие страницы:

  1. управления процессом пылевдувания должна обеспечить

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... управления регулятора, управление МК, измерение и индикация рабочего тока двигателя электропривода ... систем управления ... статистических методов исследования стало возможным вследствие широкого применения электронных цифровых ... является постоянной; постоянна также ...
  2. Особенности радиоэлектроники и ее физические основы

    Шпаргалка >> Коммуникации и связь
    ... . Преобразователи постоянного тока применяют в аппаратуре управления электрического привода. Электрический Привод (электропривод), это ... помещен центробежный регулятор, обеспечивающий постоянство напряжения при увеличении частоты вращения якоря выше ...
  3. Технические средства автоматизации и управления

    Конспект >> Коммуникации и связь
    ... постоянного тока Классификация основные характеристики исполнительных элементов автоматики автоматизированных систем управления Эффективность системы автоматического управления ... постоянной частоты вращения, либо при частотном управлении скоростью. В цифровых ...
  4. Товароведение непродовольственных товаров (4)

    Реферат >> Культура и искусство
    ... Полупроводниковые приборы 158 Химические источники тока 161 Основные сведения из акустики ... Звукоизлучатели 166 Усилители сигналов звуковой частоты (УСЗЧ) 170 Эквалайзеры 171 10 ...
  5. Автоматизация центрального теплового пункта города

    Курсовая работа >> Физика
    ... с точностью ± 2 об/мин для двигателя с номинальной частотой вращения 1480 ... постоянного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложением цифрового ... широкие возможности для построения систем управления c распределённой архитектурой. ...

Хочу больше похожих работ...