Схема электрического привода с использованием микропроцес­сора

Схема электрического привода с использованием микропроцес­сора - student2.ru

Рассмотрим схему ЭП с двигателем постоянного тока [19] для регулирования положения исполнительного органа робототехни-ческого устройства с использованием микропроцессорного управ­ления (рис. 11.29, а). Этот ЭП должен обеспечивать перемещение и точное позиционирование исполнительного органа робота в соот­ветствии с диаграммой, приведенной на рис. 3.3, для чего в нем ис­пользуется обратная связь по положению. Для обеспечения высо­кой точности позиционирования в ЭП осуществляется также регу­лирование тока (момента) и скорости ДПТ.

Схема, приведенная на рис. 11.29, а, является характерным приме­ром выполнения подобных схем с применением как аналоговых, так и цифровых узлов и устройств управления. Такие схемы, получившие на­звание цифроаналоговых, существенно улучшают характеристики ЭП.

Силовая часть ЭП включает в себя трехфазный мостовой ревер­сивный тиристорный преобразователь 777, питаемый от трансфор­матора ТР. Схема управления построена по принципу подчинен­ного регулирования координат.

Регулирование тока производится аналоговым пропорциональ­но-интегральным регулятором тока РТ, на вход которого поступа­ют сигнал обратной связи по току от датчика тока ДТ и сигнал за­дания тока U , с выхода регулятора скорости.

Аналоговый пропорциональный регулятор скорости PC форми­рует сигнал задания тока U на основе своего задающего сигнала U , поступающего на него с внешнего контура положения, и сигна­ла обратной связи по скорости, вырабатываемого тахогенератором ТГ. Стабилитроны VD1 и VD2 ограничивают сигнал на выходе PC, т.е. обеспечивают ограничение тока и момента двигателя.

Регулирование положения осуществляется с помощью микропро­цессорной системы, включающей в себя микропроцессор МП, уст­ройства памяти ОЗУ и ПЗУ, устройства сопряжения УС1... УСЗ, циф­ровой датчик положения ДП и цифроаналоговый преобразователь ЦАП. Сигнал задания положения S3n поступает (задается) с терми­нала Т, подключаемого к микропроцессорной системе через УСЗ.

Работа цифрового регулятора положения на основе микропро­цессорной системы может основываться на одном из двух принци­пов. Первый из них предусматривает реализацию статической ха­рактеристики регулятора в виде параболы, которая обеспечивает оптимальный график движения ЭП, показанный на рис. 3.3. Такой регулятор можно реализовать программным путем, записав в ПЗУ эту нелинейную характеристику.

Второй принцип работы РП основывается на вычислении момен­та начала торможения ЭП, что также позволяет получить показанные на рис. 3.3 кривые движения. Рассмотрим этот способ подробнее.

Реализация способа основана на том, что при известных уста­новившейся скорости со ст и ускорении а = (М - Mc)/J, где / - мо­мент инерции ЭП, могут быть рассчитаны время /т и путь Sr на уча­стке торможения ЭП в конце отработки заданного перемещения S по следующим формулам:

Схема электрического привода с использованием микропроцес­сора - student2.ru

Алгоритм работы микропроцессорной системы при выработке сигнала на торможение приведен на рис. 11.29, б. Для его реализа­ции в микропроцессорную систему вводятся данные по величинам to , a, S и сигнал датчика положения Sп , пропорциональный текущему положению вала двигателя и исполнительного органа. Мик­ропроцессорная система производит вычисление по (11.14) вели­чин tT и Sзп и разности S1 = Sзп - Sт, Затем сопоставляется значение разности S1 с сигналом датчика положения Sn. Как только S] станет равной Sn, от микропроцессорной системы выдается команда на тор­можение ЭП, начинается отсчет выдержки времени tT и по истече­нии этого времени выработается команда на его отключение.

9. Замкнутая схема управления асинхронного ЭП, выполненного по системе «тиристорный регулятор напряжения - двигатель» (ТРН-АД)

Схема электрического привода с использованием микропроцес­сора - student2.ru

Рассмотрим схему регулирования скорости АД с контактными коль­цами и обратной связью по скорости (рис. 11.30, а). В этой схеме между сетью и статором АД включен тиристорный регулятор на­пряжения ТРН, силовую часть которого образуют три пары соеди­ненных встречно-параллельно тиристоров VS1... VS6. Управляющие электроды тиристоров подсоединены к выходам СИФУ, которая распределяет управляющие импульсы на все тиристоры и осуще­ствляет их сдвиг в зависимости от входного сигнала управления U,. К валу двигателя для реализации обратной связи по скорости под­соединен тахогенератор ТГ, ЭДС которого Етг сравнивается с за­дающим напряжением скорости U ., снимаемым с задающего потенциометра ЗП. Эти напряжения действуют навстречу друг другу и их разность образует сигнал управления

Схема электрического привода с использованием микропроцес­сора - student2.ru

который поступает на вход СИФУ. При увеличении этого сигнала угол управления тиристорами уменьшается, а подаваемое на дви­гатель напряжение увеличивается, и наоборот. Важно отметить, что при снижении скорости АД в цепи ротора выделяются потери мощ­ности (потери скольжения), которые вызывают его дополнитель­ный нагрев и снижают экономичность работы ЭП. Для облегчения теплового режима при работе двигателя на пониженных скоростях в цепь его ротора включается добавочный резистор R2 , наличие кото­рого позволяет также расширить диапазон регулирования скорости.

Рассмотрим работу ЭП при изменении момента нагрузки Мс на валу двигателя и постоянном сигнале задания скорости /7зс2. Допу­стим, что в исходном положении АД работал в точке / с моментом нагрузки Мс1 (см. рис. 11.30,6), а затем произошло его увеличение до значения Л/,. В этом случае скорость начнет снижаться и соот­ветственно начнет уменьшаться ЭДС тахогенератора Етг, что вы­зовет согласно (11.15) увеличение напряжения управления U и уменьшение угла управления тиристорами, а значит, приведет к уве­личению подаваемого на АД напряжения. Момент АД будет увели­чиваться и в точке 2 сравняется с моментом нагрузки M.v Таким образом, увеличение момента нагрузки приводит к небольшому сни­жению скорости АД, или, другими словами, его характеристики становятся жесткими. При уменьшении момента нагрузки Мс будет автоматически происходить снижение напряжения на АД, т.е. его скорость вращения будет поддерживаться на заданном уровне.

Изменяя с помощью потенциометра ЗП значение задающего на­пряжения скорости U , можно получить ряд механических харак­теристик электропривода с относительно высокой жесткостью и не­обходимой перегрузочной способностью АД.


Наши рекомендации