![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Цифровые системы автоматического управления
Основные понятия цифровых САУ Одно из самых перспективных направлений создания совершенных автоматических систем связано с применением для целей управления цифровых вычислительных машин (ЦВМ). Основные достоинства от введения ЦВМ в замкнутый контур: 1) Более высокая точность при относительно низкой стоимости. Точность непрерывных (аналоговых) САУ определяется точностью входящих в них устройств. Поэтому с увеличением точности, стоимость таких систем растет нелинейно (рисунок 2.1.1). Точность ЦСАУ определяется числом разрядов в машинном числе, поэтому точность определяется количеством оборудования и стоимость с увеличением точности растет, практически, линейно. Рисунок 2.1.1
2) Гибкость управления, т.е. алгоритм управления может быть легко изменен изменением программы, а не изменением аппаратной части как в аналоговых (непрерывных) системах. Это значительно проще и дешевле, чем изменение аппаратной части в непрерывных системах. 3) Возможность организации более сложных (адаптивных и т.п.) алгоритмов управления. 4) Возможность реализации других (вспомогательных) целей управления, улучшающих эксплуатационные свойства системы. Недостатки: 1) На процесс вычисления затрачивается определенное время, что приводит к появлению чистого запаздывания в цифровых системах. 2) В цифровых системах проявляются нелинейные свойства из-за квантования по уровню и импульсные свойства из-за квантования по времени. Перечисленные недостатки приводят к уменьшению быстродействия ЦСАУ по сравнению с аналоговыми. По характеру связи между ЦВМ и САУ их делят на автономные и не автономные. Под автономными понимают САУ (рисунок 2.1.2) в которой ЦВМ служит лишь в качестве источника входной информации, т.е. выполняет функции задающего устройства. Вычисление сигнала ошибки, цифровая коррекция динамических свойств осуществляется при этом ДВУ. ДВУ – дополнительное вычислительное устройство; ПКН – преобразователь код- напряжение (цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)); УПУ – усилительно преобразовательное устройство; ИЭ – исполнительный элемент; ОУ – объект управления; ИУ – измерительное устройство; УМ – усилитель мощности; ЦВМ – цифровая вычислительная машина;
ЧЭ – чувствительный элемент; ПНК – преобразователь код-напряжение или аналогово-цифровой преобразователь. Рисунок 2.1.2 – Структурная схема автономной системы. Если сравнение задаваемого и обрабатываемого кодов происходит в самой ЦВМ, то такая система (рисунок 2.1.3) называется неавтономной. При этом задача цифровой коррекции возлагается также на ЦВМ.
Рисунок 2.1.3 – Структурная схема неавтономной системы.
Внешне эти системы отличаются несущественно. Но они могут значительно различаться в динамических свойствах, т.к. допустимая частота квантования (период дискретности) этих систем неодинакова. Автономные ЦСАУ имеют большее быстродействие по сравнению с не автономными, у которых бортовая ЦВМ введена в замкнутый контур управления. Так как, бортовые ЦВМ решают широкий круг задач, обычно не связанных с работой данной САУ, то частота выдачи управляющих воздействий в неавтономных системах не может быть большой. Достоинство неавтономных САУ – меньшая стоимость. В ЦСАУ к квантованию по времени добавляется квантование по уровню. Рисунок 2.1.3
Обозначим через h размер одной ступени (шаг) квантования по уровню, тогда величина каждого значения решётчатой функции выходной величины цифрового звена
где k- целое число ступеней h. Сигнал в виде решетчатой функции преобразуется в непрерывный сигнал с помощью экстраполятора. Простейшим является экстраполятор нулевого порядка Э0, представляющий собой фиксатор, удерживающий выходную величину на постоянном уровне в течение периода квантования. В преобразователях напряжение – код или АЦП на выходе формируется цифровое значение равное целому числу k шагов квантования, содержащихся в аналоговом сигнале.
Остаток D h либо усекается, либо округляется до целого снизу или сверху значения У h. При усечении все биты, меньшие, чем самый младший бит, отбрасывают. D h - абсолютная ошибка квантования (шум квантования), заключается в следующих пределах:
–при округлении (2.1.3)
В цифровых системах дискретное число k кодируется и вся операция по переводу непрерывного числа в цифровое в определённой системе счисления называется кодо-импульсной модуляцией. Чем больше k и чем меньше шаг Т квантования по времени, тем точнее дискретный сигнал воспроизводит аналоговый. Но дискретное число никогда не равно аналоговому. Точность преобразования (цена младшего разряда) определяется выражением h = A /2 k, где А – диапазон изменений непрерывной переменной, k – число двоичных разрядов. При заданной статической ошибке системы e обычно принимают h = e /2. При заданных e и А можно найти требуемое число разрядов.
Например, при А=3600 и В общем случае непрерывное значение Структурная схема цифровой САУ с аналоговым входным сигналом имеет вид:
Д(z) – алгоритм вычисления ЦВМ; Рисунок 2.1.4 – Структурная схема цифровой САУ с аналоговым входным сигналом
ЦАП и АЦП условно представляют в виде нелинейных, многоуровневых характеристик, отражающих эффект квантования по уровню. Тогда структурная схема ЦСАУ с дискретным входом имеет вид: Рисунок 2.1.5 При достаточно большом числе двоичных разрядов k квантованием по уровню пренебрегают, а величину Если алгоритм вычислений D(z) имеет линейный вид, то такую цифровую систему можно свести к линейной амплитудной импульсной системе и воспользоваться математическим аппаратом линейных ИС.
Пример построения цифровых САУ ЦСАУ электропривода. Рассмотрим двухкоординатную ЦСАУ следящих электроприводов с управляемыми двигателями постоянного или переменного тока. Подобная структура может быть принята для приводов антенн радиолокационных станций, приводов артиллерийских зенитных установок и т.п. В частности, при использовании такой системы в качестве приводов артиллерийских зенитных установок (АЗУ) управляющая ЦВМ должна обеспечить работу системы в режимах автоматического слежения за целью. При этом ЦВМ выдаёт два сигнала в цифровом коде, соответствующих необходимым углам поворота платформы АЗУ по азимуту (код А) и возвышению (код В). Платформа АЗУ приводится в движение через редуктор (Р) двумя исполнительными двигателями, один из которых (Ма) перемещает платформу в азимутальной плоскости, а другой (Мв) - в плоскости возвышения (рисунок 2.2.1). Р – редуктор Рисунок 2.2.1 – двухкоординатная ЦСАУ следящих электроприводов
Каждый из двигателей одновременно воздействует на соответствующий цифровой датчик: датчик азимута (Да) и датчик возвышения (Дв). Сравнение кодов заданного и истинного значений обоих углов поворота платформы, а также выработка управляющих импульсов и сигналов коррекции производится в вычислительных устройствах ВУа и ВУв. Сигналы с выходов ВУа и ВУв поступают на усилительно-преобразовательные устройства УПУа и УПУв, управляющие исполнительными двигателями Ма и Мв.
Следящие система по углу азимута и возвышения обычно выполняются в виде автономных цифровых электроприводов. Рассмотрим структуру такого привода с асинхронным однофазным двигателем и несимметричным управлением (рисунок 2.2.2). ФСУ – фазосдвигающее устройство, ВУ – вычислительное устройство, УМ – усилитель мощности, ИМ – исполнительный механизм, ДЧ – делитель частоты, М – мотор, Г – генератор прямоугольных импульсов, УПУ – усилительно-преобразующее устройство Рисунок 2.2.2 – цифровой электропривод с асинхронным однофазным двигателем и несимметричным управлением.
УПУ и УМ выполнены на транзисторах и работают в ключевых режимах, что позволяет уменьшить массу и габариты УПУ и УМ. В ВУ сравниваются коды задающего сигнала r и код сигнала обратной связи y. Кроме сравнения кодов ВУ может решать задачи коррекции динамических свойств привода. Отличительной особенностью цифровых приводов является исключение фазосдвигающих конденсаторов, обеспечение относительно стабильного сдвига магнитных потоков в ОВ и ОУ на 90°, исключение источника питания переменного напряжения частоты f 2, при этом требуется только источник постоянного тока. При симметричном управлении в структуру вводится еще УПУ и дополнительная связь (рисунок 2.2.3). Рисунок 2.2.3 –цифровой электропривод с асинхронным однофазным двигателем и симметричным управлением.
При несимметричном управлении U ов = const; U оу = var, а при симметричном оба напряжения варьируются. Достоинства симметричного управления состоят в лучших энергетических характеристиках приводов, т.е. больше КПД, меньше потери энергии и т.д.; что особенно характерно для следящих электроприводов, работающих в повторно кратковременных режимах. Достоинством несимметричного управления является больший вращающий момент в номинальном режиме и более линейные механические характеристики. Достоинства цифровых приводов по сравнению с непрерывными: 1) Исключение фазосдвигающегого конденсатора С, имеющего большую массу и габариты. 2) Можно использовать источник электроэнергии постоянного тока. УПУ и УМ работают в импульсном режиме. 3) Постоянный фазовый сдвиг 90 град. между обмоткой управления и обмоткой возбуждения, что увеличивает мощность привода.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-20; просмотров: 1039; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.116.37.228 (0.018 с.) |