ПРИНЦИПИ УПРАВЛІННЯ В ЕЛЕКТРОПРИВОДІ

Електропривод як керована електромеханічна система

Під управлінням в електроприводі слід розуміти таку організацію перетворення електричної енергії в механічну, при якій забезпечується необхідний закон зміни в часі регульованих координат і, отже, реалізується необхідний алгоритм функціонування електроприводу і обслуговується їм технологічної установки. Управління по основній регульованою координаті називається одновимірним, а за кількома - багатовимірним.

Об'єкти управління в електроприводі - це сукупність елементів, що входять в силовий канал електроприводу: електричний, електромеханічний, механічний перетворювачі і робочий орган. Ці елементи можуть бути представлені моделями в змінних вхід-вихід або структурними схемами. Всі вхідні впливу можна розділити на дві групи: керуючі і впливи, закони зміни яких визначаються зовнішніми факторами (момент навантаження на валу ( ), напруга мережі живлення ( ) і т. Д.). Процесом управління називається процес формування керуючих впливів на об'єкт управління для реалізації необхідного закону зміни вихідних регульованих координат, а пристроєм управління - сукупність технічних засобів, що забезпечують процес управління [2].

У загальному випадку пристрій управління забезпечує прийом команд (запуск, зупинка процесу управління та ін.) І уставок регульованих координат, званих далі задають впливами, від системи управління більш високого рівня і (або) від людини-оператора (рис. 6.1) і здійснює в відповідно до цих "вказівками" процес управління. Якщо всі функції управління виконуються без участі людини-оператора, управління називається автоматичним, а електропривод з таким керуючим пристроєм - автоматизованим.

Сукупність усіх елементів інформаційного каналу, що беруть участь в процесі управління, назвемо системою управління електроприводу (рис. 6.1). Вона складається з пристрою управління, пристрої введення команд оператора, пристрої виведення інформації про стан приводу і технологічного процесу для контролю і прийняття оператором управлінських рішень, інформаційно-вимірювальної системи і схем сполучення (інтерфейсу) пристрої управління з вищепереліченими пристроями.

Загальна структура системи керування електроприводом

Мал. 6.1. Загальна структура системи керування електроприводом

Інформаційно-вимірювальна система (ІВС) може включати в себе: датчики параметрів мережі (напруги, частоти і ін.); датчики електричних змінних всередині і на вихідних затискачах електричних перетворювачів (напруги, струму, потужності та ін.); датчики електричних і електромагнітних величин, що характеризують стан електромеханічного перетворювача (напруги, струму, потоку і т. д.); датчики механічних змінних на валу двигуна і

(Або) робочого органу (швидкості, положення, прискорення, моменту, зусилля); датчики параметрів технологічного процесу (температури, тиску, витрати і т. д.). Датчиками є пристрої, що забезпечують перетворення величин фізичних змінних в електричний сигнал. Ідеальний датчик забезпечує лінійність перетворення у всьому діапазоні вимірюваних змінних.

Отже, пристрій управління на основі інформації про значення задають впливів і інформації, що надходить з об'єкта управління через ІВС про фактичні значення координат, виробляє керуючі впливи на об'єкт управління. ІВС знаходиться на кордоні між силовим і інформаційним каналами електроприводу, тому вона, з одного боку, належить до системи управління, а з іншого, - до об'єкта управління. Класичне зображення електроприводу як системи, прийняте в теорії автоматичного управління показано на рис. 6.2.

Електропривод як система

Мал. 6.2. Електропривод як система

Терміни "система керування електроприводом" і "система управління електроприводами" будемо використовувати для позначення систем управління більш високого рівня, що відносяться вже не до окремого електроприводу, а до технологічної установки в цілому. По відношенню до системи управління такої установки електропривод є підсистемою. Так, система управління металорізального верстата управляє декількома підсистемами: приводом головного руху, подачі, допоміжним обладнанням (насосом для подачі в зону обробки охолоджуючої рідини, пристроями автоматичної зміни інструменту та ін.).

У складі окремого електроприводу завжди можна виділити підсистеми управління нижчого рівня, наприклад підсистему управління тиристорного перетворювача, яка, в свою чергу, містить підсистеми ще більш низького рівня управління, наприклад підсистему управління тиристорного ключа (рис. 6.3).

Ієрархія управління в електроприводі по системі "перетворювач - двигун"

Мал. 6.3. Ієрархія управління в електроприводі по системі "перетворювач - двигун"

Принцип організації багаторівневих ієрархічних систем управління ілюструє рис. 6.4. Всі системи нижчого рівня для системи управління верхнього рівня розглядаються як об'єкти управління третього рівня, які виробляють керуючі впливу для п підсистем (ПС) другого рівня, пристрій управління другого рівня - для до підсистем першого рівня і т. Д. У кожній підсистемі можуть бути свої локальні І ІС. Деякі датчики (штрихові лінії на рис. 6.4) Moiyr використовуватися системами управління різних рівнів одночасно.

Принцип організації багаторівневих систем управління

Мал. 6.4. Принцип організації багаторівневих систем управління

Електропривод як виріб завжди поставляється з вбудованим пристроєм управління, яке надає йому певні властивості. При цьому управління електроприводом може зводитися лише до формування в тій чи іншій формі задає впливу від системи верхнього рівня, наприклад уставки швидкості або положення. Все остатьние операції управління з відтворення заданого значення регульованої координати будуть виконуватися автоматично пристроєм управління електроприводу.

Залежно від кількості каналів передачі інформації між пристроєм управління і об'єктом управління все системи управління діляться на два великі класи: розімкнуті і замкнуті. У розімкнутих системах алгоритм управління реалізується керуючим пристроєм без наявності будь-якої інформації про поточний стан об'єкта управління, і існує тільки один канал передачі інформації - керуючих впливів від контрольних пристроїв до об'єкту управління. Таким чином, в розімкнутих системах відсутній контроль за фактичним зміною регульованих координат. Такі системи можна успішно застосовувати для регулювання швидкості робочого органа при невисоких вимогах до точності і діапазону регулювання швидкості.

Діапазон застосування розімкнутих систем управління надзвичайно широкий: від найпростіших схем автоматизації пуску, реверса і гальмування в нерегульованому приводі до складних мікропроцесорних систем управління. В останньому випадку алгоритм управління будується на основі рішення в реальному часі рівнянь динаміки електроприводу з метою отримання для будь-якого бажаного закону зміни регульованої координати у (1) необхідного закону зміни керуючого впливу u (t). Таке управління отримало назву управління по моделі. Крім того, якщо на нижньому рівні завдання управління вирішені якісно, то система управління верхнього рівня може працювати по розімкнутої схемою, "довіряючи" системам нижнього рівня і не контролюючи їх. У найпростішому випадку вона може лише запускати автономно працюючі системи нижнього рівня.

Головний недолік розімкнутих систем - управління "наосліп". Пристрій управління може продовжувати виконувати свої функції навіть тоді, коли відбулася відмова у виконавчому механізмі, наприклад, вийшов з ладу двигун або перетворювач.

Підвищити якість роботи і надійність системи управління можна, забезпечивши її своєрідними "органами почуттів" - датчиками, точніше, інформаційно-вимірювальною системою (ІНС), додавши канал передачі інформації до пристрою управління, т. Е. Запровадивши зворотний зв'язок (див. Рис. 6.1 , 6.2, 6.4). Такі системи управління називаються замкнутими.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >