Система управления электроприводами

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Принципы построения систем управления электроприводами

1.1 Основные понятия и определение СУЭП

Совокупность машин и технических средств можно представить как некоторую техническую систему, взаимодействующую с внешней средой, которая оказывает на техническую систему как произвольные, так и организованные воздействия. Если при наличии произвольных воздействий техническая система не может правильно функционировать, то возникает необходимость в управлении, заключающемся в сказании на систему таких специальных воздействий извне, которые обеспечивали бы желаемый процесс в технической системе. Типичный пример технической системы - система управления электроприводом.

Системой управления электроприводом (СУЭП) - называется совокупность объекта управления и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих друг с другом, а также с внешней средой.

Объект управления (ОУ) - устройство или совокупность устройств, осуществляющее технический процесс, который нуждается в оказании специально организованных воздействия извне для выполнения заданной цели управления. Объектом управления в СУЭП является электрический двигатель постоянного или переменного тока совместно с некотором рабочие механизмом, скорость вращения которого при изменении, например, момента статического сопротивления на его валу необходимо поддерживать постоянной или изменять по заданному закону.

Автоматическое управляющее устройство (АУУ) - устройство, вырабатывающее такое управляющее воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту управления, которое обеспечивает достижение заданной цели управления. АУУ часто называют регулятором.

Задающее воздействие - x(t) воздействие на входе СУЭП, предусмотренное целью управления. Это воздействие преобразуется системой и передается на ее выход. Физическая природа задающего воздействия может быть различной - напряжение, угол поворота, угловая скорость вращения и т.п.

Возмущающее воздействие (помехи) f(t) - воздействие, приложенное к какому-либо устройству системы, нарушающее нормальное её функционирование. Примером могут служить шумы ?(t) в электронных элементах АУУ, а также изменяющаяся во времени нагрузка f(t) в объекте управления. Например, изменение момента статического сопротивления на валу электрического двигателя.

Воздействия, которыми отдельные элементы системы обмениваются между собой, называются внутренними, к ним относятся:

* управляющее воздействие U(t) - воздействие, вырабатываемое АУУ и прикладываемое к объекту управления;

* управляемое воздействие (регулируемая переменна) y(t) - переменная на выходе объекта управления, желаемое изменение которой предусматривается целью управления (например, поддержание постоянной скорости вращения двигателя);

* контрольное воздействие h(t) - воздействие АУУ на объект управления; в качестве одного из конкретных воздействий используется регулируемая переменная h(t)=y(t)

Назначение СУЭП обычно состоит в том, чтобы обеспечить соответствие между регулируемой выходной переменкой у(t) и задающим воздействием x(t). В большинстве СУЭП управляющее воздействие вырабатывается путем сравнения y(t) и x(t), т.е. в них осуществляется управление по отклонению о(t)=x(t) - y(t).

1.2 Классификация СУЭП по назначению

В соответствии с алгоритмом функционирования, под которым понимают совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технического процесса, все СУЭП по назначению делятся на следующие основные классы: системы стабилизации, системы программного управлении и следящие системы.

Стабилизирующей СУЭП - называется автоматическая система, алгоритм функционирование которой содержит предписание поддерживать регулируемую переменную y(t) на постоянном уровне:

y(t)=x0, x0=const.

В системе программного управления имеется специальное программное устройство, которое формирует заданный закон изменения программы

Примерами следящих приводов служат приводы управления положением различных рабочих механизмов.

Алгоритм управления определяет совокупность выходных воздействий автоматического управляющего устройстве и способ образования им ответствующего управляющего воздействия.

По алгоритму управления СУЭП можно разделить на следующие основные группы:

* разомкнутые

* замкнутые

* комбинированные.

Разомкнутой СУЭП - (система без обратной связи) называется такая система, в которой управление формируется в зависимости только от внешних воздействий.

В стабилизирующих СУЭП задающее воздействие является постоянной величиной:

Предположим, что отклонение регулируемой величины от заданного значения x0 происходит, в основном, вследствие наличия возмущения например изменения момента сопротивления на валу исполнительного двигателя. В этом случае при управлении по разомкнутому циклу выполняется возмущающего воздействия такое его преобразование в автоматическом управляющем устройстве, которое обеспечивает компенсацию его влияния на регулируемую переменную.

Примером СУЭП с принципом управления по возмущению может служить система стабилизации угловой скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, нагрузкой для которого является связанный с валом двигателя рабочий механизм РМ. Потенциометр Пз здесь играет роль задающего устройства. Напряжение, пропорциональное желаемому заданному значению скорости рабочего механизма, - коэффициент пропорциональности), снимается с движка этого потенциометра и является задающим воздействием (уставкой). Связь по основному возмущающему воздействию - моменту статического сопротивления (моменту нагрузки) реализована с помощью моментной муфты ММ и усилителя постоянного тока УПТ (операционного усилителя ОУ). Моментная муфта выполняет функцию измерительного элемента возмущающего воздействия; выходное напряжение муфты, снимаемое с движка потенциометра, пропорционально моменту нагрузки Мс,

Uм=КмМс,

где Км - коэффициент усиления муфты. Напряжения Uм и Uз, суммируются с помощью сопротивлений Rвх и Rм на входе операционного усилителя и усиливаются. Таким образом, операционный усилитель выполняет функции сумматора и усилителя напряжения. Тиристорный преобразователь ТП состоит из управляемого выпрямителя, преобразующего переменное напряжение в постоянное, и системы импульсно-фазового управления СИФУ, формирующей последовательность импульсов, поступающих на управляющие электроды выпрямителя; он выполняет функцию усилителя мощности. Входное напряжение тиристорного преобразователя Uтп является управляющим воздействием, его зависимость от заданного значения скорости ?з и основного возмущающего воздействия Мс определяет алгоритм управления разомкнутой системы:

К объекту управления обычно относят неизменяемую с точки зрения реализации различных алгоритмов управления часть СУЭП. Для рассматриваемого примера объект управления состоит из тиристорного преобразователя и двигателя совместно с рабочим механизмом, а автоматическое управляющее устройство составляют элементы, реализующие алгоритм управления задающий потенциометр, моментная муфта и усилитель постоянного тока.

В системе без связи по возмущению напряжение Uд на входе двигателя определяется лишь задающим напряжением Uз снимаемым с потенциометра Пз. При увеличении Мс оно остается постоянным, поэтому скорость вращения двигателя с увеличением Мс уменьшается. При наличии связи по возмущению Пз с возрастанием Мс увеличивается Uс, и суммарное напряжение тиристорного преобразователя Uтл возрастает, что при соответствующей настройке муфты может обеспечить компенсацию влияния Мс и, следовательно, независимость скорости вращения двигателя от основного возмущающего воздействия на объект управления - изменения момента нагрузки.

Степень компенсации влияния возмущающего воздействия зависит от точности знания характеристик объекта и измерения возмущающего воздействия. Поэтому принцип управления по возмущению можно применять в тех случаях, когда известны характеристики объекта и имеется возможность измерения основных возмущающих воздействий. Однако для большинства технических устройств количество внешних воздействий, влияющих на процесс, велико и большая честь из них недоступна измерению. Кроме того, в процессе эксплуатации изменяются характеристики объекта, что при неизменной настройке параметров компенсационного канала приводит к отклонению управляемой переменной от ее заданного значения. Поэтому возможности систем с компенсацией, не содержащих обратных связей, весьма ограничены, они не могут для многих технических устройств обеспечить требуемую точность управления или даже вообще неработоспособны. Необходимое протекание процессов управления в общем случае возможно лишь в системах с обратной связью.

В соответствии с алгоритмом управления автоматическое управляющее устройство должно содержать элемент сравнения ЭС, определяющий отклонение; цепи управления (на входе управляющего устройства - УУ), реализующие закон управления по отклонению. Для реализации принципа управления по отклонению при любой физической природе управляемой переменной (скорость, угол поворота, напряжение и т.д.) необходимо прежде всего непрерывно (или дискретно) измерять ее отклонение от желаемого значения. В большинстве случаев выходной переменной измерительного устройства является напряжение, пропорциональное в зоне линейности измерителя отклонении: Для того чтобы подчеркнуть функционирование замкнутой СУЭП, построенной по принципу отклонения в измерительном устройстве, обычно условно выделяют элемент сравнения ЭС, определяющий разность, и измеритель рассогласовании P, преобразующий в напряжение. Напряжение усиливается по уровню в усилителе напряжения УН и по мощности в усилителе мощности УМ. Коэффициент усиления по мощности определяют как отношение мощности на выходе устройства к мощности на его входе.

С точки зрения преобразования сигналов в СУЭП усилители напряжения и мощности характеризуется на линейном участке их статической характеристики коэффициентами усиления по напряжению. Напряжение с выхода усилителя мощности поступает на вход исполнительного устройстве ИУ, в электромеханических СУЭП - обычно двигателя постоянного или переменного тока, с помощью которого осуществляется управление скоростью или положением рабочего механизма РМ.

Характерной особенностью замкнутых СУЭП является наличие обратной связи с выхода системы на ее вход. Указанная обратная связь называется главной, или основной, обратной связью в отличие от вспомогательных обратных связей, вводимых в систему для улучшения ее динамических свойств.

Рассмотрим работу следящего привода. При идентичном положении командной и исполнительной осей привода угол рассогласования между ними равен нулю. Также равны нулю напряжения и, т.е. двигатель и вся система находятся в покое. Повернем теперь командную ось на некоторый угол. В результате этого возникнут угол рассогласования и пропорциональные ему напряжения. Под воздействием напряжения двигатель начнет вращаться и через редуктор будет поворачивать исполнительную ось и движок потенциометра Пвых в сторону уменьшения угла рассогласования до тех пор, пока этот угол не станет равным нулю. При повороте командной оси в другую сторону меняется полярность напряжения, прикладываемого к двигателю, и, следовательно, направление его вращения. Если угловое положение командной оси изменяется во времени по произвольному закону, то и угловое положение исполнительной оси также будет изменяться по тому же закону.

Следует отметить, что направление вращения двигателя будет совпадать со знаком угла рассогласования только в том случае, когда обратная связь от двигателя к исполнительной оси движку потенциометра Пвых будет отрицательной. Если же при вращении двигателя угол рассогласования возрастает, то это означает, что обратная связь положительна. Для того чтобы сделать ее отрицательной, необходимо поменять полярность напряжения, прикладываемого к двигателю.

Существенная особенность замкнутой СУЭП, в отличие от разомкнутой, состоит в том, что изменение управляющего воздействия происходит вне зависимости от физической природы причин, которые обусловило появление отклонения: изменение как внешних воздействий (задающего и возмущающих), так и параметров объекта управления. Вместе с тем в системах управления по отклонению в связи с наличием основной обратной связи возможно возникновение длительных переходных процессов с недопустимо большими отклонениями управляемой переменной от заданного значения или даже незатухающих колебании. Поэтому прежде всего необходимо обеспечить устойчивость замкнутой системы и требуемое качество протекания переходных процессов.

Принцип управления по отклонению является основой построения СУЭП различного назначения. Первыми промышленными системами с принципом управления по отклонению были поплавковый регулятор в котле паровой машины, построенный в 1765 г. выдающимся русским механиком И.И. Ползуновым, и центробежный регулятор скорости паровой машины, на который в 1764 г. получил патент английский механик Дж. Уатт.

Комбинированные СУЭП - Комбинированной (или разомкнуто-замкнутой) системой управления электроприводом называется такая система, в которой управление формируется в зависимости как от отклонения так и от внешних воздействий.

Комбинированные системы различаются по виду используемых внешних воздействий на системы с разомкнутой цепью управления по возмущающему воздействию и системы с разомкнутой цепью управления по задающему воздействию.

В комбинированной системе по возмущению управление зависит не только от отклонения, но и от возмущения. При соответствующем выборе управляющего устройства непосредственное влияние основного возмущения на объект управления нейтрализуется каналом компенсации. Выполнение условий компенсации физически означает подавление воздействия возмущения на объект с помощью разомкнутого компенсационного канала, создающего равный и противоположно направленный относительно выходной координаты сигнал. Воздействие остальных менее существенных и непосредственно не намеряемых помех в известной степени подавляется замкнутым контуром, в котором управляющее устройство формирует составляющую, пропорциональную отклонению.

Примером комбинированной СУЭП может служить схема стабилизации скорости вращения двигателя, представляющая собой сочетание. Компенсационная связь в полной системе по основному возмущению осуществляется с помощью моментной муфты ММ (разомкнутая цепь), в основная обратная связь - с помощью тахогенератора ТГ (замкнутая цепь). С учетом формул получим следующий простейший алгоритм управления для комбинированной по возмущения системы стабилизации скорости.

В комбинированной системе по задающему воздействие управление содержит дополнительную составляющую, вырабатываемую управляющим устройством разомкнутой цепи, которое измеряет задающее воздействие и непосредственно, помимо цепи обратной связи, управляет объектом, осуществляя грубое согласование выходной величины у(t) c входной x(t). Ошибки, возникающие при управлении по разомкнутому циклу, измеряется и преобразуются в управляющее напряжение для управления объектом по замкнутому циклу. Достижение более, высокой точности воспроизведения быстроизменяющегося задающего воздействия x(t) здесь обусловлено совместной работой грубой разомкнутой и сравнительно более точной замкнутой системы управления.

Если в рассмотренной системе на объект действует интенсивная помеха, которая обусловливает наличие значительной составляющей ошибки по помехе, то возникает необходимость создания дополнительной разомкнутой цепи управления по возмущению. При этом воздействие выходного напряжения управляющего устройства может существенно компенсировать влияние основного возмущения на выходную переменную. В комбинированной системе в этом случае управляющее воздействие реализует алгоритм управления.

В комбинированных системах сочетаются преимущества системы с управлением по отклонению и по возмущению, однако они более сложны для технической реализации по сравнению с замкнутыми системами, поскольку требуют создания дополнительных разомкнутых цепей управления.

Итерационные СУЭП. В комбинированной системе оба канала управления, как разомкнутый, так и замкнутый, воздействуют на одно и то же исполнительное устройство, что не позволяет при форсированном изменении управления развивать соответствуйте скорости и ускорения электропривода, а наличие инерционности в нем приводит к запаздывании в передаче управляющих воздействий. Эти обстоятельства не всегда позволяют реализовать желаемое изменение управляемой переменной особенности при быстроизменяющемся заданием воздействии и интенсивных некомпенсируемых помехах как на объект управления, так и на управляющие устройства разомкнутого и замкнутого каналов. Дальнейшее повышение точности может быть достигнуто с помощью многоканальных итерационных систем управления электроприводом, в которых процесс воспроизведения задающего воздействия осуществляется последовательными приближениями реализуемыми соответствующими каналами.

Благодаря тому, что каждый последующий канал компенсирует ошибки предшествующих, применение итерационных следящих приводов позволяет достичь высокой точности воспроизведения быстроизменяющегося задающего воздействия при наличии помех. Однако ее реализация оказывается технически более сложной, поскольку здесь необходимо иметь несколько исполнительных и управлявших устройств.

2. Расчет параметров СПР

2.1 Расчет параметров ЭП и построение статичных и энергетических характеристик

Связь между электрической и магнитной энергией с одной стороны и механической с другой, характеризуется зависимостью развиваемого двигателем электромагнитного момента от его угловой скорости, называемой электромеханической характеристикой двигателя. Механические характеристики принято делить на статические и динамические.

Статическая механическая характеристика представляет собой геометрическое место точек равновесия системы двигатель-нагрузка и выражает связь между установившимися значениями скорости и момента двигателя. Статические характеристики не учитывают влияние запаса энергии магнитного поля двигателя на его момент. С помощью этих характеристик можно проанализировать только механические переходные процессы.

Динамическая механическая характеристика выражает действительную связь между мгновенными значениями момента и скорости двигателя в процессе его перехода из одного равновесного состояния в другое с учетом изменения энергии электромагнитного поля. Такие характеристики отражают реальные электромеханические переходные процессы и позволяют анализировать влияние на них электромагнитных явлений.

Статическая характеристика двигателя - это изменение установившейся скорости вращения двигателя при изменении тока якоря Iя (электромеханическая характеристика) или нагрузки Мс (механическая характеристика).

Для построения механической характеристики ДПТ НВ, достаточно знать лишь две ее точки, поскольку все механические характеристики представляют собой прямые линии. Для построения естественной характеристики удобно производить по точкам, одна из которых соответствует электромагнитному моменту двигателя и номинальной скорости, а другая скорости идеального холостого хода.

Таким образом получают естественную электромеханическую характеристику. Искусственные электромеханические характеристики получают при изменении Uc, Rя и кF.

Определим номинальную скорость вращения якоря выходя из значения взятого из каталога:

Принимаем. Тогда:

RУ=0,75 =48 (Ом).

Момент инерции для машины постоянного тока составляет:

J=1.5. 10-4. (MH) 1.5;

J=1.5. 10-4. (9,8) 1,5 =4,6. 10-4 (кг. м2).

Номинальный магнитный поток двигателя:

kФН=(27-0,3.48)/272,13=0,046 (Вб).

Электромеханическая постоянная времени цепи:

К основным энергетическим показателям работы электроприводов относятся потери мощности, потери энергии, КПД. КПД - это характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.

Исходя из выше представленных выражений, построим энергетические характеристики исследуемого двигателя:

2.2 Построение математической модели ДПТ

Определим параметры электропривода лабораторного стенда для исследования системы управления ЭП, построенный с использованием микродвигателей типа ДПМ-30-Н2 (Вт; В; Мн = 10 мНм; А; об/мин), с помощью System Identification Toolbox (SIT) программного пакета MatLab

Итоговые параметры двигателя - паспортные, определённые экспериментально и рассчитанные:

Сопротивления: Re=48;

Поток возбуждения: kFn=0.046;

Момент инерции двигателя: J=0.0000015;

Постоянные времени: Te=0,00076;

2.3 Расчет контура тока

Для управления сложными технологическими комплексами и электроприводами промышленных установок широко используют многоконтурные системы с несколькими обратными связями с промежуточными переменными. Наиболее распространенные в современном регулируемом электроприводе так называемые системы подчиненного регулирования.

Система подчиненного регулирования представляет собой многоконтурную систему с каскадным включением регуляторов (рис.). Число регуляторов и контуров регулирования в такой системе равно числу величин, подлежащих регулированию. Название системы объясняется тем, что выходной сигнал регулятора, который включен в внешнего контура, является задающим для регулятора, который включен в внутреннего контура, то есть один регулятор подчинен другому.

Настройка многоконтурной СПР (расчет и выбор элементов последовательных корректирующих цепей, то есть выбор типа регулятора и расчет его параметров) достигается последовательной оптимизацией контуров системы, начиная с внутренней и заканчивая внешним.

Под оптимизацией понимают такую настройку контура, которое наилучшим образом отвечает поставленным требованиям. Основное требование к динамике системы - отклонение регулируемой величины от заданного значения должны устраняться регулятором за кратчайшее время и с минимальным перерегулирования. В реальных системах эти два требования обычно вступают в противоречие.

Технически оптимальным переходным процессом считается такой процесс, при котором время изменения регулируемой величины от нуля до установившегося значения был бы минимально возможным при перерегулирования, не превышало бы допустимое значение. Такой переходной процесс при ступенчатой изменении влияния, задаваемым является компромиссным между процессом более быстрым, но с большим перерегулирования, и процессом с меньшим перерегулирования, но более медленным. Такие настройки получили название модульный оптимум (МО).

При необходимости сведения к нулю статической погрешности в контуре с объектом в виде интегрирующей звена (повышения астатизма) может быть достигнуто путем использования ПИ-регулятора вместо пропорционального, то есть путем настройки на симметричный оптимум (СО).

Коэффициенты, необходимые для расчета параметров модели двухконтурной системы подчиненного регулирования:

- стала часу ТП, с;

- коэффициент передачи датчика тока:

- максимально допустимое значение тока якорной цепи,

- коэффициент передачи датчика скорости:

- скорость идеального холостого ходу.

- постоянные времени датчиков тока и скорости, обусловленные наличием фильтрующих компонентов: с.

При настройке на МО в данную систему необходимо ввести регулятор тока и обеспечить структурную компенсацию элементов цепи обратной связи путем введения компенсационного элемента (kдс) последовательно в контур регулирования.

Расчет регуляторов тока с учетом реакции е.р.с. осуществляется следующим образом:

Передаточная функция разомкнутого контура, оптимизированного по МО имеет вид:

При настройке контура тока на МО:

Передаточная функция контура тока:

де - малая некомпенсированая постоянная времени контура тока:

(ПИИ2 - регулятор тока)

Находим передаточную функцию регулятора:

где - коэффициент передачи РТ

- постоянная времени интегральной составляющей РТ,

2.3 Расчет контура скорости

* рассчитываются параметры регулятора внешнего контура.

Передаточная функция контура скорости:

При настройке контура скорости на СО:

(ПІ - регулятор скорости)

Передаточная функция регулятора скорости при настройке контура на СО:

- постоянная времени интегральной составляющей РС.

Экспериментальные характеристики скорости в подчиненной системе при при Uз=5 Мс=0,005; Uз=7 Мс=0,005

3. Построение СПР ДПТ в программном пакете LabView

3.1 Описание программного пакету LabView

LabVIEW - среда разработки прикладных программ, в которой используется язык графического программирования G и не требуется написания текстов программ. Среда LabVIEW дает огромные возможности как для вычислительных работ, так и - главным образом - для построения приборов, позволяющих проводить измерения физических величин в реальных установках, лабораторных или промышленных, и осуществлять управление этими установками.

Программа, написанная в среде LabVIEW, называется виртуальным прибором (ВП) (VI - virtual instrument). Внешнее графическое представление и функции ВП имитируют работу реальных физических приборов. LabVIEW содержит полный набор приборов для сбора, анализа, представления и хранения данных. Источником кода виртуального инструмента служит блок-схема программируемой задачи.

Программная реализация виртуальных приборов использует в своей работе принципы иерархичности и модульности. Виртуальный прибор, содержащийся в составе другого виртуального прибора, называется прибором-подпрограммой (SubVI).

Вход в среду LabVIEW

При запуске LabVIEW появляется диалоговое окно. В верхней части окна находится панель меню со стандартными пунктами: File, Edit (редактирование), Tools (инструменты), Help (помощь).

Главное меню

Главное меню в верхней части окна ВП содержит пункты общие с другими приложениями, такие как Open, Save, Copy, Paste, а также специфические пункты меню LabVIEW. Некоторые из них содержат сведения о «горячих» клавишах вызова этих пунктов. Меню появляется в верхней части экрана.

*Пункт меню File используется для открытия, закрытия, сохранения и печати ВП.

*Пункт меню Edit используется для поиска и внесения изменений в компоненты ВП.

*Пункт меню Operate используется для запуска, прерывания выполнения и изменения других опций ВП.

*Пункт меню Tools используется для связи с приборами и DAQ устройствами, сравнения ВП, формирования приложений и конфигурации LabVIEW.

*Пункт меню Browse используется для перемещения по ВП и его иерархии.

*Пункт меню Window используется для отображения окон LabVIEW и палитр.

*Пункт меню Help используется для получения информации о палитрах, меню, инструментах, ВП и функциях, для получения пошаговой инструкции использования LabVIEW и информации о компьютерной памяти.

Палитра инструментов

Создавать, редактировать и отлаживать ВП можно с помощью Tools Palette (Палитры инструментов). Термин инструмент подразумевает специальный операционный режим курсора мыши. При выборе определенною инструмента значок курсора изменяется на значок данного инструмента. Палитра инструментов вызывается через пункт главного меню Window > Show Tools Palette. Палитру инструментов можно разметать в любой области рабочего пространства блок-диаграммы и лицевой панели.

Если включен автоматический выбор инструмента, то при наведении курсора на объект лицевой панели или блок-диаграммы автоматически выбирается соответствующий инструмент из палитры Tools (Инструментов). Автоматический выбор инструментов включается нажатием на кнопку Automatic Tool Selection палитры Tools (Инструментов) или нажатием клавиш Shift+Tab.

Инструмент УПРАВЛЕНИЕ используется для изменения значения элементов управления или ввода текста. При наведении курсора на такой элемент как строковый элемент управления, значок инструмента меняется.

Инструмент ПЕРЕМЕЩЕНИЕ используется для выбора, перемещения или изменения размеров объектов.

Инструмент ВВОД ТЕКСТА используется для редактирования текста и создании свободных меток.

Инструмент СОЕДИНЕНИЕ создает проводники данных, соединяя объекты на блок-диаграмме.

Инструмент ВЫЗОВ КОНТЕКСТНОГО МЕНЮ вызывает контекстное меню соответствующего объекта по щелчку левой кнопки мыши. Инструмент БЫСТРАЯ ПРОКРУТКА ЭКРАНА используется для просмотра окна без использования полосы прокрутки. Инструмент ВВОД КОНТРОЛЬНОЙ ТОЧКИ позволяет расставлять контрольные точки на ВП, функциях, узлах, проводниках данных, структурах и приостанавливать в них выполнение программы.

Инструмент УСТАНОВКА ОТЛАДОЧНЫХ ИНДИКАТОРОВ дает возможность исследовать поток данных в проводниках блок-диаграммы. Используется для просмотра промежуточных значений при наличии сомнительных или неожиданных результатов работы ВП.

Инструмент КОПИРОВАНИЕ ЦВЕТА предназначен для копирования цвета с последующей вставкой с помощью инструмента РАСКРАШИВАНИЕ.

Инструмент РАСКРАШИВАНИЕ позволяет изменить цвет объекта. Он также отображает текущий передний план и параметры настройки цвета фона.

Если автоматический выбор инструмента выключен, можно менять инструменты палитры Tools (Инструментов) с помощью клавиши Tab. Для переключения между инструментом ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и СОЕДИНЕНИЕ на блок-диаграмме или между инструментом ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и УПРАВЛЕНИЕ на лицевой панели - достаточно нажать пробел.

Лицевая панель

Лицевая (передняя) панель имитирует панель реального физического прибора. На пси располагаются управляющие и измерительные элементы виртуального прибора. Пример лицевой панели представлен на рис. 3.3.

Палитра элементов лицевой панели

Лицевая панель создается с использованием палитры элементов под общим названием Controls, которая вызывается нажатием правой клавиши мыши на свободное иоле лицевой панели (либо можно выбрать в пункте главного меню Window -> Show Controls Palette). Эти элементы могут быть либо средствами ввода данных - элементами собственно управления (Controls), либо средствами отображения данных - элементами отображения (Indicators).

По умолчанию палитра элементов появляется и экспресс-виде (рис. 3.4) и содержит лишь наиболее часто используемые элементы.

Выбранный элемент выделяется инструментом перемещение (стрелка) и выводится на лицевую панель.

Данные, вводимые на лицевой намели ВП, поступают на блок-диаграмму, где BII производите ними необходимые операции. Результат вычислений передастся на элементы отображения информации на лицевой панели ВП.

Инструментальная панель лицевой панели

Инструментальная панель используется для запуска и редактирования ВП.

Кнопка запуска Run - запускает ВП

Кнопка непрерывного запуска Run Continuously - ВП выполняется ло момента принудительной остановки.

Во время выполнения ВП появляется кнопка Abort Execution. Эта кнопка используется для немедленной остановки выполнения ВП.

Кнопка Pause приостанавливает выполнение ВП. После нажатия кнопки Pause LabVIEW подсвечивает на блок-диаграмме место оста¬новки выполнения. Повторное нажатие - продолжение работы ВП.

Text Settings - выпадающее меню установок текста, включая размер, стиль и цвет.

В меню Align Objects производится выравнивание объектов по осям (по вертикали, но осям и т.д.).

В меню Distribute Objects производится выравнивание объектов в пространстве (промежутки, сжатие и т.д.).

В меню Resize Objects производится приведение к одному размеру многократно используемых объектов лицевой панели.

Меню Reorder используется при работе с несколькими объектами, которые накладываются друг на друга. Выделив один из объектов с помощью инструмента ПНРЕМКЩКНИЕ, и меню Reorder следует выбрать его порядок отображения на липовой панели.

Кнопка Context Help выводит на экран окно Context Help (контекст ной справки).

4.2 Построение математической модели СПР

Реализация математической модели ЭП средствами программы LabVIEW.

Функциональная схема преобразователя

Панель ввода коэффициентов преобразователя и времени

Функциональная схема эл. мех. постоянной времени

Панель ввода параметров сопротивления и эл. мех. постоянной времени

Функциональная схема момента инерции двигателя

Панель ввода параметров момента инерции двигателя

Функциональная схема регулятора скорости

Панель ввода коэффициентов регулятора скорости

Функциональная схема регулятора тока

Панель ввода коэффициентов регулятора тока

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования скорости в программном пакете

LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=5 Мс=0,005

Экспериментальные исследования тока в программном пакете LabVIEW при Uз=7 Мс=0,005

Переходные характеристики тока при различных значениях Тм и Те:

1) Te=0,001; 2) Te=0,01; 3) Te=0,0004; 4) Тм=2Тм

Моделирование показало, что уменьшение Тя уменьшает колебательность и перерегулирование в системе. Увеличение Тя существенно увеличивает колебательность и перерегулирование в системе. При уменьшении ТМ в системе увеличивается перерегулирование, но установившееся значение тока двигателя уменьшается. Увеличение Тм в 2 раза приводит к увеличению тока двигателя и времени разгона.

Выводы

Было смоделировать двухконтурную систему регулирования скорости ДПТ-НВ. Результат моделирования и экспериментальных исследований показал идентичность полученных результатов что говорит об адекватности работы программы в программном пакете LabVIEW. Параметры электромеханических и электромагнитных процессов в микродвигателе постоянного тока в переходных процессах позволяют использовать типовые структуры регуляторов и систем управления.

Литература

1. Моделирование электромеханических систем: Учебник - Чорний О.П., Луговой А.В., Родькин Д.Й., Сисюк Г.Ю., Садовой О.В. - Кременчуг, 2001. - 376 с.

2. Калінов А.П., Мамчур Д.Г., Прітченко О.В., Мельников В.О. Комп'ютеризований лабораторний комплекс для вивчення цифрових систем керування з функцією імітації технологічного навантаження /Вип. 3/2009 (56) Ч. 1. - Кременчук: КДПУ, 2009. - С. 8-12.

3. Справочник по автоматизированному электроприводу по ред. Елисеева В.А., Шинянского А.В. Энергоатомиздат, 1983,-616 с.

4. Теория автоматического управления и регулирования./ Зайцев Г.Ф.-Издательское объединение «Высшая школа», 1975, 424 с.

5. Соляник В.П. Система управления электроприводом. 1992,-374 с.

6. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. 2001,-616 с.

7. П.А. Бутырин, Т.А. Васьковская, В.В. Каратаев, С.В. Марикин «Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7»

ток электропривод электрический контур

Размещено на Allbest.ru