СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.

Внедрение микропроцессоров для управления многодвигательными ЭП поточных линий по обработке полосовых материалов (бумажного полотна и др.) связано с определением стратегии построения комплекса управляющая микропроцессорная система — многодвигательный ЭП, разработкой алгоритмов управления ЭП и выбором рациональных ме­тодов анализа и синтеза систем.

Разработка и совершенствование систем должны обеспечить требу­емые характеристики комплекса при унификации технических решений и достижении оптимальных технико-экономических показателей, рацио­нальную структуризацию алгоритмов и соответствующий выбор про­граммного обеспечения микропроцессорной системы. Для этого необ­ходимо комплексное решение проблемы создания систем и преодоле­ние известных технических противоречий с учетом специфики построе­ния и режимов работы многодвигательных ЭП. Переход к микропроцес­сорному управлению целесообразно начинать с супервизорного режима микроЭВМ, что позволяет сохранить точные, высокодинамичные циф­ро-аналоговые САР и стандартные вентильные преобразователи. Алго­ритмическое и программное обеспечение микропроцессорной системы организуется на базе типовых модулей, соответствующих заданным функциям по управлению ЭП и использующих стандартное математи­ческое и техническое обеспечение микроЭВМ.

Анализ структур цифро-аналоговых систем с подчиненным регули­рованием параметров позволяет выделить две их разновидности — с цифровой коррекцией скорости (ЦКС) и с микропроцессорным регу­лятором скорости (МРС). В первом случае используется наложенное цифровое управление с введением интегральной составляющей допол­нительно к основному сигналу задания скорости секции, во втором мик­ропроцессор реализует функции регулятора скорости (PC) с формиро­ванием необходимого выходного сигнала Z с. Контур тока двигателя чаще всего выполняется аналоговым.

Требования к микроЭВМ по управлению многодвигательными ЭП сводятся в основном к обеспечению допустимой дискретности по уров­ню S0 и времени Т0. Для поточных линий с погрешностью поддержания скоростей секций в статике не более 0,01% необходимы 16-разрядные микроЭВМ. Функционирование микроЭВМ осуществляется в мульти­плексном режиме путем циклического опроса датчиков скорости (ДС) секций, определения рассогласований ZBXi- = Z3 сг- — Дд сг- (j = = 1, … ,n), вычисления по определенному алгоритму управляющих сиг­налов Zр сг- (или ZK ci) и рассылки их в соответствующие САР сек­ций. Опрос ДС и формирование Zp ci происходят в реальном времени с периодом Г что фактически приводит к дискретному регулированию скорости при Т0 = 7ц. Нижний предел /ц = Г ~1 ограничен допустимым снижением качества регулирования вследствие дискретности системы, а верхний предел /ц — быстродействием микроЭВМ. Исследования пока­зали, что при снижении качества регулирования САР по сравнению с аналоговой системой до 10% для настройки контура скорости на опти­мум по модулю (ОМ) необходимо Го/Гу < 1, а для настройки на сим­метричный оптимум (СО) Т0/Т-£ j < 0,4 (T^i – суммарная малая по­стоянная времени непрерывной части САР). В частности, для ЭП агрега­тов бумагоделательного производства значение Т0 должно быть не бо­лее 0,05 с.

ris1

Основными условиями построения алгоритма работы МПС (рис. 1) являются:

ограничение выходных сигналов Zp ci, ZKci\

блокировка входов при недопустимых рассогласованных Z3ci — ZR Ci\ расчет Zp ci, ZK ci в соответствии с выбранным законом регули­рования в автоматическом режиме работы системы (режим ’’Обслужи­вание ЭП”);

постоянство ZK сг- в режиме управления скоростями секций при подрегулировке натяжения вырабатываемого полотна (режим ’’Подрегу­лировка скорости”);

обнуление корректирующих каналов при начальной установке соот­ношений скоростей секций (режим ’’Ручное управление”);

выдача необходимой информации о недопустимых рассогласованиях, ограничении сигналов на выходах каналов и др.

Блок ’’Задание параметров” обеспечивает ввод параметров регулято­ра (корректора) k, Т, Т0, а также максимальные значения входной ZBX и выходной ZM координат. Ограничение Zp при |Zp| > |ZM| осуществляется с учетом его знака, что обеспечивает плавное изменение выходного сигнала. Перекодировка для ЦАП необходима для согласо­вания выхода цифровой части с аналоговой частью САР. Печать ZK с, Zp c может быть выполнена по требованию при отладке программы. В алгоритме предусмотрены необходимые прерывания при изменении режимов работы систему, а также сообщения об аномальных режимах (недопустимое рассогласование, ограничение выхода) .

При определении закона цифрового управления для обеспечения тре­буемого качества работы ЭП рациональным путем является синтез структуры и параметров для эквивалентных непрерывных систем с пере­ходом к уравнениям в конечных разностях и последующим программи­рованием их на выбранном алгоритмическом языке. Такой подход поз­воляет существенно упростить синтез цифро-аналоговых САР с упругими связями первого и второго рода при достижении заданного качества ди­намики ЭП [1,2].

На основании полученных алгоритмов составлены программы управ­ления ЭП бумагоделательного агрегата, при этом использованы языки ’’Квейсик” (для ЭВМ ”Электроника-60”) и Р/М (для СЭВМ СМ-1800 и В-7).

Отладка программ выполнялась на ЭВМ ”Электроника-60” в монито­ре ’’Квейсика”, на СМ-1800 в СПО СМ-1800, а также в ОС для аппарату­ры комплекса КРАМ. Для проверки работоспособности составных про­грамм оценивалась реакция в И- и ПИ-режимах на ступенчатые управ­ляющие воздействия, а также исследовалась работа микроЭВМ в цик­лическом режиме для десятидвигательного ЭП. Проведенные исследова­ния показали, что длительность обработки информации одного канала составляет 3—5 мс, при этом время цикла при опросе всех точек Гц < <0,05 с, что достаточно по условию качественной работы цифро-анало­говых САР агрегатов бумагоделательного производства. Следователь­но, для управления скоростными режимами ЭП с количеством контроль­ных точек до 10—15 возможно применение одной 16-разрядной мик­роЭВМ с быстродействием порядка 500 тыс. операций/с.

Авторы: В.М. Шестаков, Б.А. Машин, В.А. Поляхова