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 Z_BXi— = Z_{3 сг}— — Д_{д сг}— (j = = 1, … ,n), вычисления по определенному алгоритму управляющих сиг­налов Zр _сг— (или Z_{K ci}) и рассылки их в соответствующие САР сек­ций. Опрос ДС и формирование Z_{p 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.

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

ограничение выходных сигналов Z_{p ci}, Z_Kci\

блокировка входов при недопустимых рассогласованных Z_3ci — Z_{R Ci}\ расчет Z_{p ci}, Z_{K ci} в соответствии с выбранным законом регули­рования в автоматическом режиме работы системы (режим ’’Обслужи­вание ЭП”);

постоянство Z_{K 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 Z_BX и выходной Z_M координат. Ограничение Z_p при |Z_p| > |Z_M| 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 Z_{K с}, Z_{p 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 Г_ц < <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