Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
/p>
Таблица 5.1 - Параметры объекта управления
Параметры ЗначенияСопротивление обмотки фазы, Ом 5Индуктивность обмотки фазы, мГн 0,3Масса ротора, кг 3Максимальное потокосцепление, Вб 0,00165Составляющая фиксирующего момента, Н/А 0,01Коэффициент вязкого трения, Нмс 10-4 Коэффициент сухого трения, 10-8Постоянная времени обмотки фазы двигателя, мс 0,065.3 Определение структуры и параметров управляющего устройства
В состав управляющего устройства входят инвертор на основе модулей Mosfet и регулятор тока, охваченные обратной связью по току. Каждая фаза двухфазного шагового двигателя питается таким инвертором и имеет обратную связь по току [3].
Сигнал задания тока фазы сравнивается с сигналом обратной связи по току, и полученное рассогласование поступает на вход регулятора тока. Выходной сигнал регулятора является входным сигналом для ШИМ-преобразователя.
Рассчитаем регулятор тока:
Контур регулирования тока фазы изображён на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 - Контур регулирования тока
Р - регулятор тока;рт - передаточная функция регулятора тока;зт - сигнал задания тока фазы;- ток фазы;- коэффициент обратной связи(p) - передаточная функция фазы двигателя.
Для проектируемой установки необходима система управления, имеющая структуру, обладающую низкой чувствительностью к параметрическим возмущениям. Для проектирования такой структуры необходимо воспользоваться свойством устойчивости при бесконечном усилении в контуре [9].
Для определения условий устойчивости замкнутой системы при бесконечном коэффициенте усиления b представим её характеристический полином в виде
(5.1)
В формуле (5.1) приняты следующие обозначения:, bi - коэффициенты, выражающиеся через параметры системы.
В соответствии с условиями М. В. Меерова при n - m = 1 система сохраняет устойчивость при b всегда, при n - m = 2 при соблюдении неравенства а в случае n - m 3 при b система не сохраняет устойчивость.
Рисунок 5.3 - Контур регулирования тока с релейным регулятором тока
Р - регулятор тока;рт - передаточная функция регулятора тока;зт - сигнал задания тока фазы;- ток фазы;- коэффициент обратной связи
На рисунке 5.2 представлен контур регулирования тока, в прямом канале которого имеется звено Р. Его характеристика вход-выход имеет вертикальный участок, эквивалентный бесконечному усилению, а выходной сигнал u ограничен по модулю значением um. Если обозначить через b коэффициент усиления звена Р, то можно передаточную функцию контура представить в виде
.
Очевидно,
,
и свойства контура не зависят от параметров звена W(p). Так, при получим , n = 1, m = 0, n - m = 1, и система устойчива при b .
Так как все условия для применения релейного регулятора соблюдаются, реализуем регулятор тока релейным элементом с максимально допустимым отклонением фактического тока фазы от тока задания равным 0,05А (1% от номинального тока 5,5 А).
6. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
.1 Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования, автоматизированного электропривода
Компьютерное моделирование проектируемой установки производим в среде математического моделирования MATLAB 6.0, с использованием библиотеки Simulink. Модель построена на основе уравнений 5.1.
В имитационной модели инвертор построен на силовых модулях Mosfet. Открывающие импульсы подаются на транзисторы с релейного регулятора тока, осуществляя симметричную коммутацию силовых ключей. На рисунке 6.1 представлена имитационная модель двухфазного мостового инвертора на модулях Mosfet.
Рисунок 6.1 - Имитационная модель двухфазного мостового инвертора
Параметры модулей Mosfet, использованных в модели представлены на рис. 6.2.
Рисунок 6.2 - Параметры модулей Mosfet
На рисунке 6.3 представлена имитационная модель релейного регулятора тока.
Рисунок 6.3 - Реализация релейного регулятора тока
ос - сигнал обратной связи по току, Iзад - сигнал задания тока, Pulses - открывающие импульсы.
Имитационная модель двухфазного линейного шагового двигателя с контуром регулирования тока представлена на рисунке 6.6.
Описание блоков, применённых при составлении имитационной модели.
При реализации релейного регулятора тока были использованы блоки boolean, NOT, double, осуществляющие инвертирование открывающих импульсов, подаваемых на транзисторы Mosfet для осуществления симметричной коммутации.
Блоки Задание 1 и Задание 2 формируют сигналы задания токов фаз А и В соответственно. Сигналы задания токов фаз UзтА и UзтВ показаны на рисунках 6.4 и 6.5.
зт А, В
, c
Рисунок 6.4 - Сигнал задания тока фазы А
зт B, В
, c
Рисунок 6.5 - Сигнал задания тока фазы В
Рис. 6.6 - Имитационная модель электропривода проектируемой установки
а и Lа - сопротивление и индуктивность обмотки фазы А;в и Lв - сопротивление и индуктивность обмотки фазы В;- постоянная момента
Блоки u1 и u2 возвращают зависимости напряжений, прикладываемых к фазам А и В от времени; блоки i1 и i2 возвращают зависимости токов фаз А и В от времени; блок f возвращает зависимость тягового усилия линейного шагового двигателя от времени; блок a возвращает зависимость ускорения от времени; блок v - возвращает зависимость скорости от времени; блок s возвращает зависимость перемещения от времени.
В блоке 1/m учтена масса подвиж