Оптимизация микропроцессорных векторных преобразователей на базе контроллеров analog devices и infineon

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Схемотехническое моделирование аналоговых устройств (Circuit simulation of analog devices), 37.87kb.
• National Science Foundation), apra (Advanced Project Research Agency), nasa, национальные, 139.03kb.
• Система электрической централизации на базе микро ЭВМ и программируемых контроллеров, 7.4kb.
• Всероссийская дистанционная олимпиада по прикладному программированию для микропроцессорных, 41.62kb.
• Методические указания по техническому обслуживанию микропроцессорных арв и систем управления, 2107.33kb.
• Схемы возможного импортозамещения контроллеров в системах асу тп компрессорных станций, 2357.31kb.
• Проблемы реализации сетевых подходов при создании снк и numa-систем на их основе (на, 78.23kb.
• «Оптимизация кластерной системы на базе pvm компьютерной лаборатории физического факультета», 846.39kb.
• Архитектура процессов и ее оптимизация, 98.67kb.
• Программно-аппаратные средства функциональной эмуляции микропроцессорных систем управления, 28.14kb.

В.А. МИЩЕНКО, А.В. МИЩЕНКО, Н.В. ВОЛЫНСКИЙ

ОАО «АВЭКС», Москва


ОПТИМИЗАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
ВЕКТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ
КОНТРОЛЛЕРОВ ANALOG DEVICES И INFINEON


Проведена работа по оптимизации типов и алгоритмов векторных преобразователей координат, реализованных на трех микроконтроллерах типа Motor Control DSP двух различных производителей: американской фирмы Analog Devices и немецкой фирмы Infineon (дочерняя фирма Siemens).


Для синтеза векторных регуляторов высокоточных асинхронных электроприводов требуется наблюдение векторов состояния машины в разных системах координат, в том числе в двух неподвижных системах «,» и «a,b,c» с проведением прямых и обратных векторных преобразований [1]. Векторные преобразования требуется производить в реальном времени многократно за период ШИМ 100 – 120 мкс. В связи с этим встает вопрос о практической микропроцессорной реализации векторных преобразователей и оптимизации их характеристик по точности и быстродействию.

Векторный преобразователь осуществляет тригонометрические преобразования параметров вектора, заданного в исходной системе координат, в параметры вектора в новой системе координат. Эффективность метода переменной векторной ориентации заключается в том, что законы управления фазами, фазовыми смещениями и модулями векторов состояния, найденные в одной системе координат, связывают параметры векторов во всех других системах координат, благодаря чему динамические и энергетические свойства электромеханического преобразователя становятся управляемыми и доступными для оптимизации [1,2].

Реализация векторного преобразователя на микроконтроллере имеет некоторые особенности. В силу того, что арифметические действия носят дискретный характер, выходные значения преобразователя будут иметь погрешность. Еще одной причиной возникновения погрешностей микропроцессорных векторных преобразователей является представление синусоидальной функции степенным рядом [2].

Алгоритм векторного преобразователя был разработан для трех DSP-контроллеров: двух 16-битных микроконтроллеров Analog Devices (ADMC300 и ADSP21992) и 32-битного микроконтроллера Infineon (TC1775). Исследования показали, что, выигрывая в скорости выполнения преобразований, мы теряем в точности, и наоборот. Так при уменьшении погрешности в 3000 раз на контроллере TC1775 по сравнению с ADSP21992 время выполнения векторного преобразования увеличивается в 10 раз с 1,12 мкс до 11,5 мкс.

На рис. 1 приведены экспериментальные данные, характеризующие точность векторных преобразований. Погрешности преобразований для двух 16-разрядных микроконтроллеров Analog Devices полностью совпали, однако на ADSP21992 преобразование осуществляется за 1,12 мкс, что в 3 раза быстрее, чем на ADMC300. Как показывает эксперимент, погрешность преобразований практически не зависит от фазы вектора, зато сильно возрастает (до 1,4% на 16-разр. и до 0,00042% на 32-разр. контроллере) при уменьшении его длины, как это видно на графиках (рис. 1).




Рис. 1. Относительные погрешности длины вектора при векторном преобразовании на микроконтроллерах ADMC300, ADSP21992 и TC1775.


Анализ полученных характеристик позволяет заключить, что оптимальным по точности и быстродействию является алгоритм векторного преобразователя на базе ADSP21992. Время преобразования на нем составляет всего 1,12 мкс. Однако для приводов с высокой статической точностью регулирования скорости рекомендуется использовать TC1775. Относительная погрешность модуля вектора при векторном преобразовании на TC1775 по всему диапазону значений не превышает 0,00042%.

 

Список литературы

 

1. Мищенко В.А. Теория, способы и системы векторного и оптимального векторного управления электроприводами переменного тока. М.: Изд-во «Информэлектро», 2002. 168 с.

2. Мищенко А.В. Векторные микроконтроллеры для электроприводов переменного тока с оптимальными энергодинамическими свойствами // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т.1. С. 62-63.