Программная реализация цифрового регулятора па базе микропроцессорного набора серии К580. Программирование микра-процессора серии К580 осуществляется на языке Ассемблера и подробно описано в работах [34; 44]. Преобразование программы в машинные коды, ее отладку, оптимизацию и документирование можно осуществить, например, с помощью микропроцессорной системы МСО 401 («Электроника КЫО»), а также g использованием программы МОНИТОР программируемого универсального контроллера «Электроника К1-20», на базе которого реализуется цифровой регулятор. Схема регулятора изображена иа рис. 3.31, е. Организация обмена данными микропроцессора и устройства сопряжения (рис. 3.32) осуществляется с погяощью двух микросхем К580ИК55, входящих в состав МН серии К580 и представляющих собой однокристальные программируемые устройства ввода-вывода (УВВ) параллельной информации различного формата.

Для ввода в микропроцессор цифрового кода с выхода АЦП первое устройство ввода-вывода УВВ1 программируется на стробируемый ввод, соответствующий режиму 1 работы микросхемы К580ИК55. Импульсы стробирования вырабатываются АЦП после окончания преобразования аналогового сигнала (сигнал «конец преобразования», вывод.26 микросхемы К572ПВ1). При записи в регистр управляющего слова (РУС) микросхемы К580ИК55 операнда BFH на ввод в режиме 1 настроены каналы (порты) А и В этой микросхемы.

Для выдачи отсчетов выходного сигнала цифрового регулятора на ЦАП второе устройство ввода-вывода УВВ2 программируется на работу в режиме «О» (простой вывод). При записи в РУС этой микросхемы операнда 88Н на вывод информации настроены каналы А, В и четыре младших разряда канала С. Считывание информации с регистров каналов Л и В и ее запись во входной регистр АЦП осуществляется синхронизирующими импульсами устройства сопряжения, длительность которых не превышает 5 мкс.

Рассмотрим кратко работу регулятора на рис. 3.31, е. С поступлением напряжения ошибки на неинвертирующий вход компаратора (рис. 3.32) начинается процесс преобразования его в цифровой код. Как только напряжение, снимаемое с выходного ОУ АЦП, станет равным напряжению ошибки, на выходе компаратора устанавливается напряжение логического «О», которое останавливает процесс преобразования в АЦП. При этом на цифровых выходах АЦП устанавливается двоичный код ошибки системы, который с появлением импульса «конец преобразования» записывается в регистр канала А первого устройства ввода-вывода УВВ1, запрограммированного на стробируемый ввод информации с АЦП. В течение времени ожидания МП постоянно опрашивает регистр канала (порта) А. Как только произошла запись кода ошибки в регистр канала А и величина ВТОГО кода превысила порог ложного срабатывания, МП пере-Кодит к выполнению записанной в нем программы работы цифрового регулятора.

После окончания каждого цикла расчета результат последней операции передается в порты Л и В устройства ввода-вывода УВВ2 (старший байт результата - в регистр канала В, младший - в регистр канала Л), запрограммированного на простой Вывод информации. С частотой повторения импульсов синхрони-еации старшие 12 разрядов результата расчета в каждом цикле,

«ранимого в регистрах портов А и В, одновременно считыва-ются во входные регистры ЦАП, который осуществляет преобразование кода в аналоговый сигнал. При этом величина выходного сигнала регулятора остается неизменной до тех пор, пока не произойдет смена информации в регистрах портов А к В второго устройства ввода-вывода УВВ2.

Глава 4

УСТРОЙСТВА ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

4.1. ОСОБЕННОСТИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

В качестве объектов регулирования цифровых систем автоматического управления (САУ) широко применяют асинхронные двигатели (АД), которые по сравнению с двигателями постоянного тока Имеют следующие преимущества: отсутствие подвижных электрических контактов, что обеспечивает высокую надежность и простоту эксплуатации; при одной и той же мощности и номинальной угловой скорости АД в 1,5-2 раза легче, а момент инерции ротора более чем в 2 раза меньше; в переходном режиме АД может развивать существенно большие моменты, что обеспечивает САУ высокое быстродействие с малыми потерями энергии, а в установившемся режиме - плавное, широкое и экономичное регулирование скорости.

При импульсном управлении питание статорных обмоток двухфазного асинхронного двигателя (ДАД) осуществляется импульсами несинусоидальной формы переменной полярности, частота изменения которых определяет частоту, а длительность полупериодов - амплитуду основной гармоники приложенного напряжения.

Схемы импульсного управления можно реализовать на ти-ристорных усилительно-преобразующих устройствах (УПУ). Изменяя угол включения тиристоров в каждом полупериоде напряжения питания, можно одновременно самплитудой выходного напряжения изменять его ферму, приближая ее к синусоидальной. Тиристорные УПУ применяют в электроприводах большой мощности.

Расширение производства высоковольтных сильноточных транзисторов привело к тому, что в настоящее время более широко применяют транзисторные усилители. Такие ключевые усилители обладают высоким КПД, термостабильны, имеют малое выходное сопротивление, что позволяе! получать механические характеристики, аналогичные характеристикам при питании АД от источника бесконечно большой мощности. Так как в ключевых усилителях транзистор скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения, эти усилители при питаний от источника постоянного напряжения могут формировать только прямоугольные импульсы, а управление ими требует специальных схем, выполняемых обычно на цифровых ИМС. При этом на выходе ключевых усилителей в обмотках возбуждения и управления ДАД получаются импульсы прямоугольной формы

(рис. 4.1), а импульсное регулирование скоростью и моментом ДАД возможно изменением длительности импульсов (2),частоты их следования (со) и фазового сдвига (¥) фазных напряжений. Момент и частота вращения АД определяются амплитудой и частотой первых гармоник фазных напряжений.

Импульсное управление асинхронным двигателем имеет следующие особенности [15]. Во-первых, при импульсном управлении АД как машина переменного тока работает от несипусо-идальных по форме фазных напряжений и токов, содержащих в общем случае все нечетные гармоники; во-вторых, наличие и напряжении питания гармоник, отличных от основной, вызывает увеличение энергетических потерь, уменьшение момента на валу двигателя, пульсации вращающегося момента и скорости;

Л

Ж(21<*1)

Рис. 4.1

в-третьих, несинусоидальная форма фазных напряжений и токов затрудняет применение аналитических методов для исследования статических и динамических режимов АД.

Появление дискретного электропривода с ДАД обусловлено широким применением средств цифровой техники, а также успехами в полупроводниковой усилительной технике. Основные его преимущества - простота и гибкость системы управления, бесконтактность двигателя, отсутствие настройки параметров привода, быстрая переналадка режимов работы и непосредственная связь с ЭВМ, минуя промежуточные цифроаналоговые преобразователи.

Схема устройства цифрового управления двухфазным асинхронным двигателем показана на ркс. 4.2, в которой ФИД - формирователи интервалов дискретности частоты {f), длительности (/), фазы (¥). В схеме цифрового управления ДАД можно выделить две основные части: управляющую (слаботочную) и силовую (энергетическую). На конструктивное выполнение устройства цифрового управления влияют следующие факторы: мощность двигателя как объекта регулирования; источник напряжения, энергия которого расходуется для питания двигателя; метод цифрового управления; режим питания (симметричный или несимметричный) двигателя, а также число каналов управления, элементная база и уровень ее интеграции.

Схемы цифрового управления тиристорами широко описаны [39], поэтому в дальнейшем не рассматриваются. Независимо от реализации силовой части, управляющую часть можно выполнить как схемио, так и программно. На рис. 4.2 показана схемная реализация управляющей части, основным назначением ко-