Рис. 8.5. Схема бесконтактного моментного привода с ДПР, работающим

в фазовом режиме

преобразователя фазовый сдвиг - напряжение ПФН, который может иметь как аналоговое, так и цифровое исполнение [11 ]. Другой возможностью является функциональное преобразование нагфя-жений Usin и «соз , которое может быть выполнено как точно, например с помощью нелинейных элементов, воспроизводящих обратные тригонометрические функции, так и приближенно, с по мощью дробно-рациональных аппроксиматоров или аппроксимато-ров синуса и косинуса [32].

Перейдем теперь к рассмотрению вопросов реализации линейного управления упругим электромеханическим объектом в контуре регулирования скорости. Здесь измерению или восстановлению (оцениванию) подлежат угловые скорости двигателя и механизма, а также упругий момент.

Скорость двигателя может быть измерена тахогенератором любого типа, но в низкоскоростном приводе лучшие результаты дает применение синхронных тахогенераторов и построенных на их основе бесколлекторных тахогенераторов [8, 27]. Серьезными недостатками коллекторных тахогенераторов являются наличие значительных пульсаций в выходном сигнале, необходимость применения повышающего редуктора при установке в безредукторном приводе, а также то, что их срок службы на порядок меньше, чем у БМДПТ. При использовании синхронного тахогенератора для организации обратной связи по скорости его выходные сигналы "(ОС = Axrtusin а и == Axr© cos а (Атг - коэффициент передачи тахогенератора) могут подаваться непосредственно на входы усилителей мощности БМП [81; тем самым вводится обратная связь по скорости в неподвижной системе координат. Достоинством этого метода является его простота, а недостатком - невозможность реализации в контуре регулирования скорости закона управления,

[сгг

в) и.

"sin

1 -ш

Рис. 8.6. Схемы преобразователей напряжений синхронного тахогенератора (СТГ): а - с интеграторами; б - с умножителями; в - с модуляторами

и ФЧВ

ОТЛИЧНОГО от пропорционального. Обратная связь по скорости может быть организована и во вращающейся системе координат. Для этого сигналы ис и «„к должны быть преобразованы в напряжение Ыщ, пропорциональное со. Некоторые из возможных схем преобразования [27] показаны на рис. 8.&, причем схемы, изображенные на рис. 8.6, б и б, пригодны только для использования в БМП. В схеме на рис. 8.6, а интеграторы во избежание накапливания постоянных составляющих должны быть охвачены слабыми обратными связями.

Однако использование тахогенераторов в современных следящих системах все же нежелательно из-за удорожания системы управления и некоторого ухудшения ее массогабаритных показателей. Поэтому в настоящее время предпочтение отдается электронным средствам косвенного измерения (оценивания) угловых скоростей.

В БМП для оценивания скорости двигателя может быть применен тот же принцип, что и в двигателе постоянного тока [5], а именно - построение стационарного или адаптивного наблюдателя, использующего информацию о напряжении и токе якоря. Применительно к бесконтактному электроприводу это будут переменные Ug и ig. Однако, поскольку ток ig является абстрактной переменной, он предварительно должен быть косвенно измерен в соответствии с соотношением ig ism а + i/(Cos а, для чего

в схеме на рис. 8.5 необходимо измерять фазные токи и синхронной машины, а также выходные напряжения фазочувствитель-ных выпрямителей [6]. Координата при этом может быть также использована для введения обратной связи по току, если в этом есть необходимость.

Часто обратная связь по скорости осуществляется с помощью электронных схем, производящих косвенное измерение проекций (О sin а и (I) cos а вектора угловой скорости на неподвижные оси а и Ь. Эти схемы могут использовать, например, информацию от ДПР или фазные ЭДС вращения синхронной машины 81. Имеются и другие технические решения, служащие той же цели, например адаптивное устройство, обеспечивающее получение оценок проекции скорости БМП без точного знания параметров двигателя.

Получение достоверной информации об остальных переменных упругого электромеханического объекта в условиях априорной неопределенности параметров объекта и действия внешних и параметрических возмущений может быть осуществлено без использования дорогостоящих датчиков только с помощью адаптивных наблюдателей. Одно из эффективных технических решений такого рода описывается в § 8.4, 8.5.

8.3. Алгоритм управления и методика расчета следящих систем с адаптивно-модальными регуляторами пониженного порядка

В гл. 7 изложена основная концепция адаптивно-модального управления динамическими системами. В следящей системе такое управление следует организовывать во внутреннем контуре регулирования скорости, где сосредоточены основные источники не-идеальностей (упругость, различные нелинейности, внешние и параметрические возмущения, в том числе обусловленные недостоверностью информации о параметрах электромеханической системы) и где поэтому легче бороться с их влиянием средствами управления. Тем самым решается задача обеспечения требуемого качества динамики следящей системы. После оптимизации контура скорости выбор структуры регулятора положения и его настройку целесообразно производить в соответствии со стандартными методиками расчета следящих систем, обеспечивая необходимую точность всей системы.

При использовании адаптивно-модального управления в следящих системах с БМП возникают особенности, к рассмотрению которых и переходим.

Представим уравнение состояния х = f (х, и, /) нелинейного и нестационарного электромеханического объекта в виде

х = А(х, Ох+В(х, Ои + Ф, (8.17)

где X R" - вектор состояния объекта; и -~ вектор