Учет аппаратных ограничений при построении систем управления сервопривода

Аннотация

Траектория движения сервопривода, работающего в режиме высокоточного отслеживания траектории, должна быть сформирована таким образом, чтобы все задаваемые координаты электропривода не превышали ограничения. Это один из важнейших факторов, обеспечивающих требуемую точность и устойчивость системы. С другой стороны, работа электропривода вдали от ограничений приводит к недоиспользованию установленного оборудования, что завышает уста­новленную мощность и габариты установленного оборудования и приводит к чрезмерным капи­тальным затратам. Поэтому экономически важно обеспечить работу сервопривода вблизи его ог­раничений. В статье рассматриваются ограничения прямого сервопривода на базе синхронной ма­шины с постоянными магнитами — как линейной, так и вращательной. Представлена концепция учета ограничений, в соответствии с которой ограничения условно разделяются на внутренние (ограничения компонентов сервопривода) и внешние (ограничения технологического процесса и ок­ружающей среды). Представлено специализированное программное обеспечение для анализа ограни­чений, описаны принципы его построения. Оно позволяет определить допустимые значения коорди­нат сервопривода, составленного из заданных компонентов (электрической машины, сервоусили­теля, датчика положения и др.) при заданных внешних ограничениях. На основании выбранных из редактируемой библиотеки компонентов сервопривода — синхронной машины, блока управления, датчика положения и параметров технологической установки, задаваемых пользователем, ото­бражается область статических механических характеристик отдельно электрической машины, электрической машины с блоком управления и датчиком положения, а также сервопривода с уче­том ограничений пользователя. В результате, во-первых, проверяется совместимость выбранных компонентов и определяется возможность использования выбранного оборудования для обеспечения требуемого закона движения. Во-вторых, выявляются компоненты, ограничивающие технические показатели сервопривода. В-третьих, анализируется возможность повышения эксплуатационных характеристик сервопривода при использовании сложных алгоритмов управления. В частности, показано, что ослабление поля не всегда позволяет расширить скоростной диапазон сервопривода.
В результате использования предложенной концепции учета ограничений проектирование и опти­мизация прямого сервопривода и его системы управления могут быть существенно ускорены, что позволяет сократить время выхода на рынок.