4. Лабораторный стенд

Лабораторный стенд можно представить в виде трехуровневой САУ следящего электропривода, условно представленной на рис. 18.

Рис. 18. Трехуровневая САУ следящего электропривода

Основой лабораторного стенда является регулируемый электропривод переменного тока фирмы Panasonic, включающий синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, преобразователь частоты и процессорную САУ. Привод работает в режиме РЭП и напряжение управления, поступающее на вход преобразователя частоты, является заданием на скорость привода.

Контур положения лабораторного стенда реализуется с помощью контроллера движения. Контроллер движения – это физическое устройство, которое на основании внутренних алгоритмов интерполяции (формирования траектории движения) формирует напряжение управления на РЭП.

Персональный компьютер используется для организации взаимодействия пользователя с контроллером движения. Через пользовательский интерфейс происходит формирование пользователем задания на СЭП в вида типового входного воздействия (ступенчатое, линейно изменяющееся, и гармоническое), его параметров (численного значения, скорости изменения, амплитуды, частоты) и мониторинга сигналов обратной связи (угол поворота, и скорость вращения выходного вала).

Общий вид лабораторного стенда представлен на рис. 19.

Рис. 19. Лабораторный стенд по исследованию следящего электропривода с синхронным электродвигателем

4.1. Регулируемый синхронный электропривод фирмы Panasonic типа minas a4

В комплект регулируемого синхронного электропривода Panasonic MINAS A4 блок преобразователя частоты и синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 20). Схема электрическая внешних соединений элементов стенда приведена на рис. 21.

Рис. 20. Комплектный регулируемый синхронный электропривод Panasonic MINAS A4

Рис. 21. Схема электрическая внешних соединений элементов стенда

4.2. Синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов

Паспортные данные двигателя фирмы Panasonic типа MSMD022PIS:

– номинальная мощность ;

– номинальный ток ;

– номинальное напряжение ;

– номинальная скорость вращения ;

– номинальный момент Нм;

– сопротивление фазы обмотки статора ;

– индуктивность фазы обмотки статора ;

– момент инерции двигателя .

7.3 Контроллер

Контроллер физически представляет собой электронное устройство – плата, которая устанавливается в PCI слот персонального компьютера. Именно через PCI шину происходит взаимодействие пользовательского интерфейса, выполненного на ПК, и непосредственно устройства.

На рис. 22 представлена функциональная схема организации контура положения на базе контроллера движения, которая поясняет принцип формирования задания в контуре положения.

Рис. 22. Функциональная схема организации контура положения

При помощи ключа К1 можно перевести котроллер либо в режим слежения либо в режим позиционирования. Особого внимания заслуживает принцип организации следящего режима. Задание траектории в режиме слежения происходит отдельными кадрами. Траектория движения разбивается на участки линейного (отрезок прямой) или кругового движения (дуга окружности). Каждый из участков описывается одним кадром, содержавшим информацию о начальной и конечной точке положения, центре описываемой окружности и скорости воспроизведения траектории. В контроллере присутствует буфер на восемь кадров. Выполнив кадр, контроллер переходит к следующему, предыдущий выполненный кадр удаляется из буфера. В буфер контроллера кадры поступают из пользовательского приложения.

Интерполятор – зашитый в память контроллера программно реализованный алгоритм формирования управляющего воздействия в контуре положения из кадров траектории.

При помощи ключа К2 возможно разомкнуть контур положения, и перевести электропривод в режим регулируемого привода. Уровень напряжения, формируемого на выходе ЦАП контроллера, является заданием на входе РЭП (рис. 23).

Рис. 23 - Структурная схема аналогового канала связи

Ключ К3 при разомкнутом ключе К2 переводит контроллер из режима слежения в режим симуляции. Контроллер в этом режиме отрабатывает задание на положение не по сигналам электропривода, а по сигналам симулятора и не формирует управляющее воздействия на выходе ЦАП. Пользователь может наблюдать выходной сигнал интерполятора – задание скорости и анализировать его работу.

Структура сервоконтроллера PSI-SERVO-4 представлена на рис. 24.

Рис. 24. Структура сервоконтроллера PSI-SERVO-4

7.2. Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс лабораторного стенда – приложение, выполненное на ПК, и позволяющее организовать взаимодействие пользователя с устройством контроллера движения. Рис. 25 показывает каким образом программно реализуется взаимодействие пользователя с устройством.

Рис. 25.

Все функции работы с контроллером представлены в Servo.dll. Пользовательский интерфейс импортирует эти функции . В PCI.dll реализованы функции работы с регистрами контроллера. Операционная система Windows использует драйвер для обращения к устройству.

7.3. Функциональная схема лабораторного стенда

Функциональная схема лабораторного стенда исследования следящего электропривода с синхронным двигателем с возбуждением от постоянных магнитов приведена на рис. 26.

Рис. 26. Функциональная схема лабораторного стенда

8. Порядок выполнения работы

8.1. Допуск к выполнению лабораторной работы

8.1.1. Изучить принципы построения и технической реализации ЦАСЭП.

8.1.2. Ознакомиться с устройством лабораторной установки и назначением её основных элементов.

8.1.3. Определить ожидаемые показатели качества переходных процессов для ЦАСЭП.

8.2. Экспериментальные исследования цифро-ана­логового следящего электропривода

8.2.1. Исследование работы РЭП при ступенчатом управляющем воздействии

Для исследования РЭП при ступенчатом управлении, выбирается режим «Регулируемый электропривод» и устанавливается сигнал задания ступенчатого вида. Эксперимент проводится несколько раз, при изменении величины сигнала задания на скорость от 0,25 до 10 В. Полученные графики переходных процессов вывести на печать, а показатели качества переходных процессов занести в табл. 6.

Таблица 6

Показатели переходных процессов при исследовании РЭП

№	UЗС, В	tРУ1, с	tРУ2, с	, %	УСТ, рад/c	iМАКС, А

На основании полученных данных, построить графические зависимости  = f(U_ЗС) и t_РУ = f(U_ЗС).