EN Новости приводной техники
и промышленной автоматизации
Всероссийский инженерный портал
Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока
  • Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока

Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока

Практика применения моделирования и кодогенерации в АО «Аэроэлектромаш»

Ура, товарищи!!! Свершилось!!!!!

Наконец мы увидели плоды прогрессивных тенденций, произросшие в отечественном приводостроении.

В статье рассматривается технология проектирования электропривода с использованием моделирования и кодогенерации в программе SimInTech.

Справка:

SimInTech (Симинтэк) – российская среда создания математических моделей, алгоритмов управления, интерфейсов управления и автоматической генерации кода для программируемых контроллеров.

История данной среды началась в 90-х годах прошлого века в МВТУ. Это не компиляция западных аналогов, а прямой их конкурент - со своими корнями, оригинальными подходами и богатым послужным списком.

Что касается моделирования – то этот вопрос для наших приводчиков не новый.

А вот автоматическую кодогенерацию программы контроллера электропривода из его модели мало кто пробовал.

Мы смеем утверждать, что эта полезная тенденция (автоматического написания программы другой программой) будет активно развиваться в будущем цифровом мире…  Выиграет тот, кто начнет раньше.

Хотим оговориться, что кодогенерация, на наш взгляд, не отменяет и не заменяет программиста, а только помогает ему. При этом, естественно, мы считаем, что СИ-код сгенерированной программы должен быть для него открыт.

Так и поступаем.

В нашем случае, объектом управления являлся некий электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока (БДПТ), вал которого соединен с редуктором, превращающим вращение в поступательное движение штока.

Задача электропривода достаточно стандартная – позиционировать вал штока, желательно побыстрее и поточнее… Часто такие приводы используются для управления рулями беспилотных летательных аппаратов.

Блок управления устройством был спроектирован и изготовлен в отделе электропривода АО «Аэроэлектромаш» на базе микроконтроллера 1986ВЕ1Т (АО «ПКК Миландр»). Необходимо было создать алгоритмику и программу управления контроллера с целью дальнейшего ее использования в практических задачах.

Работа была выполнена совместно специалистами компании «3В-сервис» и сотрудниками отдела электропривода АО «Аэроэлектромаш».

Первая задача, которая стояла перед нашим коллективом, – идентификация объекта управления.

Для этого были проведены некоторые измерения характеристик двигателя, которые оказались достаточно специфичными.

Например, измеренная ЭДС двигателя имела весьма причудливую форму, представленную на Рис.1.

Рис. 1

Ну, и куда крестьянину податься? Где здесь стандартные трапеция или синус?

Однако в среде SimInTech можно учесть даже такие неидеальности двигателя.

Нами была задана форма ЭДС двигателя, представленная на Рис.2

 Рис. 2

                                                  Найдите два отличия от Рис.1 (мы нашли одно – цвет).   

Следующей особенностью двигателя оказался его существенный зубцовый момент, обусловленный геометрией магнитопровода статора и отсутствием скоса пазов у магнитов ротора. Момент был измерен экспериментально и введен в модель.

График зубцового момента показан на Рис.3.

Рис.3

Кроме того, в модели двигателя были учтены потери на намагничивание, что отсутствует в моделях других конкурирующих программ.

Далее работа электропривода сравнивалась с результатами моделирования в тестовых режимах. Ниже на Рис. 4 и 5 приведены результаты опыта холостого хода (максимальная частота без нагрузки).

Вывод:

Осциллограммы реального и модельного холостого хода совпадают. Визуально разницы не видно.

После успешного опыта холостого хода был проведен опыта динамического воздействия на двигатель с присоединенным редуктором. В этом опыте на обмотки двигателя подавалось постоянное напряжение с реверсом на частоте 30 Гц. При этом выходное звено совершало колебания с той же частотой. На Рис.6 приведены результаты этого опыта.

Полученные данные сравнивались с моделью привода, работающей в аналогичном режиме (Рис.7).

Вывод:

  • Перемещения штока в реальности и на модели полностью совпадают
  • Пиковые значения реального тока двигателя и модели совпадают с точностью до погрешности измерений.

Вид верифицированной модели силовой и механической части электропривода, построенной на стандартных элементах библиотек среды SimInTech, представлен на Рис.8.

Рис.8

Она и состоит из моделей:

  • силового инвертора
  • двигателя с датчиком положения ротора (ДПР)
  • механической передачи
  • датчика тока
  • нагружателя.

Убедившись, что поведение модели соответствует поведению реального изделия, по результатам моделирования можно выбрать необходимую структуру системы регулирования (СУ) и произвести  ее настройку для разных типов, перечисленных в техническом задании, входных воздействий.

В нашем случае хорошие результаты показала двухконтурная система регулирования положения с демпфирующей связью по скорости. Вид модели этой структуры представлен на Рис.9.

Рис.9

При дальнейшем использовании кодогенерации нет необходимости в ручном кодировании алгоритмов системы регулирования - готовый проект в среде разработке Keil uVision создается автоматически. После сборки бинарного образа программы ее можно транслировать в микроконтроллер (1986ВЕ1Т).

Заметим, что блоки модели «Выбор Ключей», «Инициализация периферии», «АЦП», «АЦП SSP2» в режиме моделирования реализуют соответствующие математические модели, а при кодогенерации заменяются библиотеками работы с периферией используемого микроконтроллера.

После выбора структуры СУ и ее настройки нам оставалось:

  • осуществить автоматическую кодогенерацию программы
  • записать полученную программу в контроллер
  • зафиксировать великолепный результат.

По Рис.10 можно сравнить работу модели и реального привода. В качестве задания по положению использовалась синусоида, с частотой 3 Гц и амплитудой 3мм. Для получения данных с контроллера в его программе была предусмотрена специальная часть, обеспечивающая считывание внутренних сигналов по последовательному интерфейсу.

Ну, здесь даже цвет одинаковый ….

Ура, товарищи!!! Свершилось!!!

 

 ООО "3В Сервис"

Ю.Н.Калачев

Ф.И. Баум

АО "Аэроэлектромаш"

В.Ю.Ланцев

Е.В.Окулов

                                                                                                                                                                                                                       

Более подробная информация по тулбоксу «Электропривод» программы SimInTech:

http://3v-services.com/books/978-5-97060-766-4/?yclid=3971894245794548684

Теги

Комментарии
Пока еще нет ни одного комментария. Ваш может быть первым!
Добавить комментарий