На первом шаге моделирования необходимо оценить и выбрать общую структуру системы регулирования. Ну, например, для асинхронного векторного электропривода существует две основные структуры:
- cтруктура с непосредственным ориентированием по полю
- cтруктура с косвенным ориентированием по полю.
Каждая структура в свою очередь также может строиться по-разному. Так, для системы управления скоростью я насчитал шесть возможных вариантов (не считая бездатчиковых систем). При этом важно, что все варианты, а также и системы управления положением и моментом могут быть построены из одних и тех же элементарных кусков.
Вопрос выбора оптимальной структуры и подструктуры векторной системы регулирования в зависимости от требований к электроприводу — вопрос вообще не проработанный. А требования и условия работы у приводов очень разные, где-то важно быстродействие, а где-то — точность. Где-то нагрузка безинерционна, а где-то надо вертеть и точно позиционировать десятки тонн при наличии упругости и громадного трения покоя.
Моделирование как раз и может помочь выбрать оптимальную в конкретном случае структуру векторной системы управления. Для того, чтобы это сделать, надо иметь модели всех элементов систем и некие предлагаемые пользователю конфигурируемые шаблоны возможных структур, состоящие из этих элементов. Ну и, конечно, модели самого двигателя и нагрузки. На первом этапе модель может быть непрерывной, то есть не учитывающей дискретизацию по времени и уровню.
На втором шаге моделирования пользователь должен иметь возможность ввести дискретизацию. Здесь необходимы модели ШИМ, силового инвертора, датчиков, АЦП. Состыко-вав полученную на первом этапе структуру, с моделями этих узлов можно будет получить практи-чески реальную картину работы электропривода.
На третьем шаге можно реализовать элементы отлаженной на предыдущих шагах структуры в библиотечные программные и кодовые модули, например, для процессора TMS (Texas Instruments) и отечественного процессора 1921ВК01Т (НИИЭТ).
Таким образом, программа обеспечит переход от общего моделирования к конкретному проектированию. Кроме того, очень полезно иметь возможность стыковки смоделированной на компьютере системы управления с реальным силовым инвертором, обеспечив тем самым и полунатурное моделирование электропривода.
А на последнем этапе надо перейти от модели системы управления к полной модели управляющей программы контроллера, включающей интерфейсы, защиты, параметрирование и т.д. После этого можно будет автоматически из среды моделирования сгенерить тексты программы и коды прошивки используемого процессора. Это окончательно соединит процесс моделирования с процессом проектирования. Написание программы контроллера на языке
СИ, таким образом, можно будет заменить построением модели программы.
Вышеописанное не является фантазией автора. В настоящее время разработчиком отечественной среды динамического моделирования SimInTech ведутся работы по созданию специализированного под электропривод тулбокса по описанным выше принципам.
Среда моделирования SimInTech — российская система модельно-ориентированного проектирования систем автоматического управления. Она имеет собственную не менее долгую, чем у программы Simulink, историю и является ее прямым конкурентом.
Надеемся, что тулбокс будет полезен как инженерам, так и вузам, обучающим студентов по специальности «Электропривод».
Более полную информацию можно получить у автора статьи, или в ООО «3В Сервис»:
117105, г. Москва, ул. Трубная, д. 25, корп. 1, 6-й этаж.
Сайт: www.3v-services.com
E-mail: info@3v-services.com
Тел./факс: +7 (495) 221-22-53
Юрий Николаевич Калачев
