WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 41 | 42 || 44 | 45 |   ...   | 65 |

и, в целях сравнения, адмитанс ИСБ последовательВ [4] показано, что между частотой преобразованого типа [2]. Сравнивая соответствующие слагаемые ния fПР, частотой среза разомкнутого конутра МОС адмитансов имитаторов, можно сделать вывод, что fСРмос fПР/(2), частотами fZ = 1/(2TZ) и fP = 1/(2TP) охват РЭ НУМ обратной связью по напряжению присуществует соотношение fZ < fСРмос < fПР = fP, которое с водит к изменению адмитанса НУМ.

Рассмотрим влияние передаточной функции раучетом условия WМОС ( j) 1, где 0 СРмос, зомкнутого контура ИСН в режиме ХХ на Y` (s).

НУМ позволяет упростить (1):

Как правило, в ИСН между частотой среза разомкнутого контура ИСН СРисн, частотой среза разомкнутоYLМОС ( j) WУМОС ( j)KШИМ KИТго контура МОС по среднему току дросселя СРмос и (2) частотой преобразования пр выполняется соотношеj, < СР МОС.

ние СРисн < СРмос < пр [4]. Поэтому, с учетом выраКУМОСKШИМ KИТ2 (TZ j+1) жение (2) в диапазоне частот 0 < СРисн ПФ Согласно (2) в диапазоне частот 0 1/TZ блаWРКИСНхх принимает вид:

годаря МОС адмитанс дросселя приобретает емкостWРКИСНхх ( j) = ной характер, где эквивалентная емкость дросселя WУС2 ( j)WУМОС ( j)KШИМZФМОС ( j)КДН равна = = (5) 1 WУМОС ( j)KШИМКИТCL =.

КУМОСKШИМKИТWУС2 ( j)ZФМОС ( j)КДН =.

КИТАдмитанс фильтра с МОС определяется выражением: Согласно (5) в диапазоне частот 0 < СРисн существенное влияние на WРКИСНхх оказывает импеданс YФМОС (s) = YLМОС (s) + = YLМОС (s) + YС (s).

фильтра ZФМОС с МОС по среднему току дросселя, ZС (s) который в области низких и средних частот имеет Передаточная функция разомкнутого контура емкостной характер, т. е. ПФ WРКИСНхх обладает отноИСН имеет вид:

сительно большим коэффициентом передачи в обласWУС2 (s)WУМОС (s)KШИМ ти низких и средних частот. Поэтому, благодаря охвату обратной связью по напряжению регулирующих YLМОС (s)ZФМОС (s)КДН WРКИСН (s) =, элементов НУМ модуль адмитансно-частотной харак1+ ZФМОС (s)YН (s) теристики (АдЧХ) |Y` (j)| в диапазоне частот НУМ где ZФМОС(s) = 1/YФМОС(s) – эквивалентный импеданс 0 < СРисн уменьшается по сравнению с модулем фильтра; YН(s) – адмитанс нагрузки.

АдЧХ |YНУМ(j)|, что согласно работе [2] положительВ режиме ХХ, когда YН(s) = 0, передаточная функно сказывается как на статической, так и на динамиция разомкнутого контура ИСН принимает вид:

ческой точности имитатора.

Адмитансы имитторов ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ ИСБ последовательного типа к к YПОС(s,UН ) = YФОС(s,UН ) + YСТ (s) + YCК (s) YКАС(s,UН) = YСТ (s) + YФОС(s,UН) + YСк (s) ' YНУМ (s) YНУМ (s) к YСТ(s) = YСТ(s) = ' 1+ WСК (s) + KИТYНУМ(s) + ZИП (s)YНУМ (s) 1+ WСК (s) + KИТ1YНУМ (s) + ZИСН (s)YНУМ (s) KФОС(UН)WФОС(s)WУC(s)WПКУ (s)WНУМ (s) KФОС(UН )WФОС(s)WУC(s)WПКУ (s)WНУМ(s) к YФОС(s,UН) = YФОС(s,UН) = ' 1+ WСК (s) + KИТ1YНУМ (s) + ZИСН (s)YНУМ (s) 1+WСК (s) + KИТYНУМ (s) + ZИП (s)YНУМ (s) YНУМ (s) ' YНУМ (s) = 1+ WРКИСНхх (s) WСК (s) = WУС(s)WПКУ (s)WНУМ (s)КИТ Технологические процессы и материалы Выше частоты СРисн будет выполняться условие Проанализируем импеданс ИСН. С учетом (5) им|Y` (j)| = |YНУМ(j)|. Поэтому без ущерба для точ- педанс ИСН (4) в диапазоне частот 0 < СРисн приНУМ нимает вид:

ности полученных результатов примем, что |Y` (j)| НУМ ZФэкв( j)WУМОС( j)KШИМКИТ= |YНУМ(j)| вне зависимости от диапазона частот.

ZИСН( j) == WУС2( j)WУМОС( j)KШИМZФэкв( j)КДН Отсюда, если ZИП(s) = ZИСН(s), то адмитанс ИСБ с кас (7) кадным включением НУМ и ИУМ будет равен адмиKИТ2 KИТ=, тансу ИСБ последовательного типа.

WУС2(s)КДН KУС2КДН В работе [2] было получено условие, которому т. е. имеет чисто активный характер. Выше частоты должен удовлетворять импеданс ИП ИСБ последовасреза разомкнутого контура ИСН СРисн импеданс тельного типа, исходя из наименьшего влияния ИСН определяется импедансом (параметрами) на адмитанс имитатора LC-фильтра.

Учитывая, что обычно выполняются условия 1+WРКж ( j) ZИП ( j) < ZИПпр ( j) = - KИТ, КИТ2 < 1 Ом, КУС2 1, КДН < 1, то в диапазоне частот YНУМ ( j) 0 < СРисн, где СРисн обычно не превышает не 0...СРж, сколько килогерц, условие (6) автоматически выполняется. Таким образом, (6) накладывает ограничения где ZИПпр ( j) – модуль предельной импеданснотолько на параметры LC-фильтра.

Определим наибольшее значение индуктивности частотной характеристики (ИЧХ) ИП ИСБ последовадросселя фильтра LФмакс. Приравнивая тельного типа; СРж – желаемая частота среза L Фмакс = ZИПпр ( j) при = СРж, получим РК НСТ; WРКж – желаемая передаточная функция РК НСТ, которая в диапазоне частот 0 < СРж ZИПпр ( jСРж ) имеет вид LФмакс =.

КРКж СРж WРКж ( j) =, (TРКж1 j+1) При СРж 3,14106 с–1 получим LФмакс 1,8мкГн.

На рис. 4 представлен модуль ИЧХ ИСН при где КРКж – желаемый коэффициент передачи, ZИСН0 = 0,05Ом и LФ = LФмакс. Как видно из графиков, TРКж1 = КРКж / СРж.

условие (6) в диапазоне частот 0 < СРж в полной Так как ZИП(s) = ZИСН(s), то модуль ИЧХ ИСН долмере выполняется.

жен удовлетворять условию:

Как показывает практика, полученная на примере величина индуктивности дросселя не достаточна для 1+WРКж ( j) ZИСН ( j) < ZИПпр ( j) = - KИТ, выполнения условия непрерывности тока дросселя, YНУМ ( j) (6) поэтому определим наименьшую емкость конденса 0...СРж.

тора, при которой индуктивность дросселя не будет оказывать влияния на адмитанс ИСБ. Для этого расГрафик ZИПпр ( j) при типовых СРж 3,14106 с–смотрим условие CФмин = 1 ZИПпр ( j) при = СРж:

и КРКж = 200 представлен на рис. 4. Как видно из гра- фика в области НЧ импеданс ИП может быть порядка CФмин.

мегаом, но по мере роста частоты он должен станоZИПпр ( jСРж ) СРж виться меньше.

При СРж 3,14106 с–1 получим СФмин 53 нФ.

Модуль ИЧХ ИСН при LФ > LФмакс и СФ = СФмин представлен на рис. 4. Как видно из графика, на частоте сопряжения индуктивной составляющей ИЧХ ИСН и импеданса конденсатора образуется резонансный выброс, который не позволяет в полной мере выполнить условие (6). Поэтому величину емкости конденсатора СФ предлагается выбирать с запасом в 20–100 раз:

CФ 20. (8) ZИПпр ( jСРж ) СРж Модуль ИЧХ ИСН при LФ > LФмакс и СФ = 20СФмин 1 мкФ представлен на рис. 4. Видно, что теперь условие (6) в диапазоне частот 0 < СРж в полной мере выполняется.

Таким образом, при расчете параметров LC-фильтра Рис. 4. Графики ИЧХ ИСН ИСН для ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева накладывается ограничение, согласно которому ем- где СР – частота среза, при которой |WРКИСНхх(jСР)| = 1;

кость конденсатора фильтра должна быть не меньше П – частота, при которой РК(П) = –180°.

некоторой минимальной величины.

Как правило, для обеспечения устойчивой работы Рассмотрим вопрос устойчивой работы ИСН. ОсоИСН между частотой среза разомкнутого контура бенностью работы ИСН в составе ИСБ с каскадным ИСН ср и частотой преобразования (модуляции) пр включением НУМ и ИУМ является то, что ИСН продолжно выполняться условие ср пр/5 [4; 5]. В то изводит стабилизацию только части своего выходного же время, как показывают результаты моделирования напряжения – напряжение на РЭ НУМ, тогда как дру[1], быстродействие ИСН оказывает существенное гая часть – напряжение нагрузки – зависит от импевлияние на качество переходных процессов на токоданса нагрузки и формируется НСТ и УФОС. Поэтовой ветви ВАХ имитатора СБ. Поэтому, для повышему для расчета КУ, обеспечивающего устойчивую ния качества переходных процессов ИСБ с каскадным работу ИСН, необходимо определить ПФ РК ИСН включением НУМ и ИУМ необходимо, чтобы частота с учетом НСТ и УФОС.

среза ИСН была как можно больше. Руководствуясь Используя формулу Мезона, по функциональной наибольшим быстродействием ИСН, используя пересхеме, представленной на рис. 3, получим передаточдаточную функцию разомкнутого контура ИСН в реную функцию разомкнутого контура ИСН, работаюжиме ХХ (3) и методы, изложенные в [4; 5], можно щего в составе ИСБ с каскадным включением НУМ провести синтез корректирующего устройства, обеси ИУМ:

печивающего устойчивость и требуемого быстродейUДН (s) ствие ИСН.

WРКИСНк (s,UH ) == UO2 (s) (9) * 1+ ZH (s)YПОС (s,UH ) = WРКИСНхх (s), ** 1+ ZH (s)YПОС (s,UH ) где ** YПОС (s,UH ) = YФОС (s,UH ) + YСк (s), KФОС (UН )WФОС (s)WУCск (s) WПКУ (s)WНУМ (s) * YФОС (s,UH ) =, 1+WСК (s) ** ** ** YПОС (s,UH ) = YФОС (s,UH ) + YСТ (s,UH ) + YСк (s) ** YФОС (s,UH ) = KФОС (UН )WФОС (s)WУCск (s)WПКУ (s)WНУМ (s) =, 1+WСК (s) + KИТ1YНУМ (s) + ZФмос (s)YНУМ (s) * ** Рис. 5. Графики YПОС( j,UH) и YПОС( j,UH) ** YСТ (s,UH ) = YНУМ (s) Таким образом, в работе исследовано влияние им=.

пульсного стабилизатора напряжения на адмитанс 1+WСК (s) + KИТ1YНУМ (s) + ZФмос (s)YНУМ (s) и устойчивость имитатора с каскадным включением * ** непрерывного и импульсного усилителей мощности.

Графики YПОС ( j,UH ) и YПОС ( j,UH ) при тиПоказано, что для наименьшего влияния импеданса повых значениях СФ = 10 мкФ и LФ = 200 мкГн предИСН на адмитанс имитатора емкость конденсатора ставлены на рис. 5.

фильтра ИСН должна удовлетворять условию (8). Для Как видно из графиков, в диапазоне частот до неисследования и обеспечения устойчивости ИСН слескольких килогерц, являющихся частотой среза РК дует использовать передаточную функцию разомкну* ИСН, модули выражений YПОС ( j,UH ) и того контура ИСН в режиме холостого хода (3).

** YПОС ( j,UH ) совпадают, что позволяет упростить (9):

Библиографические ссылки 1. Мизрах Е. А., Сидоров А. С. Об абсолютной WРКИСНк (s,UH ) WРКИСНхх (s).

устойчивости процессов в имитаторах солнечных батарей // Приборостроение (Известия высших учебных Таким образом, при исследовании устойчивости ИСН, работающего в составе ИСБ с каскадным вклю- заведений) / Санкт-Петербургский гос. ун-т информачением НУМ и ИУМ, можно использовать переда- ционных технологий, механики и оптики. 2011. Т. 54.

№ 4. С. 28–33.

точную функцию ИСН в режиме ХХ (3).

Условие устойчивости по частотным характери- 2. Балакирев Р. В., Мизрах Е. А., Сидоров А. С.

Синтез требуемых адмитансных частотных характеристикам |WРКИСНхх(j)| и РК = arg(WРКИСНхх(j)) имеет стик имитатора солнечной батареи // Вестник СибГАУ.

вид 2006. Вып. 2(9). С. 24–29.

СР < П, Технологические процессы и материалы 3. Мелешин В. И. Транзисторная преобразова- 5. Erickson R. W. Fundamentals of Power Electronтельная техника. М. : Техносфера, 2005. ics. N. Y. : Chapman and Hall, 1997.

4. Dixon L. Average Current Control of Switching 6. Мизрах Е. А., Сидоров А. С. Моделирование Power Supplies // Unitrode Power Supply Design имитатора солнечных батарей с каскадным включеSeminar Handbook, Seminar 700, 1990. Topic 5. нием импульсного и непрерывного усилителей мощP. 5.1–5.14. ности // Вестник СибГАУ. 2007. Вып. 1 (14). С. 7–12.

E. A. Mizrakh, A. S. Sidorov, S. B. Tkachev INVESTIGATION OF INFLUENCE OF SWITCHED VOLTAGE REGULATORS ON ADMITTANCE AND STABILITY OF SOLAR ARRAY SIMULATORS WITH CASCADE CONNECTION OF POWER AMPLIFIERS The paper presents the results of the investigation of the influence of dynamic characteristics of switched voltage regulator on admittance and stability of solar array simulator with cascade connection of continuous and switched power amplifiers. The limitations on LC-filter parameters of switched voltage regulator are stated.

Key words: switched voltage regulator, solar array simulator, stability, admittance.

© Мизрах Е. А., Сидоров А. С., Ткачев С. Б., УДК 62-Р. А. Мирзаев, Н. А. Смирнов РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ Рассмотрены аспекты управления устройствами параллельной кинематики. Создана система управления шаговыми двигателями. При её разработке усовершенствован контроллер шаговых двигателей, написана программа управления для биполярных и униполярных двигателей.

Ключевые слова: устройства параллельной кинематики, контроллер, система управления, шаговые двигатели, мехатроника.

Применение шаговых двигателей и устройств па- В ходе анализа литературы по автоматизированраллельной кинематики в робототехнике, автоматизи- ной технике [1–3] выявлена некоторая последоварованной технике и ракетно-космической технике тельность обработки информации. К примеру, преоботкрывает новые функциональные возможности разование информации и генерация управляющих в этих областях. Шаговые двигатели позволяют осу- сигналов для шаговых двигателей станка ЧПУ часто ществлять перемещение с большой точностью без осуществляется по схеме, приведенной на рис. 1.

использования обратной связи. В случае, когда на- Причем вариант с использованием порта USB встрегрузка меняется плавно, требуется хорошая точность чается редко. Большое значение в данной схеме имеет позиционирования инструмента или детали, шаговые совместимость устройств, форматов передачи данных двигатели являются оптимальным выбором с точки и связанная с ней унификация сигналов, разъемов, зрения цены и функциональности. протоколов. В ходе работы контроллер, несовместиЕсли нужен привод для перемещения по заданно- мый с сигналом шаг/направление, был усовершенстму алгоритму (переместить в определенную позицию, вован.

выполнить реверс, приостановить работу, продолжить Применение шаговых двигателей требует сложной работу с другой скоростью), предпочтительно исполь- системы управления, которая создана в ходе работы.

зовать шаговый двигатель. Он способен осуществлять Система управления состоит из персонального комточное позиционирование и регулировку скорости без пьютера с работающей на нем программой и контролдатчика обратной связи [1]. Однако это утверждение леров шаговых двигателей, преобразующих сигналы.

верно только для систем, которые работают при ма- Компьютерная программа управления считывает данлом ускорении и с относительно постоянной нагруз- ные о траектории, рассчитывает шаги и генерирует кой. Если нагрузка шагового двигателя превысит его управляющие сигналы на контроллер. Контроллер момент, то информация о положении ротора теряется шаговых двигателей преобразует эти сигналы в ими система требует базирования с помощью концевого пульсы, усиливает их мощность и подает на шаговые выключателя или любого датчика положения [2]. двигатели.

Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева Рис. 1. Генерация, вывод и преобразование управляющих сигналов [4] Рис. 2. Диалоговое окно программы Stepper motor Программирование. Управляющая программа 250, 100, максимальное число шагов будет равно 500, способна управлять тремя шаговыми двигателями. а коэффициенты kx = 500/500 = 1, ky = 250/500 = 0,5, Методики расчета перемещения по каждой оси kz = 100/500 = 0,2.

Pages:     | 1 |   ...   | 41 | 42 || 44 | 45 |   ...   | 65 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.