Принципы построения многокоординатных цифро-аналоговых электроприводов построенных на базе PCNC

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет – Электротехнический институт

Направление – Электротехника, электромеханика, электротехнологии

Кафедра – Электропривод и электрооборудование

Лабораторная работа №3

Принципы построения многокоординатных цифро-аналоговых электроприводов построенных на базе PCNC

Выполнили:

Студенты, гр.7М142 ___________

___________

___________

(подпись)
___________ (дата)

Проверил:

(ассистент) ___________

(подпись)

___________

(дата)

Томск - 2009

Цель работы:

1) изучение принципов построение многокоординатных цифровых электроприводов построенных на базе PCNC;

2) изучение элементной базы цифровой системы управления двухкоординатного стола;

3) экспериментальное исследование работы алгоритмов линейной интерполяции;

Описание экспериментального лабораторного стенда

Функциональная схема цифро-аналогового следящего электропривода (ЦАСЭП) состоит из двух основных частей (рис. 1):

1) серийно выпускаемого промышленностью реверсивного регулируемо­го электропривода (РЭП) «КЕМЕК».

2) устройства числового программного управления (PCNC - Personal Computer Numerical Control), которое реализовано на базе персонально­го компьютера и двух модулей ввода-вывода дискретной и аналоговой информации UNIO 96-5, AI16-5A-1 фирмы Fastwel.

РЭП «КЕМЕК» предназначен для реверсивных быстродействующих широкорегулируемых приводов с однозонным регулированием скорости ме­ханизмов подач станков, промышленных роботов и других механизмов. Дан­ный РЭП выполнен по двухконтурной структуре (контур тока + контур ско­рости) подчиненного регулирования с реверсивным шестипульсным тиристорным преобразователем (ТП) с раздельным управлением группами венти­лей типа 2РЕВ16. Диапазон регулирования скорости не менее 2000.

В комплект привода входят:

• шестипульсный реверсивный тиристорный преобразователь типа
2РЕВ16;

• высокомоментные двигатели серии 1ПИ с встроенными тахогенераторами;

• силовой трансформатор типа Т1ЕВ.

Следящая часть приводов механизмов станков и роботов управляется часто от устройств ЧПУ и реализуется, поэтому как аппаратными, так и про­граммными способами. Аппаратным способом реализуется устройства пита­ния, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи. Программно в нашем случае реализуется регулятор поло­жения (РП) и обработка информации с фотоимпульсных датчиков положе­ния.

Реализованная таким образом система с числовым программным управлением относится к классу PCNC-4, поскольку интерфейс оператора, ядро ЧПУ, контроллер электроавтоматики реализованы программно на од­ном персональном компьютере.

Рисунок 1 – Функциональная схема экспериментальной установки: ЦП – центральный про­цессор; HDD – жесткий диск; РЭП1, РЭП2 – регулируемые электроприводы; М1, М2 – электродвигатели; BRI, BR2 – тахогенераторы; BQ1, BQ2 – датчики положения;

U3C1, U3C2 – управляющие сигналы на РЭП; UTГ1, UTГ2 – сигналы обратной связи с тахогенераторов

Структурная схема следящего электропривода приведена на рис.2.

Рисунок 2 – Упрощенная структурная схема следящего электропривода

Результаты опытов

1. Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 20 Гц представлены на рис.3.

Рисунок 3 - Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 20 Гц

На рис. 4 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 4 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 5 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 5 - Изменение векторной ошибки δ

2. Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 60 Гц представлены на рис.6.

Рисунок 7 - Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 60 Гц

На рис. 8 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 8 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 9 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 9 - Изменение векторной ошибки δ

3. Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 100 Гц представлены на рис.10.

Рисунок 10 - Траектория фигуры «квадрат» при частоте квантования 100 Гц

На рис. 11 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 11 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 12 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 12 - Изменение векторной ошибки δ

4. Траектория фигуры «треугольник» при частоте квантования 20 Гц представлены на рис.13.

Рисунок 13 - Траектория фигуры «треугольник» при частоте

квантования 20 Гц

На рис. 14 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 14 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 15 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 15 - Изменение векторной ошибки δ

5. Траектория фигуры «треугольник» при частоте квантования 60 Гц представлены на рис.16.

Рисунок 16 - Траектория фигуры «треугольник» при частоте

квантования 60 Гц

На рис. 17 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 17 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 18 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 18 - Изменение векторной ошибки δ

6. Траектория фигуры «треугольник» при частоте квантования 100 Гц представлены на рис.19.

Рисунок 19 - Траектория фигуры «треугольник» при частоте

квантования 100 Гц

На рис. 20 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 20 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 21 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 21 - Изменение векторной ошибки δ

7. Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 20 Гц представлены на рис.22.

Рисунок 22 - Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 20 Гц

На рис. 23 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 23 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 24 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 24 - Изменение векторной ошибки δ

8. Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 60 Гц представлены на рис.25.

Рисунок 25 - Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 60 Гц

На рис. 26 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 26 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 27 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 27 - Изменение векторной ошибки δ

9. Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 100 Гц представлены на рис.28.

Рисунок 28 - Траектория фигуры «линия» при частоте квантования 100 Гц

На рис. 29 представлены зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY соответственно.

Рисунок 29 - Зависимости изменения координатных ошибок ΔX и ΔY

соответственно

На рис. 30 представлено изменение векторной ошибки δ

Рисунок 30 - Изменение векторной ошибки δ

Выводы:

В результате выполнения лабораторной работы были зафиксированы результирующая характеристика отработки заданного воздействия и характеристики координатных и векторной ошибок. Проанализировав, полученные графики можно сделать вывод, что координатные и векторные ошибки существенно зависят от задаваемой траектории. Ошибки появляются при изменении координаты во времени.

При отработке одной и той же траектории движения, но с разными частотами квантования сигнала происходит изменение величины ошибки. С уменьшением частоты уменьшается величина ошибки. При малых частотах квантование не все траектории отрабатывается, данный эффект связан с аппаратной поддержкой.