Transcript Digitális szabályozók - gyakorlat (Glisics Sándor)

Analóg és digitális rendszerek
megvalósítása programozható
mikroáramkörökkel
(Gyakorlat: digitális szabályzó)
Készítette: Glisics Sándor
([email protected])
Egyenáramú motor
U i  
V 
M  I
Nm 
n
UR
Uk
Mn
M
UL
Ui
Analóg és digitális szabályzók
Analógiák:
• Arányos (P) szabályzó: egyszerű szorzás
• Integrátor (I): állandó árammal töltött kondenzátor feszültsége ~
regiszter értékét állandó értékkel növelve
• Differenciáló (D): diferenciál hányados átmegy differencia
hányadosba
Analóg:
Digitális:

1
x PID ( t )  A p  e ( t ) 
TI

x PID n


 A p e n 
TI

de ( t ) 
 e ( t ) dt TD dt 
0

t
n

i 1
e n  e n 1 
e i  TD



Állandó nyomaték
• Áramszabályzó = nyomaték szabályzó
(digitális PI)
• Beavatkozási lehetőség: csak a
kapocsfeszültségen keresztül lehetséges
Két alapvető módja:
– Áteresztő tranzisztoros: disszipatív
– Kapcsolóüzemű: a kitöltési tényezőn keresztül
Áramszabályozás megvalósítása
Motor
Ube
ie
Rs
ISZM Áramszabályzó
digitális PI
ia
Áramszabályozás megvalósítása
digitális PI szabályzóval
ie
ia


x n  A p e n 
TI

en=ie-ia
Ap
TI

i 1

ei 

Ap: Arányos tag erősítése
: Mintavételi idő [s]
TI:Integrűlűsi idő [s]
xn: Szabályzó aktuális kimenete
en: Hibajel aktuális előjeles értéke
Sei: Aktuális pillanatig a hibajelek
előjeles összege
i_sumn=i_sumn-1+en

n
Ap
PI szabályzó ugrásválasza:
2

A
p
+
A
xn
p
TI
TI
Kaszkád szabályozás
ie
ia
en=ie-ia
i_sumn=i_sumn+en
Ap

TI
Ap
+
xn
Fordulatszám szabályzó
na
PI
Áram szabályzó
ia
PI
xn
ie
Teljesítmény
Elektronika
Motor
ne
Érzékelő
Fordulatszám érzékelés
•
•
Hogyan mérjük meg a fordulatszámot?
Kiindulásként adott:
–
–
–
–
•
Érzékelő
n=10÷60 RPM legyen beállítható
Áttétel: X=10:1 (lassító)
q=1000 osztású tárcsa
A maximális hiba minimális fordulat esetén legyen Dn/n=5%
Számláló
Tároló
Reset
Tkapu
Rövid számolás:
Az áttételből következik, hogy a fordulatszámmérő-tárcsa tengelye 100÷600 RPM-el forog. 1000 osztású
tárcsa esetén ez 1666 impulzust jelent másodpercenként.
f min 
q  n min  X
60
 impulzus
 1666 
s




Az abszolút hiba ±1 impulzus. Az 5%-os relatív hiba eléréséhez minimum 20 impulzust kell érzékelni a
kapu idő alatt. A fordulatszám érzékelés kapuideje: Tkapu=10ms
n 
Dn
Dn
n

1 impulzus
5%

 20 impulzus

T kapu 
n impulzus
f min
 impulzus

s






20
1666
 12 ms  10 ms
Fordulatszám érzékelés
•
•
Hány bites számláló kell?
Kiindulási adatok:
–
–
–
–
•
nmax=60 RPM
Tkapu=10ms
Áttétel: X=10:1 (lassító)
q=1000 osztású tárcsa
Rövid számolás:
Az áttételből következik, hogy a fordulatszámmérő-tárcsa tengelye maximum 600 RPM-el
forog. 1000 osztású tárcsa esetén ez 10000 impulzust jelent másodpercenként.
f max 
q  n max  X
 10000
60
 impulzus

s




Tkapu=10ms idő alatt a számláló értéke 100 lesz. 8 bites számlálóval ábrázolható (tranziens
jelenségeket is figyelembevéve)
D  f max  T kapu  100 digit
N  log 2 100  7 bit
Program felépítése
Indulás
Fordulatszám szabályzó
na
PI
Áram szabályzó
ia
PI
xn
ie
Teljesítmény
Elektronika
nem
Motor
A/D kész?
ne
igen
Érzékelő
Áramszabályzó
nem
Tkapu letelt?
igen
Fordulatszám
szabályzó