Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45

Таблица 6

Номер

<1

< S

S о

точки на

§°

рис. 96

«

»

0,0215

0,029

0,030

0,026

0,015

0,008

0,018

0,0164

0,024

0,028

0,024

0,015

0,008

0,019

0.0101

0,020

0,024

0,023

0,014

0,008

0,019

0,005

0,014

0,020

0,020

0,013

0,007

0,018

0,0005

0,008

0,017

0,018

0,012

0,007

0,017

0,005

0,013

0,016

0,011

0,006

0,016

0,009

0,014

0,010

0,006

0,014

0,004

0,011

0,009

0,005

0,011

0,0007

0,008

0,007

0,004

0,007

0,004

0,006

0,004

0,0005

0,001

0,005

0,003

0,003

0,003

0,002

0,002

0,0009

0,001

0,0008

0,0002

(7.11)

В относительных единицах получим

Ря с = rifj [и (1 - Y) - П

Используя формулу (7.11) и систему графиков, представленную на рнс. 96, можно определить мощность, потребляемую АБ, при любых значениях тока двигателя и оборотов. При этом ось п* разбивается на ряд точек, и для каждой из них при данном токе определяются значения скважности у и КПД системы в режиме рекуперации. Расчет мощности Р* с сводится в таблицу. Так, при значениях „ = 2; =

0,55; р2р1 = 3 и графиках црс = Ф (у), построенных для частоты / = 2,5 кГц, результаты расчета приве-

дены в табл. 6 (для расчета использовались те же данные, что и при определении КПД системы АБ-ИП-ДПТ). Из приведенных в ней результатов можно заключить следующее: рекуперация при больших токах двигателя не может обеспечить максимальное потребление энергии аккумуляторной батареей; поддержание одного тока двигателя также не обеспечивает максимума Р-с- Батарея будет потреблять максимальную мощность, если система управления обеспечит переходы для данного случая с тока 150 А при п* = 0,75 на ток 100 А и далее - с тока 100 А при п* = 0,5 на ток 50 А и т. д., обеспечивая в каждый момент наибольшее потребление (значения Pic набраны полужирным шрифтом) на одном из токов.

Перенеся точки = Ф (О и далее -

зависимость п

1-4 для тока /з == const на график - точки 5-9 для тока /4 и т. д., получим Ф (/) при / " var для рекуперации с максимальным потреблением мощности бортовым источником питания.

К недостаткам такого режима рекуперации энергии в АБ следует отнести заряд источника питания повышенными токами, величина которых при реализации данного режима не контролируется. Поэтому использовать режим рекуперации целесообразно лишь в тех случаях, когда для величины зарядного тока АБ допускаются большие значения (хотя бы на определенных временных интервалах), что может иметь место для некоторых типов свинцово-кислотных АБ, никель-железных щелочных и новых типов натрий- и литий-серных аккумуляторов.

5. Для всех случаев, когда зарядный ток АБ ограничен определенным значением /*, определять параметры управления преобразователем, оценивать потребляемую АБ мощность в течение торможения, а также длительность торможения надо следующим образом.

Соотношение между средним током двигателя и током АБ (если отсутствует емкостный фильтр) или током контура Е-С

определяется выражением /3 = /* (1 -у). Из последнего найдем значение тока /* и, подставив его в уравнение механических характеристик (7.9), получим

(7.12)

где fei k,, ; k., = Р2Ф1; /

const - заданный максималь-

но допустимый ток заряда АБ, отн. ед. Причем в уравнении

(7.12) ток /3 подставлен со знаком «-», так как имеющие обратное направление в режиме рекуперации токи подставляются в это выражение для механических характеристик э обратным знаком.

Уравнение (7.12) приведем к виду

/(у)-Лу-Ву-f СО, (7.13)

где Л = 1; В = 2 -

13 jz 1-2

Решая уравнения (7.13) с учетом значений коэффициентов, получаем

Y-0,5

(7.14)

Перед корнем оставлен знак «-», так как порядок подкоренного выражения вследствие малости величины членов, со-

держащих /3, определяется величиной п*, с ростом которой скважность убывает. Поэтому только отрицательное значение



корня соответствует физически реальному процессу, т. е. убыванию у с ростом л*.

Диапазон оборотов двигателя, в котором изменением значений скважности от нуля до единицы можно обеспечить требуемый зарядный ток АБ, определим из таких соображений. Для уравнений (7.13) условие нахождения корней в интервале P>y2Yi>? определяется системой неравенств

в2 „ > 0;

Af ip) > 0;

Af (q) > 0; q<~B/2A<p,

Подставляя в эту систему р = 1, а =

циентов Л, В, С, получаем

О значения коэффи-

I + k.kJl\

(7.15)

Поскольку расчет мощности потребления проводился для системы с АБ типа НЦ-125 (максимально допустимый зарядный ток АБ равен 50 А), используя систему неравенств (7Л5)

при /з - 50 А (/; - 0,037) (см. табл. 6), /е, - 0,5; к., = 3, находим диапазон оборотов, в котором можно обесп.ечить заряд АБ указаи1и.!.м током; 0,309!f 1,005. Подставив граничные зпачен11я п"* з уравнеше (7.14), определим соответствующие им значения скважности 0,864 у > 0,056.

Рассчитав для ряда значений п из ириведеипого выше диапазона соответствующие значения у и использовав полу-

ченные граничные значения, построим на графике п

Ч (v)

(см. рис. 96) тор\юзную переходную характеристику Hl = = const), определяющую закон торможения для обеспечения заряда АБ в режиме рекуперации постоянным заданным током. Потребляемую мощность при торможении, определяемом

характеристикой fl = const, также рассчитываем по формуле (7.11). Для этого в каждой точке разбиения (точки /-17

по оси п*) определяем для данных значений п* и у ток / из уравнения механической характеристики (7.9). Результат расчета приведен в табл. 6, а на графике п* = ф (f) (рис. 96) - соответствующая кривая.

Суммируя выделенные в табл. 6 значения Рес для режима торможения с максимальным потреблением мощности и определяя общее потребление для режима рекуперации с постоянным током в цепи АБ, находим, что в первом случае

потребление мощности батарей в 1*3 раза больше sa одно и то же время (а. однако при рекуперации с постоянным током заряда аб потребляет мощность в наиболее благоприятном о точки зрения величины грядного тока режиме. кроме того, как видно из графиков п* ф (0. интенсивность торможения при рекуперации с /з = const возрастает с течением времени, а в режиме торможения с максимальной мощностью потребления время торможения увеличено, и интенсивность торможения уменьшается с течением времени.

Таким образом, по энергетическим и динамическим показателям наиболее целесообразным является режим рекуперативного торможения с постоянным максимально допустимым током заряда АБ, который реализуется в соответствии с тормозной переходной характеристикой il = const на графике л* = ф (у). Отметим только, что граничные зна-

чения Пгр и Угр соответствуют току двигателя большему,

чем его максимальный ток /q. Поэтому точка П пересечения переходной и механической характеристик для тока /j будет определять переход к режиму торможения при постоянном токе двигателя, что обеспечит достаточную интенсивность торможения (потребления мощности А Б к этому моменту

уже не будет, так как Pe~g = О, начиная с десятой точки разбиения по оси п).

Отметим, что применение ЭВМ для расчетов по предлагаемой методике значительно повышает эсМективность энергетического анализа, а также точность результатов при по-строении переходной тормозной характеристики, задающей закон управления преобразователем. Результатом применения предлагаемой методики будет определенный закон торможения и соответствующие ему значения параметров управления импульсным преобразователем, которые обеспечивают оптимальный режим заряда АБ при значениях потребляемой источником М0Щ1ЮСТИ, близкими к максимально возможным.

В заключение 1юдчеркнем, что без полного энергетического исследования системы АБ-ИП-ДПТ в целом невозможно получить результаты, соответствующие действительно оптимальным режимам независимо от того, какой из энергетических критериев оптимизации взят за оенову."

186-2604



1, Формализация задает синтаза алгоритмов при проектировании систем управления на базе микропроцессоров

применение микропроцессоров в системах управления обусловливает особые требования к разработке этих систем [121]. Это, в первую очередь, связано с тем, что задачи формирования управляющих сигналов решаются не синтезом логической схемы, а созданием программы, последовательное выполнение которой дает требуемый результат,- управляющий сигнал или последовательность сигналов. Сама же МПСУ, как правило, имеет структуру, практически не изменяющуюся при переходе от одной задачи управления к другой в пределах одного класса управляемых объектов. Поэтому успешная реализация управления средствами микропроцессорной техники зависит не только от оптимальных схемотехнических решений, ио в большой степени зависит от рациональной организации алгоритмов. Это позволяет минимизировать объем требуемой памяти и сократить время выполнения программы, что особенно важно для систем управления, работающих в реалыюм масп1табе времени.

Известна методика, обеспечивающая получение оптимизированных а.иоритмов, основанная иа традиционном опи-саш1И 1и1фровь1х систем управления: диаграммы состояний, таблицы переходов и выходов, их минимизация, переход к алгоритмам управления и затем реализация системы управления [144-1. Однако 1юстроеиие графов и обработка таблиц переходов и вы.чодов с целью их минимизации требуют значительных затрат времени и определенных навыков. Особенно это сказывается при проектировании систем, где число возможных состоя 1П]й может достигать десятков и сотен.

Методика, исключаюищя указанные недостатки, основана на применении логических схем алгоритмов (ЛСА) [46], что позволяет формализовать задачу синтеза алгоритмов и упростить обработку инфор.маиии о функционировании системы, сводя ее к чисто математическим методам. Кроме того, в ряде случаев предлагаемая методика [74] с точки зрения минимальности конечного алгоритма более эффективна по сравнению с имеющейся [144]. Методика, позволяющая реализовать программно функции произвольной логической структуры, состоит из следующих этапов [74 .

I. Технические условия. На этом этапе вводятся обозначения управляющих воздействий (операторов), которые должны вырабатывать МПСУ, и определяется последовательность их выработки и зависимости от сигналов датчиков, рассматриваемых как логические условия.


*

П. Логическая схема алгоритма. Такая схема строится на основе анализа последовательности переходов от выработки одного воздействия (оператора) к другому.

HI. Минимизация ЛСА. Этот этап начинается построением матричной схемы алгоритма (МСА). Далее определяются логические функции переходов, на основе которых записываются формулы переходов, скобочные формулы переходов и система формул, по которым строится минимальная форма ЛСА.

IV. Программная реализация комбинационных логических функций. Эта задача возникает на этапе окончательной разработки программного обеспечения МПСУ, когда один или несколько операторов из минимизированной ЛСА являются аналогом комбинационной логической структуры [76, 134].

1. Логическая функция выражается в дизъюнктивной нормальной форме и минимизируется известными методами [461.

2. Относительно простые (с малым числом неременных и дизъюнктивных членов) функции программно реализуются последовательным генерированием результата следующим образом. Каждый дизъюнктивный член формируется последовательным применением операции «И» к каждой пере.меиной (прямой или инверсной), входящей в него. Затем следует проверка равенства этого члена единице Если равенство имеет место, то на выходе, соответствующем дайной функции, генерируется единица, в противном случае начинается формирование и анализ следующего слагаемого и так далее, пока не будет проанализированы все дизъюнктивные члены функции. К недостаткам описанного подхода следует отнести перерасход памяти ири записи переменных (для записи 1 или О расходуется байт памяти), кро.ме того, каждая новая функция требует новой программы.

3. Для программной реализации более сложных одновы-ходных логических функций целесообразно использовать под.ход, исключающий недостатки предыдущего и заключающийся в следующем. В памяти формируется таблица слов, каждое из которых представляет собой набор переменных, сформированных в заранее установленной последовательности. Дизъюнкция всех табличных слов определяет переключательную функцию F, Слово переменных, сформированное на входе, сравнивается последовательно с каждым словом в таблице. Прн совпадении входного слова переменных с табличным на выходе, соответсгвуюнхем функции f, формируется единица.

4. Программная реализация многовыходных логических функций выполняется следующим образом. Слово входных





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45