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 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

полно эти противоречия разрешаются путем создания технической документации для производства изделия, предназначенного для данного конкретного объекта, т. е, объектно-ориентированного изделия. Это неизбежно приводит к требованию более быстрого выпуска технической документации, определению данных для конструирования с учетом характеристик данного объекта на стадии технического проектирования.

Учитывая, что трудоемкость создания технической документации велика и предполагает использование инженерного труда, целесообразно в максимально возможной степени рационализировать его, исключить по возможности нетворческий, рутинный труд. Сложность задачи усугубляется тем, что рассматриваемый объект проектирования представляет собой технически неустановившуюся конструкцию и прн его создании принимается много эвристических, интуитивных предпосылок, а также необходим ряд экспериментальных исследований. Еслн учесть, что рост производительности труда разработчиков при традиционных методах проектирования ограничен единицами процентов, а рост их численности практически исключается, то очевидно, что разрешение этих противоречий возможно только созданием системы автоматизации проектирования (САПР), базирующейся на современных цифровых ЭВМ,

Целесообразно ввтоматизнровать разработку путем создания отдельных подсистем, органически вписывающихся в существующую на данном предприятии систему проектирования. Прн таком подходе можно ускорить внедрение отдельных подсистем САПР, не ожидая создания и технического обеспечения всей структуры. Однако все подсистемы должны быть объединены единой информационной базой, единым математическим обеспечением, а технические средства отдельных подсистем САПР должны также иметь единое математическое обеспечение. Состав подсистем определяется конструктивными особенностями изделия и организационной структурой предприятия разработчика. Условно объект проектирования (тиристорный электропривод) можно разделить: на силовую часть, связанную с системой энергопитания и нагрузкой; на систему управления, в общем случае включающую устройства фазонмпульсного управления, замкнутые подсистемы регулирования, электронные устройства защиты, сигнализации н связи с объектом; иа конструктивную часть, реализующую в конкретных изделиях с определенными массами н габаритами схемные решения и отражающую технологические возможности предприятия-изготовителя. При создании силовой части и систем управления наибольшую трудоемкость и ответственность имеет этап создания электрических принципиальных схем. С учетом частого обновления элементной базы схемотехники н необходимости ее замены эта работа имеет место от начала разработки до снятия изделия с производства.

При создании новых принципиальных и функциональных схем на первом этапе на основании изложенных выше предпосылок и соотношений, на основании опыта н интуиции разработчика с учетом директивных указаний н возможностей элементной базы н технологии формируется технический облик изделия; формирование облика изделия представляет собой наиболее ответственную и интеллектуальную часть разработки. В дальнейшем выдаются технические задания на разработку и исследования составных частей, увязку нх в отдельные системы. Ограниченность объема книги не позволяет нам остановиться на рассмотрении всех подсистем автоматизированного проектирования н поэтому рассмотрим только подсистемы схемотехнического проектирования [60].

Разработка схем с новыми техническими решениями, как отмечено выше,



предполагает большой объем экспериментальных исследований. Сокращению жсперимеитальиых работ на физических моделях и опытных образцах способствуют цифровые модели, являющиеси основой автоматизированной подсистемы схемотехнического проектирования. Под цифровой моделью будем понимать комплекс программ, для ЭВМ, составленных по заданному алгоритму, учитывающему основные факторы, влияющие иа изучаемые физические процессы данного технического объекта или системы. Применение цифровых моделей должно разумно сочетаться с приближенными аналитическими методами, которые поз-золяют оптимально построить алгоритм для программирования, легко определить грубые ошибки операторов и программистов, поставить тестовые задачи.

Система управления электроприводом состоит из ограниченного количества звеньев. Однако при учете многих факторов физического процесса составление дифференциальных, алгебраических и логических уравнений исследовате-.тем представляет собой громоздкую и трудоемкую задачу. Отладка программ для ЭВМ по таким алгоритмам трудоемкая, а неизбежное внесение изменений в состав и вид уравнений требует нового повторения всей громоздкой процедуры программирования. Современные методы машинного анализа схем используют автоматическое формирование систем уравнений по заданной топологии [61]. Использование матричио-топологических методов анализа позволяет формализовать составление алгебро-дифференциальных уравнений.

Для этого структурнаи схема типового или наиболее сложного дли данного класса задач электропривода разбивается иа составные звенья илн элементы. При составлении алгоритмов для цифровых моделей элементов необходимо предусмотреть их максимальную универсальность. В этом смысле упрощение или исключение некоторых связей или факторов, второстепенных прн дайной задаче, не должно приводить к переработке всей модели. Все же универсальность моделей должна ограничиваться конкретным классом решаемых задач. Так, при исследовании переходных процессов в контуре скорости электропривода нет необходимости учитывать работу делителей тока параллельно вклю-енных тиристоров, если это не предусматривается программой исследований. В то же время такие факторы, как дискретность работы ТП, переход его в прерывистый режим, условия генерации импульсов управления, инерционность операционных элементов и так далее, должны быть учтены. Следует учитывать, что создание больших универсальных моделей для схемотехнического проектирования требует объединенного труда высококвалифицированных инженеров си-темопрограммистов и математиков-программистов.

10.2, АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ

.Алгоритмы звеньев должны быть составлены так, чтобы сохранялась их универсальность при использовании в любом месте исследуемой структуры и обеспечивалось программирование на языках высокого уровня. Выполнение исследований с помощью боль-!иой универсальной модели [62, 63] требует специального обучения !юльзователей и программистов, а также наличия мощной современной ЭВМ типов ЕС-1022, ЕС-1033, ЕС-1060 и т, д. В то же время большой круг задач может быть решен с помощью ЭВМ меньшей вычислительной мощности и без специальной подготовки пользователя. Для этого необходимо предусмотреть варианты



с упрощенными алгоритмами и немашинным способом составления уравнений.

10.2.1. Алгоритм цифровой модели нереверсивного ТП как объекта управления. Сущность моделирования ТП заключается в том, что временная ось разбивается на некоторое число дискретных точек Ni с интервалом между ними to. К этой временной оси привязываются дискретные выражения для опорных напряжений фазосмещающих устройств, причем изменение расчетного номера некоторого аргумента в уравнении для опорного напряжения имитирует изменение фазы синусоидального напряжения, прикладываемого к нагрузке. С учетом этого выражения для опорных напряжений (1.18) и (1.19) можно записать в виде:

при линейном опорном напряжении

UtiNp Mt)==hx,lNj~N,-~ko(M,-~l)](i>„ (10.1)

где Uni-t-e по счету вдоль временной оси опорное напряжение; Nj-номер рассматриваемой точки на временной оси; jVq - сдвиг первого опорного напряжения относительно начала счета; ко - число точек разбиения на участке; то - длительность шага счета; Mi - номер текущего опорного напряжения. Прн косинусоидальном опорном напряжении

и,{Nj, Mi) cos{шот,[Nt ~N,-ko(М, ~ 1)1}. (10.2)

где t/оп - амплитудное значение опорного косинусоидального напряжения.

Как показано в гл. 1, управляющий импульс генерируется системой при условии, что опорное напряжение на значение чувствительности нуль-органа больше напряжения управления на входе фазосмещающего устройства.

Фаза приложенного к нагрузке мгновенного выпрямленного напряжения остается неизменной до генерации СИФУ управляющего импульса очередного канала, т. е. до пересечения управляющим напряжением очередного номера опорного напряжения, поэтому можно записать, что

EaiNj, Mi)U„smUrolNj-No~ko{Mi~l)] + .y (10.3)

При этом в каждой точке счета Nj определяется, какой номер Mi удовлетворяет неравенству:

для линейного опорного напряжения

Uф(NJ)<U„{N,Mi}, (10.4)

для косинусоидального опорного напряжения

UiiNjXUiiNjMi). (10.4а)

При необходимости учета чувствительности нуль-органа СИФУ при моделировании в неравенства (10,4), (10.4а)





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 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100