Маленький оффтоп
Как-то разбирался с конструкцией одного гироскопа.
На воздушном подшипнике (водород) подвешен маховик-ротор двигателя.
Скорость двигателя регулируется током возбуждения. Ток этот - единственная полезная информация.
Шумы датчика в 10000 раз превышают полезные приращения и спады тока. Тем не менее, хорошими алгоритмами усреднения разработчики уверенно эту информацию сумели вытащить. Система отслеживает увеличение скорости в 0.28угловых секунды за секунду!

извольте:
- трение.
- трение с массой на валу.
- трение с массой на валу, присоединенной через упругую ременную передачу.
- редуктор с массой и нагрузкой на нем. Ну и с собственным трением и массой.
Вариации параметров- самые разнообразные.
В- общем случае, это нелинейное.

Это значит, что в нужном разработчикам частотном диапазоне плотность шума была не очень большая.

Получается, что, практически всегда, имеем постоянный момент инерции ротора двигателя (и соединенных
с ним механизмов) и момент сил трения, зависящий от скорости вращения. Плюс еще полезная нагрузка...

нет, не так. почти всегда имеется ещё инерция нагрузки, и далеко не всегда нагрузка (и её масса, или ещё какой- то источник инерционности) жестко связана с ротором. И потери на трение и прочь. как правило, распределены и их нельзя привязать к какой- то одной массе. Т.е., объектом регулирования с точки зрения ТАР является не двигатель сам по себе, а двигатель со всем, что на него навешено.

Да это понятно. Не нужно объяснять очевидные вещи. Все настраивается по месту, вся система "в сборе" - двигатель в конкретном механизме во время реальной работы под нагрузкой...
А зачем их к массе привязывать? По моему, они достаточно определенно привязаны к скорости вращения.

Потому что они могут быть нелинейными функциями скорости вращения независимо каждого вала.

М-да... Действительно. В более или менее общем виде картина получается сложной...
Похоже, что нужно искать другое решение для коррекции коэффициентов в зависимости от скорости...

Просто у Вас получилась условно- устойчивая САР. Вам её нужно расчитать так, чтобы она была устойчива в целом. При любых допустимых условиях. Тут может и "Д" звено помочь...

Вы, возможно, не поняли. Изначально, системы, вообще, ни какой нет. Есть только блок управления двигателем - привод со встроенным ПИ-регулятором. Система появляется только тогда, когда пользователь купил привод и соединил его с собственным двигателем, в собственном механизме и подключил к своему блоку питания... Поэтому, рассчитывать что-то заранее - бессмысленно. Какая будет система - неизвестно по очень многим параметрам. Речь идет об адаптации регулятора к реальной электрической и механической системе. Сейчас это решается при помощи процедур настройки, которые выполняются самим пользователем. Имеющийся на сегодня алгоритм вполне удовлетворительный - заказчики не жаловались. Но хочется большего. Сейчас настройка ПИ регулятора производится на одной, произольно выбранной скорости вращения (обычно где-то в середине диапазона, либо на заранее известной фиксированной рабочей скорости). Результат - вполне нормальный. Скорость регулируется и стабилизируется во всем рабочем диапазоне. Однако, на малых скоростях, можно получить лучшее качество регулирования. Если настраивать привод специально на такие скорости, то в этом можно убедиться. Однако, в этом случае, работа на высоких скоростях будет неустойчивой - часто возникают автоколебания. Можно конечно организовать и хранить массив коэффициентов, разбив скорость на несколько поддиапазонов. Но не хочется заставлять пользователя производить настройку по многим точкам.

а, философский камень хочется...

Я Вам даже скажу (или не скажу, а намекну...) почему так, и как с этим бороться...
Если бы при малых скоростях нагрузка была больше, то перестройки бы и не понадобилось...

Скорее, в точности наоборот. Чем больше нагрузка, тем больше разница в оптимальных коэфициентах на различных
скоростях. Можно настроить привод на совсем малые обороты под большой нагрузкой - нет проблем, все настроится
и будет работать. Но на высоких, и даже средних, скоростях привод становится неработоспособен из-за автоколебаний.

Вы меня не поняли. Речь шла не о дополнительном датчике, а об управлении скоростью по напряжению на двигателе. Если бы обмотки были одинаковые и сверхпроводящие, сопротивление щеток нулевое, магнитное поле было стабильным и можно было бы пренебречь магнитными изображениями и еще..., то напряжение на двигателе давало бы противоЭДС = скорость.
Иногда делают такое регулирование, компенсируя сопротивление якоря различного вида мостами.
(Такие штуки еще в динамиках некоторые любят - там даже щеток нет.) Это, как я полагала, и имел в виду DS.



Это Вы меня не поняли. Намека. Речь шла о зависимости нагрузки от скорости.


Намек номер два. А какую самую маленькую скорость Вы можете сделать? Как зависит момент (=ток) от скорости?


Так я же их подряжалась убирать. Лишние члены...

Tanya, если знаете решение, то можно открытым текстом изложить? Что-то туго с расшифровками
Ваших намеков в конце рабочего дня...

Да? А Вы будете прибыль извлекать... Вон даже на членах экономите... Попробуйте из намеков...

Именно это я и имел в виду. Использование противо-ЭДС, например, как датчик скорости с дополнительным входом в регулятор. Грубый датчик, но энтропия неотрицательна.

Как хотите. А намеки Ваши мне не нужны. Спасибо...
Нагрузка и скорость - это независимые вещи. Скорость задается и поддерживается, а нагрузка может быть любой...
Момент или ток, меня вообще не интересуют. Эти параметры мне недоступны для измерения и регулирования.
Потому смысла в Ваших намеках я не вижу ни какого.

Нулевую.

В смысле регулировать при наличии нагрузки.


Не обижайтесь. Намек был в создании искусственной нагрузки, что компенсировало бы нелинейность. Не полностью, но... выпрямляло бы.


Вот если ток контролировать, то момент-то и получится... Но вы не хотите... А зря.

От нуля до максимальной с дискретом 1/256. Если предполагать, что скорость пропорциональна измеренной
противо-ЭДС. Реально минимальная скорость ограничивается механическими параметрами двигателя.

Так можно ведь прыжками

Можно даже без прыжков, но с большим маховиком.



Спасибо, но этот вариант мне вряд ли подойдет. При 25В и 10А даже если искусственная нагрузка
будет 10% - это 25Вт тепла. Негодиться.

Вы-то меня поняли...


А Вы - нет.

Уже не суть важно. Манипуляции с моментом и током мне все равно не подойдут...

А Вы крутите (можете) в одну сторону?

Да, только в одну. Дешевый бюджетный вариант. В другую - при помощи реле или тумблера,
после остановки. Могу еще тормозить, при необходимости, замыканием.

Отнюдь, уважаемая Tanya.
Теория (подтверждённвя практикой), подсказывает, что отказаться от Д-компоненты в данном случае, скорее всего, есть и причина, и необходимость. Особенно если учесть, что:
"Двигатель соеденён с тахогенератором с которого снимаются показания скорости вращения".

На пальцах - это неверно.

.............

Правильным решением, на мой взгляд, было бы:
- во первых, применение коллекторного двигателя постоянного тока. Его устройство, при питании от источника напряжения, само по себе является стабилизирующим частоту вращения фактором по отношению к изменению момента на валу;
- во-вторых, использование для такого двигателя "безынерционного" источника питания с отрицательным выходным сопротивлением, как это делалось раньше в кассетных магнитофонах;
- в-третьих, введение "медленного" И- или ПИ- контура регулирования, имеющего на входе сигнал рассогласования датчика частоты вращения (тахометра) относительно эталона. Выход этого контура должен управлять уставкой напряжения безынерционной части.
Если Автору темы интересно, мог бы показать, как это сделать схемотехнически.
Использование в качестве датчика рассогласования только тахометра сильно ухудшит качество управления по сравнению с предлагаемым способом.

Это что за гироскоп такой?
Из тех, что я видел, установившаяся скорость вращения определялась частотой подаваемого на гиромотор напряжения, а отнюдь не величиной тока.

Это также абсолютно неверно.
Хотя бы вследствие наличия омических и иных потерь в элементах конструкции двигателя.

По-моему, кого-то явно пора ассенизировать.
Tanya, Вы не будете против, если я лично займусь данным вопросом, посколько Вам это будет в данной теме сделать весьма затруднительно?

Строго говоря не гироскоп , а гироскопический интегратор угловых скоростей. КИ-34.
По принципу устройства там скорость ротора все время меняется. Ротор должен держать кварцованную скорость относительно статора. Но если статор почему-то сам вращается, то ротор должен либо добавить скорость, либо уменьшить. По приращению скорости ротора судят о вращении прибора в пространстве.
Точность метода, при кажущейся на первый взгляд примитивности, фантастическая. По крайней мере, я был поражен.
Сразу спросил у разработчиков : а как же откалибровать такой прибор? Где взять стенд с образцовой угловой скоростью такой точности? Те поулыбались и выдали свое гениальное решение. Стенда не нужно, Земля делает ровно один оборот в сутки, по ней и калибруем. По сигналам точного времени прибор включают ровно на сутки и он должен намерять ровно 360 градусов. Для более грубой отладки достаточно часа.

Вероятно, всё-таки измеритель вектора угловых скоростей. Или интегратор угловых ускорений.
Но, насколько мне известно, там система замкнутая (компенсированная), а информация об изменении вектора угловой скорости оси ротора (якоря) содержится в сдвиге фаз между током и напряжением статора (индуктора). Выход системы управления подаётся на дополнительный датчик момента. При этом сигнал обратной связи является и выходным сигналом измерителя, т.к. он пропорционален величине компоненты угловой скорости вдоль оси чувствительности гироскопа.
Двигатель там используется также асинхронные (т.е., переменного тока), и скорость установившегося вращения его якоря также определяется частотой этого тока.
Калибровать такие приборы по вращению Земли можно, это верно. Только и там есть ньюансы.
Здесь же речь идёт о двигателе постоянного тока. Требования к стабильности частоты, правда, автор не озвучил, но даже при помощи только простого стабилизатора с отрицательным сопротивлением можно получить порядка 1% в широком диапазоне значений момента на валу.

Мне казалось, на картинке был виден мост... торможение немного поможет. Не много.

Автор темы, к сожалению, давно не появляется в собственной теме...
---
А у меня к Вам есть вопрос:
Чем предлагаемое решение отличается от того, когда вместо тахометра, скорость определяется
по противо-ЭДС (кроме точности), а напряжение на двигателе формируется с помощью ШИМ?
И еще один:
Что Вы можете предложить насчет коррекции коэффициентов регулятора, в зависимости
от задаваемой скорости вращения?
Прокомментируйте, если не сложно.

Ну, тема-то не старая. Поэтому, хотелось бы на проблему её Автора совсем уж не "забивать", и высказываться ближе к телу.

В двух словах, уже написал выше: качеством регулирования. По причине высокой скорости реакции по петле, и, вследствие этого, гораздо более "узкого" коридора ошибок для заданного возмущения.
Тахометр (в большей степени) и ШИМ (в гораздо меньшей) вносят дополнительные задержки в контур управления; кроме того, дискретны во времени, что может оказаться вредным для требования
По этой же причине, Д-компонента от тахометра, скорее всего, будет практически бесполезной (вследствие малости её "оптимального веса").

ЗЫ. Так тахогенератор или всё-таки тахометр? Именно с тахогенератором всё несколько лучше. Тахометр же может выдавать, например, 1 импульс на оборот.
ЗЗЫ. Тахометр можно использовать для регулировки фазы вращения якоря. Но "безынерционная" петля тогда обязательна.

Для начала, неплохо было бы определиться с компонентами системы автоматического регулирования (тип двигателя, способ управления, вид регулятора, датчики) и требованиями, предъявляемыми к точности поддержания скорости вращения (абсолютной или относительной?) и запаса устойчивости.

Интересующую меня проблему я описал в своих сообщениях:
http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...st&p=806835
http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...st&p=807032
Можно добавить, что еще известно про систему:
- Всегда используется коллекторный ДПТ. Мощность его заранее не известна, но есть
разрешенный допустимый диапазон для напряжения питания и максимального тока.
- Параметры блока питания неизвестны, но можно наложить (рекомендовать) определенные
ограничения, если это необходимо.
- Параметры механической нагрузки, также, не определены. Но, также, можно наложить
(рекомендовать) определенные ограничения, или область применения.
- Способ управления двигателем зафиксирован: управление при помощи ШИМ с обратной
связью по скорости вращения, определяемой по противо-ЭДС двигателя. Реализация
ПИ-регулятора программная, дискретное периодическое измерение скорости и коррекция
параметров ШИМ, с заданной периодичностью. Параметры ПИ-регулятора можно изменять
в процессе настройки под конкретную систему.
- Точность поддержания скорости - ориентировочно 5%. Впрочем, и до 10% устроит.
- Требования по устойчивости трудно точно сформулировать, все зависит от применения системы.
P.S. Можно решать обратную задачу - определить границы применимости данного технического решения.
P.P.S. Нужно заметить, что работоспособный вариант имеется. Речь идет о повышении качества
настройки под конкретную систему.

Вы желаете невозможного для относительно простой системы.
Вам уже отвечали, что электропривод - это совокупность электродвигателя, САУ и объекта управления.
Без знания хотя бы класса объекта управления о какой САУ неопределенным объектом может идти речь ?
ПИД-регулятор - не панацея, более того, это самый примитивный регулятор, хотя и дающий для многих применений удовлетворительные результаты.

И не надо примешивать изначально схемотехнику. При правильном выборе дискретных соотношений, цифровая система практически ничем не отличается от аналоговой.

А насчет настройки/автоподстройки - давным давно выпускаются регуляторы для оговоренного класса объектов управления с настройкой/автоподстройкой коэффициентов и даже структуры.
Но вот совсем универсальных я пока не видел.

А не проще ли использовать специально предназначенные микросхемы для этого. Например, uc1637
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/uc1637.pdf
Можно использовать ШИМ контроллер, который применяется в блоках питания TL494. Когда-то делал на ней стабилизатор частоты вращения для ДПТ. Правда там было немного посложнее. Не было тахогенератора, а был энкодер. Пришлось делать преобразователь частота-напряжение. По работе меня устраивало.

Схемотехника - это последнее, чем надо заниматься при проектировании САУ.

А кому нужно это проектирование САУ? Или только чтобы п....ь.
В первом посте ни слова про САУ не было:

Если нужно проинтегритрвать или продифференцировать. то пишите, пожалуйста, полностью.
А если " ...только чтобы п....ь.", то будем разбираться что же имелось ввиду.
Microwatt

А вы свои станки тоже на глазок конструируете?

А у вас от теории до практики доходит?

Да.

Кроме того, судя по валяющемуся у меня в домашней библиотеке учебнику для техникумов по станкам ЧПУ, ваши предшественники в теории всё-таки разбирались.

Это раньше так было... А меня все в последнее время донимали при составлении ТЗ и оформлении работ такими сентенциями:
- САР? Это же очень просто! Если что-то вертится слишком быстро, надо убавить регулирование, если медленно- добавить.

C Д-составляющих на начальных этапах действительно не стоит связываться при стабилизации скорости.

А на каком этапе развития личности Вы рекомендуете приступать к этому революционному шагу?

Наверно, с момент четкого осознания его необходимости.
У некоторых просветление наступает сразу еще до момента начала работы мозга, некоторым требуется более внимательное изучение ситуации.