Особенности многоцелевых систем (начало)

Рассмотрим некоторые принципиальные особенности построения многоцелевых систем управления тяговыми приводами электромобилей, реализуемых средствами микропроцессорной техники.Будем при этом ориентироваться на так называемое «четвертое» поколение средств микропроцессорной техники, к которому принято относить комплект МС-86 и микропроцессор 8086 фирмы «Интал» (Intel), комплект МС 68000 фирмы «Моторола» («Motorola») и ряд других, а также отечественные микропроцессорные наборы КР1801, КР1810 и др. Для технических средств этого уровня, которые не являются предельными по современным возможностям, определяющими служат характеристики, приведенные ниже.

Разрядность 16

Число регистров общего назначения 8-14

Число базовых команд 80-135

Емкость непосредственно адресуемой памяти, байт 64К-1М

Время выполнения двухадресных команд типа пересылки или вложения, мкс 0.4-2.0

Число методов адресации 12-24

Число уровней прерывания 8-256

Приведенные выше параметры в достаточной мере соответствуют необходимым требованиям по точности, быстродействию, объему оперативной и постоянной памяти практически для любых тяговых систем электромобилей.

Построение алгоритмов управления тяговыми системами электромобилей определяется функциональными требованиями и числом различающихся режимов работы. Рассмотрим для определенности тяговый электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и тиристорным силовым преобразователем.

Для электропривода этого типа можно выделить режимы работы с различающимися алгоритмами управления, которые описываются ниже.

1. Режимы тяги, когда момент на валу двигателя направлен против моментов, сопротивления; они включают в свой состав:

1.1. движение «вперед» с регулированием момента на валу;

1.2. предельный по быстродействию разгон;

1.3. движение «вперед» с регулированием по скорости и основным управляющим воздействием по напряжению на якоре;

1.4. движение «вперед» с регулированием по скорости и управляющим воздействием по току возбуждения;

1.5. движение «назад»;

1.6. оптимальный по энергетике разгон до установленной скорости.

2. Режимы торможения, когда момент на валу двигателя суммируется с моментами сил сопротивления движению; в них входят:

2.1. управление моментом по току возбуждения — генераторное торможение;

2.2. управление моментом по цепи импульсного замыкания якоря двигателя — режим рекуперативно-динамического торможения;

2.3. экстренное торможение.

3. Режим движения «накатом», т. е. свободный выбег.

4. Режимы частичных отказов в тяговой системе, состоящие из:

4.1. отказа подсистемы тяги;

4.2. отказа подсистемы торможения.

Из приведенного перечня следует, что выделяемые режимы определяются деревом функций системы. При этом степень ветвления зависит от поставленных задач управления. В этом легко убедиться на следующем примере: вся ветвь режимов, связанных с отказами, обычно для электромобилей в настоящее время не выделяется, так как не определены задачи управления или требования при возникновении отказов. Между тем из простого логического анализа следует, что частичный отказ, не выводящий систему управления полностью из функционирования, может быть, по крайней мере, частично компенсирован соответствующими действиями системы управления и водителя. В связи с этим существует возможность построения соответствующего алгоритма управления, включая предписание водителю о необходимых действиях. Для режимов тяги и торможения значимость частичных отказов может существенно отличаться. Это определяет целесообразность разделения режимных алгоритмов и переход к следующему уровню ветвления.

По изложенным причинам не следует считать приведенный перечень исчерпывающим, и это соображение является одним из аргументов создания гибких программируемых микропроцессорных систем управления. Именно в настоящее время, когда ведется отработка серийно способных источников тока и электромобилей, возможности гибких систем управления являются чрезвычайно важными. Это нужно учитывать и при разработке микропроцессорных систем, которые должны предусматривать в своем составе перепрограммируемые запоминающие устройства и средства записи в них для коррекции режимных и управляющих подпрограмм по результатам испытаний и опытной эксплуатации электромобилей.