RU138407U1 - Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма - Google Patents
Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма Download PDFInfo
- Publication number
- RU138407U1 RU138407U1 RU2013150924/07U RU2013150924U RU138407U1 RU 138407 U1 RU138407 U1 RU 138407U1 RU 2013150924/07 U RU2013150924/07 U RU 2013150924/07U RU 2013150924 U RU2013150924 U RU 2013150924U RU 138407 U1 RU138407 U1 RU 138407U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- output
- input
- comparison element
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Электрический привод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма, содержащий блок задания скорости, источник питания, силовой преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу - с исполнительным механизмом, первый и второй элементы сравнения, регулятор тока, нелинейный элемент и регулятор скорости, на неинвертирующий вход первого элемента сравнения подключен выход блока задания скорости, выход датчика тока соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход первого элемента сравнения через регулятор скорости и нелинейный элемент подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения через регулятор тока подключен к управляющему входу силового преобразователя, третий элемент сравнения, интегратор, при этом выход датчика скорости подключен к неинвертирующему входу третьего элемента сравнения, выход третьего элемента сравнения подключен ко входу интегратора, датчик тока соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом регулятора скорости, ко второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выходы датчика тока, интегратора и датчика скорости, причем ко второму входу регулятора тока подключен выход датчика скорости, отличающийся тем, что снабжен наблюдателем скорости исполнительного механизма, подключенным выходом к инвертирующему входу третьего элемента сравнения и пятому вхо
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может использоваться для управления электроприводами на основе двигателей постоянного тока с независимым возбуждением.
Известно устройство для управления скоростью электропривода, содержащий источник питания, регулятор скорости, регулятор момента, преобразователь, двигатель, датчик тока и датчик скорости. (Теория электропривода: Учебник для вузов/ Ключев В.И., М.: Энергоатомиздат, 1998. - с. 536).
Недостатком такого устройства является то, что двухмассовый объект сложнее в управлении одномассового, а упругие связи влияют на качество управления по сложному закону.
Наиболее близким к предлагаемому решению является электрический привод постоянного тока для управления объектом с упругими связями, содержащий блок задания скорости, источник питания, силовой преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с первым датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу с исполнительным механизмом, на валу которого размещен второй датчик скорости, первый и второй элементы сравнения, регулятор тока, нелинейный элемент и регулятор скорости, на неинвертирующий вход первого элемента сравнения подключено задающее напряжение, выход датчика тока соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход первого элемента сравнения через регулятор скорости и нелинейный элемент подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения через регулятор тока подключен к управляющему входу силового преобразователя, в состав привода введены третий элемент сравнения, интегратор, при этом выход первого датчика скорости подключен к неинвертирующему входу третьего элемента сравнения, к инвертирующему входу которого присоединен выход второго датчика скорости, выход третьего элемента сравнения подключен ко входу интегратора, датчик тока соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом регулятора скорости, ко второму, третьему, четвертому и пятому входам которого подключены соответственно выходы датчика тока, интегратора, первого датчика скорости и второго датчика скорости, причем ко второму входу регулятора тока подключен выход первого датчика скорости, (патент РФ №2489797, опубл. 10.082013)
Данное устройство обеспечивает управление электроприводом, но требует наличие датчика скорости второй массы. На ряде устройств, таких как промышленные роботы, и механизмы применение датчика скорости второй массы затруднительно или невозможно, либо экономически нецелесообразно.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении эксплуатационных, технологических и уменьшении стоимостных показателей электропривода постоянного тока для управления объектом с упругими связями.
Технический эффект, возникающий при решении технической задачи, состоит в использовании наблюдающего устройства для восстановления скорости второй массы и достигается тем, что известный электрический привод постоянного тока для управления объектом с упругими связями, содержащий блок задания скорости, источник питания, силовой преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу с исполнительным механизмом, первый и второй элементы сравнения, регулятор тока, нелинейный элемент и регулятор скорости, на неинвертирующий вход первого элемента сравнения подключен выход блока задания скорости, выход датчика тока соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход первого элемента сравнения через регулятор скорости и нелинейный элемент подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения через регулятор тока подключен к управляющему входу силового преобразователя, третий элемент сравнения, интегратор, при этом выход датчика скорости подключен к неинвертирующему входу третьего элемента сравнения, выход третьего элемента сравнения подключен ко входу интегратора, датчик тока соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом регулятора скорости, ко второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выходы датчика тока, интегратора и датчика скорости, причем ко второму входу регулятора тока подключен выход датчика скорости, согласно полезной модели снабжен наблюдателем скорости исполнительного механизма, подключенным выходом к инвертирующему входу третьего элемента сравнения и пятому входу регулятора скорости, а первым и вторым входами соединенный с выходом датчика скорости и выходом датчика тока соответственно.
Устройство поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема устройства для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма.
Устройство содержит блок задания скорости 1, источник питания 2, силовой преобразователь 3, через датчик тока 4 соединенный с двигателем постоянного тока 5, который механически связан с датчиком скорости 6 и через кинематическую вязкоупругую передачу 7 с исполнительным механизмом 8, первый 9 и второй 10 элементы сравнения, регулятор тока 11, нелинейный элемент 12 и регулятор скорости 13, на неинвертирующий вход первого элемента сравнения 9 подключен выход блока задания скорости 1, выход датчика тока 4 соединен с первым входом второго элемента сравнения 10, выход первого элемента сравнения 9 через регулятор скорости 13 и нелинейный элемент 12 подключен ко второму входу второго элемента сравнения 10, выход второго элемента сравнения 10 через регулятор тока 11 подключен к управляющему входу силового преобразователя 3, третий элемент сравнения 14, интегратор 15, при этом выход датчика скорости 6 подключен к неинвертирующему входу третьего элемента сравнения 14, выход третьего элемента сравнения 14 подключен ко входу интегратора 15, датчик тока 4 соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения 9, выход первого элемента сравнения 9 соединен с первым входом регулятора скорости 13, ко второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выходы датчика тока 4, интегратора 15 и датчика скорости 6, причем ко второму входу регулятора тока 11 подключен выход датчика скорости 6. Устройство снабжено наблюдателем скорости исполнительного механизма 16, подключенным выходом к инвертирующему входу третьего элемента сравнения 14 и пятому входу регулятора скорости 13, а первым и вторым входами соединен с выходом датчика скорости 6 и выходом датчика тока 4 соответственно.
Устройство работает следующим образом. В начальный момент пуска электропривода включают напряжение сети UС, подающееся на силовой вход силового преобразователя 3 с выхода источника напряжения 2. На неинвертирующий вход первого элемента сравнения 9 с выхода блока задания скорости 1 подают задающее напряжение UЗ, величина которого определяет скорость вращения ω2 исполнительного механизма 8. При этом скорость вращения ω1 электродвигателя постоянного тока 5 и скорость вращения ω2 исполнительного механизма 8 начинают возрастать с нуля. Скорость исполнительного механизма 8 определяется с помощью наблюдателя скорости исполнительного механизма 16. Параметры наблюдателя скорости исполнительного механизма 16 могут быть рассчитаны на основе принципов модального управления. (Системы управления электроприводов/ Терехов В.М. М.: Академия, 2005. - с. 92). На выходе наблюдателя скорости исполнительного механизма 16 образуется напряжение, пропорциональное скорости вращения исполнительного механизма 8. Датчик скорости 6 и наблюдатель скорости исполнительного механизма 16 в начальный момент вырабатывают на своих выходах напряжения Uω1=Uω2=0. Третий элемент сравнения 14, получающий на инвертирующем и неинвертирующем входах сигналы, равные по величине, обеспечивает отсутствие напряжения на входе интегратора 15 и, как следствие, нулевое значение величины Δφ на выходе интегратора 15. Поскольку ток Iа электродвигателя постоянного тока 5 в начальный момент времени также нулевой, напряжение U1, снимаемое с информационного выхода датчика тока 4 равно нулю. Следовательно, в начальный момент времени регулятор скорости 13 получает только одно управляющее воздействие (задающее напряжение UЗ). На инвертирующий вход первого элемента сравнения 9 поступает нулевое напряжение. Это приводит к появлению на выходе первого элемента сравнения 9 разности единственного задающего напряжения UЗ и нулевого напряжения U1, снимаемого с информационного выхода датчика тока 4. Возникшую разность напряжений последовательно обрабатывает регулятор скорости 13. Тем самым, на выходе регулятора скорости 13 появляется напряжение UPC, поступающее на вход нелинейного элемента 12. Если напряжение регулятора скорости UPC не превышает порогового значения, определяемого характеристикой нелинейного элемента 12, то оно без изменений поступает на первый вход второго элемента сравнения 10. Если же это напряжение превысит порог (в нашем случае соответствующий трехкратному номинальному току якорной обмотки электродвигателя постоянного тока 5), дальнейшего увеличения выходного напряжения нелинейного элемента 12 не происходит. Тем самым электродвигатель постоянного тока 5 защищен от чрезмерных токов в цепи якоря. На второй вход второго элемента сравнения 10 поступает сигнал от датчика тока 4. Этот сигнал в начальный момент времени нулевой. Выходное напряжение второго элемента сравнения 10 обрабатывается регулятором тока 11. Поскольку электродвигатель постоянного тока 5 в начальный момент времени не вращается, сигнал с датчика скорости 6, поступающий на второй вход регулятора тока 11 нулевой. Напряжение регулятора тока 11 подается на управляющий вход силового преобразователя 3. Наличие напряжения сети UС на силовом входе и управляющего напряжения UУ на входе управления силового преобразователя 3 приводит к появлению на выходе силового преобразователя 3 напряжения U. Под действием этого напряжения электродвигатель постоянного тока 5 начинает вращаться. Появляется ток в якорной цепи электродвигателя постоянного тока 5, что приводит к возникновению напряжения U1 на выходе датчика тока 4. Напряжение U1 появляется на входах всех соединенных с датчиком тока 4 элементов сравнения. Вместе с электродвигателем постоянного тока 5 через кинематическую вязкоупругую передачу 7 начинает вращаться и исполнительный механизм 8. В процессе разгона из-за вязкоупругих свойств кинематической передачи 7 мгновенные значения скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока 5 (ω1) и исполнительного механизма 8 (ω2) могут отличаться друг от друга. Появляющиеся напряжения с датчика скорости 6 и наблюдателя скорости вращения исполнительного механизма 16 (Uω1 и Uω2 соответственно) поступают на входы всех соединенных с ними элементов. На выходе третьего элемента сравнения 14 появляется разность напряжений Uω1-Uω2, которая после интегрирования интегратором 15 формирует напряжение, соответствующее Δφ - разности углов положений валов электродвигателя постоянного тока 5 и исполнительного механизма 8. Это напряжение появляется на третьем входе регулятора скорости 13. По мере увеличения скорости электродвигателя постоянного тока 5 скорость его вращения ω1 увеличивается, ток якорной обмотки, продержавшись на заданном уровне, определяемом уставкой нелинейного элемента 12, падает. Исполнительный механизм 8 разгоняется. При этом все перерегулирования переходного процесса отрабатываются элементами синтезированной системы управления. Установившееся значение регулируемого параметра (в данном случае скорости вращения исполнительного механизма 8 ω2) наступает при достижении напряжениями обратных связей регулятора тока 11 и регулятора скорости 13 заданных величиной UЗ величин.
Таким образом, использование синтезированных регуляторов скорости и тока в составе электропривода позволяет обеспечить высокое быстродействие и качество переходных процессов. Все это снижает износ деталей механизмов, минимизирует вероятность их поломки, положительно влияет на производительность и качество продукции. При этом регуляторы позволяют аналогично классическим каскадным регуляторам проводить раздельную настройку контуров тока и скорости, осуществлять ограничение тока электродвигателя. Применение наблюдателя скорости исполнительного механизма позволяет отказаться от применения датчика скорости исполнительного механизма, что в ряде случаев экономически или физически затруднительно. Наблюдатель скорости исполнительного механизма 16 может быть выполнен как на аналоговой элементной базе, так и на программируемом логическом контроллере.
Claims (1)
- Электрический привод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма, содержащий блок задания скорости, источник питания, силовой преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу - с исполнительным механизмом, первый и второй элементы сравнения, регулятор тока, нелинейный элемент и регулятор скорости, на неинвертирующий вход первого элемента сравнения подключен выход блока задания скорости, выход датчика тока соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход первого элемента сравнения через регулятор скорости и нелинейный элемент подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения через регулятор тока подключен к управляющему входу силового преобразователя, третий элемент сравнения, интегратор, при этом выход датчика скорости подключен к неинвертирующему входу третьего элемента сравнения, выход третьего элемента сравнения подключен ко входу интегратора, датчик тока соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом регулятора скорости, ко второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выходы датчика тока, интегратора и датчика скорости, причем ко второму входу регулятора тока подключен выход датчика скорости, отличающийся тем, что снабжен наблюдателем скорости исполнительного механизма, подключенным выходом к инвертирующему входу третьего элемента сравнения и пятому входу регулятора скорости, а первым и вторым входами соединенный с выходом датчика скорости и выходом датчика тока соответственно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150924/07U RU138407U1 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150924/07U RU138407U1 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU138407U1 true RU138407U1 (ru) | 2014-03-10 |
Family
ID=50192471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013150924/07U RU138407U1 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU138407U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707578C1 (ru) * | 2018-10-11 | 2019-11-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" | Электропривод с повышенной чувствительностью к отработке малых угловых скоростей вращения |
RU2772727C1 (ru) * | 2021-04-19 | 2022-05-25 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" | Низкоскоростной прецизионный электропривод с компенсацией влияния несоосности механической передачи |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013150924/07U patent/RU138407U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707578C1 (ru) * | 2018-10-11 | 2019-11-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" | Электропривод с повышенной чувствительностью к отработке малых угловых скоростей вращения |
RU2772727C1 (ru) * | 2021-04-19 | 2022-05-25 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" | Низкоскоростной прецизионный электропривод с компенсацией влияния несоосности механической передачи |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8179082B2 (en) | Soft starting method and system thereof in the way of wave-skipping with stepped frequency and stepless voltage regulating for a motor | |
WO2008037551A1 (de) | Fehlererkennung durch auswertung von grössen der feldorientierten regelung | |
Anatolii et al. | The comparative analysis of modelling of simscape physical plant system design and armature-controlled system design of DC motor | |
EP3883119A3 (en) | Method and apparatus for quasi-sensorless adaptive control of switched reluctance motor drives | |
US11541764B2 (en) | Systems and methods for controlling motor engagement for a vehicle | |
RU138407U1 (ru) | Электропривод постоянного тока для управления объектом с упругими связями и наблюдателем скорости исполнительного механизма | |
CN110304132A (zh) | 电动机驱动的动力转向装置及其控制方法 | |
Mahmud et al. | Modeling and performance analysis of an adaptive PID speed controller for the BLDC motor | |
US20180062544A1 (en) | Motor starters using pulse sequences with subfundamental modulation | |
EP3483678B1 (en) | Method and apparatus for online simulation of complex motion systems | |
Singh et al. | Comparative study of PWM control and PI control of Induction motor | |
JP6667529B2 (ja) | 好適には自動車の流体静力式クラッチアクチュエータにおいて使用される、電動機の駆動制御運動特性を最適化するための方法 | |
CN107210695B (zh) | 在车辆电气系统中控制单独激励的发电机的方法和设备 | |
CN111555666A (zh) | 一种电机变频驱动控制方法及系统 | |
CN107742996B (zh) | 一种全回转舵桨的电动回转驱动系统及控制方法 | |
Fatih et al. | Monitoring and control of PLC based motion control systems via device-net | |
Negadi et al. | Hardware implementation of vector control of induction motor drive without speed encoder using an adaptive Luenberger based MRAS observer | |
JP2016039683A (ja) | 可変速制御装置の試験装置、試験方法、および試験システム | |
JP2019083643A5 (ru) | ||
Kolber et al. | The control system of the stepper motor motion with positioning accuracy verification | |
WO2013000654A3 (en) | Control device and method for controlling an electric machine | |
Mahmud et al. | Advanced Adaptive PID Controller for BLDC Motor | |
CN109565252B (zh) | 用于运行包括高层计算机和驱动器的系统的方法及系统 | |
Singh et al. | Implementation and analysis of PLC SCADA controlled closed loop four quadrant speed control of chopper fed DC motor | |
Chalupa et al. | Design of configurable DC motor power-hardware-in-the-loop emulator for electronic-control-unit testing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181116 |