RU192927U1 - NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM - Google Patents
NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU192927U1 RU192927U1 RU2019111331U RU2019111331U RU192927U1 RU 192927 U1 RU192927 U1 RU 192927U1 RU 2019111331 U RU2019111331 U RU 2019111331U RU 2019111331 U RU2019111331 U RU 2019111331U RU 192927 U1 RU192927 U1 RU 192927U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- control
- signal
- circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/12—Stator flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к системам дискретного управления следящим электроприводом и может быть использована для управления технологическим оборудованием и электромеханическими приводными устройствами. Технический результат в заявленной дискретной системе управления следящим электроприводом достигается тем, что система управления дополнительно содержит устройство интегрирования, устройство суммирования и компаратор, причем устройство интегрирования первым входом связано с вторым выходом блока задания сигналов, третий выход которого связан с вторым входом устройства интегрирования, выход которого подключен к первому входу устройства суммирования, второй вход которого связан с четвертым выходом блока задания сигналов, при этом выход устройства суммирования подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход компаратора подключен к второму управляющему входу логического устройства. 1 ил.The utility model relates to discrete control systems for a servo drive and can be used to control process equipment and electromechanical drive devices. The technical result in the claimed discrete control system for a servo-driven electric drive is achieved by the fact that the control system further comprises an integration device, a summing device and a comparator, the integration device having a first input connected to a second output of a signal setting unit, a third output of which is connected to a second input of an integration device, the output of which connected to the first input of the summing device, the second input of which is connected to the fourth output of the signal setting unit, while you the course of the summing device is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the sawtooth generator, and the output of the comparator is connected to the second control input of the logic device. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к системам дискретного управления следящим электроприводом и может быть использована в управлении технологическим оборудованием и электромеханическими приводными устройствами.The utility model relates to discrete control systems for a servo-driven electric drive and can be used in the control of technological equipment and electromechanical drive devices.
Известна дискретная система управления (патент №80970, МПК: G05B 13/00, опубл. 27.02.2009 г.) с нелинейным регулятором и широтно-импульсным модулятором (ШИМ), формирующим дискретный сигнал, который через усилитель поступает на объект управления. Блок наблюдателя состояний и блок эталонной модели анализируют значения переменных состояний движения объекта и с помощью блока вычислений коэффициентов перенастройки и блока показателей качества регулирования обеспечивают требуемые характеристики системы.Known discrete control system (patent No. 80970, IPC:
Данное техническое решение имеет недостаток в том, что при отработке системой управления нового задания, когда на выходе устройства сравнения сигнал рассогласования имеет относительно большое значение, на объект управления с усилителя поступает сигнал, формирующий максимальный момент (силу) исполнительного механизма, который может иметь избыточное значение и может привести к нежелательным динамическим воздействиям на объект управления, дополнительным вибрациям и шуму, что в ряде случаев не допустимо.This technical solution has the disadvantage that when the control system is working on a new task, when the mismatch signal is relatively large at the output of the comparison device, a signal is generated from the amplifier to the control object, which forms the maximum moment (force) of the actuator, which may have an excess value and can lead to undesirable dynamic effects on the control object, additional vibrations and noise, which in some cases is not permissible.
Известна дискретная система с ШИМ управлением следящим электроприводом, лишенная выше указанного недостатка (Подлевский Н.И., Трусов Е.В. Управление электроприводом дроссельной заслонки с помощью динамичной широтно-импульсной модуляции // Электронные и электромеханические системы и устройства: тез. докл. XIX науч.-техн. конф. Томск, 2015. С. 132-135.), которая наиболее близко подходит к сущности заявленного устройства, содержащая блок управления, формирующий сигнал управления (задания), который сравнивается с сигналом обратной связи, поступающим с датчика угла объекта управления, далее знакопеременный сигнал рассогласования поступает на схемы определения величины и знака рассогласования, выходы которых через логическое устройство (сигнал «пуск\стоп») и схему реверса (сигнал «вперед\назад») управляют сигналами датчика положения ротора (ДПР) двигателя, который механически связан с валом двигателя и электрически связан через схему реверса и логическое устройство с электронным коммутатором (усилителем), который переключает по сигналам ДПР фазные обмотки двигателя, обеспечивая требуемое направление вращение вала, который через редуктор связан с объектом управления, при этом с валом двигателя механически связан датчик скорости, а с валом объекта управления механически связан датчик угла, выходы которых связаны с входами блока задания (БЗ), один выход которого связан со вторым входом схемы определения величины рассогласования, а два других через схему разгона и схему торможения связаны с двумя входами ШИМ, третий вход которого связан с четвертым выходом БЗ, а выход связан с входом логического устройства и обеспечивает широтно-импульсное управление двигателем. Необходимый уровень скважности напряжения питания двигателя формируется ШИМ в зависимости от текущих статических и динамических нагрузок на валу объекта управления.A well-known discrete system with PWM control of a follow-up electric drive, devoid of the above drawback (Podlevsky N.I., Trusov E.V. Control of an electric throttle valve using dynamic pulse-width modulation // Electronic and Electromechanical Systems and Devices: Proc. Report XIX scientific and technical conference Tomsk, 2015. P. 132-135.), which comes closest to the essence of the claimed device, containing a control unit that generates a control signal (task), which is compared with the feedback signal coming from the angle sensor of the control object, then an alternating mismatch signal is fed to the circuit for determining the magnitude and sign of the mismatch, the outputs of which through the logic device (start / stop signal) and the reverse circuit (forward / backward signal) control the signals of the rotor position sensor (DPR) motor, which is mechanically connected to the motor shaft and electrically connected through a reverse circuit and a logic device with an electronic switch (amplifier), which switches the phase windings of the motor by signals of the DPR, providing the direction of rotation is the rotation of the shaft, which is connected through the gearbox to the control object, while the speed sensor is mechanically connected to the motor shaft, and the angle sensor is mechanically connected to the control object shaft, the outputs of which are connected to the inputs of the reference unit (BZ), one output of which is connected to the second the input of the circuit for determining the value of the mismatch, and the other two are connected to the two PWM inputs through the acceleration circuit and the braking circuit, the third input of which is connected to the fourth output of the BZ, and the output is connected to the input of the logic device and provides ie pulse width modulated motor control. The required level of duty cycle of the motor supply voltage is generated by the PWM depending on the current static and dynamic loads on the shaft of the control object.
Недостатком данной системы управления является необходимость проведения анализа в реальном времени нескольких параметров объекта управления с вычислением необходимых коэффициентов воздействия на средства управления для получения требуемого качества электропривода, включая переходные процессы. Это требует дополнительных энергетических затрат и габаритов, что не возможно в случае ограничения по потреблению мощности, массе и габаритам системы.The disadvantage of this control system is the need for real-time analysis of several parameters of the control object with the calculation of the necessary coefficients of influence on the control means to obtain the required quality of the electric drive, including transients. This requires additional energy costs and dimensions, which is not possible in the case of restrictions on power consumption, mass and dimensions of the system.
Технический результат в заявленной дискретной системе управления следящим электроприводом достигается тем, что система управления дополнительно содержит устройство интегрирования, устройство суммирования и компаратор, причем устройство интегрирования первым входом связано с вторым выходом блока задания сигналов, третий выход которого связан с вторым входом устройства интегрирования, выход которого подключен к первому входу устройства суммирования, второй вход которого связан с четвертым выходом блока задания сигналов, при этом выход устройства суммирования подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход компаратора подключен к второму управляющему входу логического устройства.The technical result in the claimed discrete control system for a servo-driven electric drive is achieved by the fact that the control system additionally comprises an integration device, a summing device and a comparator, the integration device being connected with the first input to the second output of the signal setting unit, the third output of which is connected to the second input of the integration device, the output of which connected to the first input of the summing device, the second input of which is connected to the fourth output of the signal setting unit, while you the course of the summing device is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the sawtooth generator, and the output of the comparator is connected to the second control input of the logic device.
На фиг. представлена структурно-функциональная схема дискретной системы управления следящим электроприводом.In FIG. presents a structural and functional diagram of a discrete control system for a servo drive.
Дискретная система управления следящим электроприводом содержит блок управления 1 (БУ), выход которого подключен к входу устройства сравнения 2 (УС), второй вход которого подключен к выходу датчика угла 3 (ДУ), механически связанного с объектом управления 4 (ОУ), выход УС (2) подключен к входу схемы величины рассогласования 5 (СВР) и к входу схемы знака рассогласования 6 (СЗР), выход схемы СВР (5) подключен к первому управляющему входу логического устройства 7 (ЛУ), а выход схемы СЗР (6) подключен к входу схемы реверса 8 (CP), другие входы которой связаны с выходами датчика положения ротора 9 (ДПР), механически связанного с валом двигателя 10 (Д), а выходы схемы CP (8) через логическое устройство ЛУ (7) подключены к входам электронного коммутатора 11 (ЭК), который выходами связан с фазными обмотками двигателя 10 (Д), который через редуктор 12 (Р) механически связан с объектом управления ОУ (4), при этом выход датчика скорости 13 (ДС), механически связанного с валом двигателя 10 (Д), и выход датчика угла 3 (ДУ) подключены к первому и второму входу, соответственно, блока задания сигналов управления 14 (БЗСУ), который первым выходом связан с вторым входом схемы СВР (5), вторым выходом связан с первым входом устройства интегрирования 15 (УИ), третьим выходом связан с вторым входом устройства УИ (15), выход которого подключен к первому входу устройства суммирования 16 (УС), связанного вторым входом с четвертым выходом блока БЗСУ (14), при этом выход устройства УС (16) подключен к первому входу компаратора 17 (К), второй вход компаратора 17 (К) подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 18 (ГПН), а выход компаратора 17 (К) подключен к второму управляющему входу устройства ЛУ (7).The discrete control system of the follow-up electric drive contains a control unit 1 (control unit), the output of which is connected to the input of the comparison device 2 (control unit), the second input of which is connected to the output of the angle sensor 3 (control unit), mechanically connected to the control object 4 (control unit), the control unit output (2) connected to the input of the mismatch value circuit 5 (SVR) and to the input of the mismatch sign circuit 6 (SZR), the output of the SVR circuit (5) is connected to the first control input of the logic device 7 (LU), and the output of the SZR circuit (6) is connected to the input of the reverse circuit 8 (CP), the other inputs of which are connected to the outputs of the rotor position sensor 9 (DPR), mechanically connected to the motor shaft 10 (D), and the outputs of the CP circuit (8) are connected through the logic device LU (7) to the inputs of the electronic switch 11 (EC), which is connected by outputs to the phase windings of the motor 10 (D), which through a gearbox 12 (P) is mechanically connected to the control object of the OS (4), while the output of the speed sensor 13 (DS), mechanically connected to the motor shaft 10 (D), and the output of the angle sensor 3 (DU) connected to the first and second input, respectively, of the control signal setting unit 14 (BZSU), which the first output is connected to the second input of the CBP circuit (5), the second output is connected to the first input of the integration device 15 (UI), the third output is connected to the second input of the device UI (15), the output of which is connected to the first input of the summing device 16 (US), associated with the second input with the fourth output of the BZSU unit (14), while the output of the US device (16) is connected to the first input of the comparator 17 (K), the second input of the comparator 17 (K) is connected to the output of the sawtooth generator 18 (GPN), and the output comparator 17 (K) is connected to the second control input LU triplets (7).
Дискретная система управления следящим электроприводом работает следующим образом. Блок управления 1 по сигналу с центра управления вырабатывает сигнал пропорциональный углу задания αз, который сравнивается с сигналом обратной связи αос в устройстве сравнения 2. Сигнал рассогласования ±ΔU с выхода устройства сравнения 2 поступает на входы схемы 5 величины рассогласования и схемы 6 знака рассогласования, которые на своих выходах формируют сигнал Uп/с (сигнал пуск/стоп), поступающий на первый управляющий вход логического устройства 7 и сигнал Uв/н (сигнал вперед/назад), поступающий на управляющий вход схемы реверса 8, соответственно. По команде «Пуск» (уровень сигнала Uп/с «1») сигналы Uдп датчика положения ротора 9 двигателя 10 через схему реверса 8 в прямой (сигнал «Вперед» при уровне сигнала Uв/н «1») или обратной (сигнал «Назад» при уровне сигнала Uв/н «0») последовательности в форме сигналов коммутации фаз Uкф через логическое устройство 7 поступают на ключи электронного коммутатора 11, который формирует фазные напряжения Uф и фазные токи в двигателе 10 (например, трехфазный бесконтактный двигатель постоянного тока), что приводит к движению его вала с требуемой частотой вращения ω в текущем времени t, который через редуктор 12 поворачивает объект управления 4 на угол α до момента достижения сигнала рассогласования ±ΔU величины меньшей чем заданный сигнал точности отработки угла Uтп, поступающий с выхода блока задания сигналов 14 на второй вход схемы величины рассогласования 5, которая при этом сформирует сигнал Uп/с с уровнем «0», соответствующий сигналу «Стоп».Discrete control system servo drive works as follows. The
Датчик скорости 13, механически связанный с валом двигателя, формирует сигнал Uω, который поступает на первый вход блока задания сигналов 14, на второй вход которого поступает сигнал αоc, формируемый датчиком угла 3, механически связанным с валом объекта управления 4. По сигналам с выходов датчика угла и датчика скорости блок задания сигналов 14 в текущем времени на своих выходах формирует сигналы Up (сигнал динамики разгона), Uт (сигнал динамики торможения), Uн (сигнал начальной скорости), отвечающие за динамические показатели качества системы управления, при этом сигналы Up и Uт поступают на первый и второй входы устройства интегрирования 15, а сигнал Uн поступает на второй вход устройства суммирования 16.The
Сигнал Uи с выхода устройства интегрирования 15, складываясь с сигналом Uн в устройстве суммирования 16, преобразуется в суммарный сигнал UΣ, который с помощью сигнала Uп, поступающего с выхода генератора пилообразного напряжения 18 и компаратора 17 преобразуется в широтно-импульсный сигнал Uш, поступающий на второй управляющий вход логического устройства 7. Дискретная система управления следящим электроприводом в процессе отработки заданного угла с помощью сигнала Uш и логического устройства 7 формирует требуемую механическую характеристику двигателя 10, снижая его избыточную энергию, необходимую для обеспечения запаса устойчивости от динамических и статических воздействий на объект управления 4.The signal U and from the output of the
Действительно, при подачи сигнала с БУ на установку нового угла задания αз, устройство сравнения 2, сравнивая сигналы αз и αoc, формирует на выходе относительно большое значение сигнала рассогласования ΔU. Однако устройство интегрирования 15 в начальный момент на выходе формирует минимальный сигнал Uи, который складываясь с сигналом Uн в устройстве суммирования 16, поступает на вход компаратора 17 и преобразуется в широтно-импульсный сигнал Uш минимальной скважности, достаточной для начала движения объект управления 4 без динамического удара («в натяг») с плавной выборкой зазоров в механических связях привода.Indeed, when a signal from the control unit is sent to set a new reference angle α s , the
По динамике изменения сигналов датчика угла 3 αoc и датчика скорости 13 Uω блок задания сигналов 14 формирует сигналы разгона Uр и торможения Uт, которые поступают на устройство интегрирования 15 и преобразуются на выходе в сигнал Uи, принимающий в процессе отработки заданного угла значения от минимального до максимального, в зависимости от внешних и внутренних возмущающих факторов, воздействующих на систему, тем самым обеспечивая заданное быстродействие при минимуме потребления энергии путем ограничения избыточной мощности двигателя 10.According to the dynamics of changes in the signals of the
Таким образом, предлагаемая дискретная система управления следящим электроприводом позволяет осуществлять движения объекта управления без динамических ударов из-за наличия люфтов в механических связях элементов системы с минимально необходимым энергопотреблением без вычисления коэффициентов воздействия на средства управления в текущем времени отработки угла.Thus, the proposed discrete control system for a servo-driven electric drive allows the control object to move without dynamic impacts due to the presence of backlash in the mechanical connections of the system elements with the minimum required power consumption without calculating the impact factors on the control means at the current time of working out the angle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111331U RU192927U1 (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111331U RU192927U1 (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU192927U1 true RU192927U1 (en) | 2019-10-07 |
Family
ID=68162616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111331U RU192927U1 (en) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU192927U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2020724C1 (en) * | 1991-10-10 | 1994-09-30 | Светослав Павлович Дмитриев | Method of and device for controlling electric drive |
RU2580823C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Servo drive with asynchronous actuating motor |
RU2593735C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
US9738023B2 (en) * | 2011-08-30 | 2017-08-22 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Adaptive control device and adaptive control method, and control device and control method for injection molding machine |
EP3361327A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-15 | Omron Corporation | Control device, control method and control program |
-
2019
- 2019-04-15 RU RU2019111331U patent/RU192927U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2020724C1 (en) * | 1991-10-10 | 1994-09-30 | Светослав Павлович Дмитриев | Method of and device for controlling electric drive |
US9738023B2 (en) * | 2011-08-30 | 2017-08-22 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Adaptive control device and adaptive control method, and control device and control method for injection molding machine |
RU2580823C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Servo drive with asynchronous actuating motor |
RU2593735C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
EP3361327A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-15 | Omron Corporation | Control device, control method and control program |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5747957A (en) | Method of controlling vectors in motor and vector-controlling inverter device | |
Pramod et al. | Effects of position sensing dynamics on feedforward current control of permanent magnet synchronous machines | |
JP3233005B2 (en) | PWM controller | |
RU192927U1 (en) | NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM | |
JPH05227758A (en) | Method and device for compensating blanking-period voltage deviation | |
JP3000850B2 (en) | Electronic cam | |
US7495940B2 (en) | Method and device for producing rectifier gating signals using a peak detector | |
Schulte et al. | Real-time simulation of BLDC motors for hardware-in-the-loop applications incorporating sensorless control | |
Kakodia et al. | Field oriented control of three-level neutral point clamped inverter fed IM drive | |
KR20210108305A (en) | A method and a control device for controlling a power converter | |
Gokul | Proportional Integral (PI) Controller with 8-Bit Timer Based Digital-Pulse-Width-Modulation (PWM) Technique for BLDC Motor Drive | |
US3421065A (en) | Apparatus for controlling the speed of direct current electric motors | |
Chen et al. | Robust Deadbeat Predictive Current Control for PMSM Drives Based on Single FPGA Implementaion | |
US20240305225A1 (en) | Motor driving device | |
JP3770283B2 (en) | Synchronous control device | |
RU2658678C1 (en) | Contact-free dc drive | |
RU2085019C1 (en) | Induction motor speed governor | |
CN118554815A (en) | Sliding mode speed controller and design method | |
US10700628B2 (en) | Current control of a pulse width modulated power converter | |
JP2017225215A (en) | Control device for power converter, power conversion system, compressor drive system, flywheel power generation system, and control method for power converter | |
RU108246U1 (en) | DEVICE FOR STARTING A SYNCHRONOUS MOTOR | |
SU1112520A1 (en) | Electric drive | |
JPS596780A (en) | Variable voltage control device for motor | |
SU1538212A1 (en) | Versions of method and apparatus for controlling asynchronous electric drive | |
SU868930A1 (en) | Device for testing electric machines |