RU2181523C2 - Current-derivative controlled electric drive - Google Patents
Current-derivative controlled electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181523C2 RU2181523C2 RU2000114615A RU2000114615A RU2181523C2 RU 2181523 C2 RU2181523 C2 RU 2181523C2 RU 2000114615 A RU2000114615 A RU 2000114615A RU 2000114615 A RU2000114615 A RU 2000114615A RU 2181523 C2 RU2181523 C2 RU 2181523C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- current
- electric drive
- summing amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматизированному электроприводу и может быть использовано в системах подчиненного регулирования электропривода постоянного тока, параметры которого имеют достаточно широкий рабочий диапазон своего изменения. The invention relates to an automated electric drive and can be used in systems of subordinate regulation of a direct current electric drive, the parameters of which have a fairly wide working range of its change.
Известен электропривод с адаптивным регулированием тока /1/. Однако этот электропривод является достаточно сложным и, следовательно, недостаточно надежным. Known electric drive with adaptive current control / 1 /. However, this electric drive is quite complex and, therefore, not reliable enough.
Известен также электропривод с двойным регулятором тока /2/, содержащий двигатель с датчиком тока, подключенный к выходу преобразователя, последовательно соединенные задатчик тока, инерционный фильтр, первый интегральный и второй пропорциональный регуляторы тока, которые подключены вторым входом к выходу датчика тока, третий вход второго регулятора тока подсоединен к задатчику тока, а выход того же регулятора - ко входу преобразователя. Also known is an electric drive with a double current regulator / 2 /, comprising a motor with a current sensor connected to the output of the converter, a serially connected current collector, an inertial filter, a first integral and a second proportional current regulator, which are connected by a second input to the output of the current sensor, the third input of the second the current regulator is connected to the current setter, and the output of the same regulator is connected to the input of the converter.
При определенном выборе параметров регуляторов тока этот электропривод является достаточно малочувствительным к параметрическим возмущениям. Но это достигается за счет снижения его быстродействия. Поэтому данный электропривод имеет недостаточно высокую динамическую точность регулирования тока. With a certain choice of parameters of current regulators, this electric drive is quite insensitive to parametric disturbances. But this is achieved by reducing its speed. Therefore, this electric drive does not have a sufficiently high dynamic accuracy of current regulation.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому техническому решению является многоконтурный электропривод с управлением по производной тока /3/, содержащий двигатель с датчиком тока, подключенный к выходу преобразователя, задатчик тока, инерционный фильтр, последовательно соединенные интегральный регулятор тока, два интегросумматора и суммирующий усилитель, которые подключены вторым входом к выходу датчика тока, выход суммирующего усилителя подсоединен ко входу преобразователя и к третьему входу второго интегросумматора, а задатчик тока подключен к третьему входу первого интегросумматора непосредственно и к первому входу регулятора тока через инерционный фильтр. The closest analogue (prototype) to the proposed technical solution is a multi-circuit electric drive controlled by the current derivative / 3 /, containing a motor with a current sensor connected to the output of the converter, a current regulator, an inertial filter, an integral current regulator connected in series, two integrosummers and a summing amplifier which are connected by the second input to the output of the current sensor, the output of the summing amplifier is connected to the input of the converter and to the third input of the second integrator, and The current sensor is connected to the third input of the first integrosumator directly and to the first input of the current regulator through an inertial filter.
Обратная связь по производной тока в этом электроприводе образуется за счет подключения второго входа суммирующего усилителя к выходу датчика тока. А суммирующий усилитель в совокупности со вторым интегросумматором образуют, в свою очередь, дифференцирующий фильтр. Feedback on the derivative of the current in this drive is formed by connecting the second input of the summing amplifier to the output of the current sensor. And the summing amplifier, in conjunction with the second integrator, form, in turn, a differentiating filter.
Данный многоконтурный электропривод с обратной связью по производной тока и тремя обратными связями по току, в отличие от ранее рассмотренного аналога, может обеспечить более высокую динамическую точность регулирования тока. В многоконтурном электроприводе применен принцип управления по отклонению. В частности, по отклонению тока и его производной. А это значит, что отклонение тока и его производной от их требуемых значений всегда будет иметь место. Следовательно, рассматриваемый многоконтурный электропривод тоже не может гарантировать достаточно высокую динамическую точность регулирования тока. This multi-circuit electric drive with feedback on the derivative of the current and three current feedbacks, in contrast to the previously discussed analogue, can provide higher dynamic accuracy of current regulation. In a multi-circuit electric drive, the deviation control principle is applied. In particular, the deviation of the current and its derivative. And this means that the deviation of the current and its derivative from their required values will always take place. Therefore, the considered multi-circuit electric drive also cannot guarantee a sufficiently high dynamic accuracy of current regulation.
Задача изобретения - повышение динамической точности регулирования тока электропривода. The objective of the invention is to increase the dynamic accuracy of regulation of the current of the electric drive.
Решение поставленной задачи достигается тем, что предложен электропривод с управлением по производной тока, содержащий двигатель с датчиком тока, подключенный к выходу преобразователя, последовательно соединенные задатчик тока, инерционный фильтр, регулятор тока, подключенный вторым входом к выходу датчика тока, и первый интегросумматор, второй интегросумматор и первый суммирующий усилитель, подсоединенный первым входом к выходу второго интегросумматора, вторым входом к выходу датчика тока и выходом к первому входу второго интегросумматора, в который введены второй и третий суммирующие усилители, причем второй суммирующий усилитель подключен первым входом к выходу первого интегросумматора, вторым входом к задатчику тока и выходом ко вторым входам обоих интегросумматоров и к первому входу третьего суммирующего усилителя, который подсоединен вторым входом к выходу первого суммирующего усилителя и выходом ко входу преобразователя, а регулятор тока выполнен пропорционально-интегральным. The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed drive controlled by the derivative of the current, comprising a motor with a current sensor connected to the output of the converter, a serially connected current controller, an inertial filter, a current regulator connected to the output of the current sensor by the second input, and the first integrator, the second an integrator and a first summing amplifier, connected by a first input to the output of the second integro-adder, a second input to the output of the current sensor and an output to the first input of the second integros a matrix into which the second and third summing amplifiers are introduced, the second summing amplifier being connected by the first input to the output of the first integro-adder, the second input to the current collector and the output to the second inputs of both integro-adders and to the first input of the third summing amplifier, which is connected by the second input to the output of the first summing amplifier and the output to the input of the Converter, and the current regulator is made proportional-integral.
На чертеже приведена функциональная схема электропривода с управлением по производной тока. The drawing shows a functional diagram of an electric drive controlled by the derivative of the current.
Электропривод с управлением по производной тока содержит двигатель 1 с датчиком 2 тока, подключенный к выходу преобразователя 3, последовательно соединенные задатчик 4 тока, инерционный фильтр 5, пропорционально-интегральный регулятор 6 тока, подключенный вторым входом к выходу датчика 2 тока, и первый интегросумматор 7, второй интегросумматор 8 и первый суммирующий усилитель 9, подсоединенный первым входом к выходу второго интегросумматора 8, вторым входом к выходу датчика 2 тока и выходом к первому входу второго интегросумматора 8, второй и третий суммирующие усилители 10 и 11, причем второй суммирующий усилитель 10 подключен первым входом к выходу первого интегросумматора 7, вторым входом к задатчику 4 тока и выходом ко второму входу обоих интегросумматоров 7 и 8 и к первому входу третьего суммирующего усилителя 11, который подсоединен вторым входом к выходу первого суммирующего усилителя 9 и выходом ко входу преобразователя 3. The electric drive controlled by the derivative of the current comprises a motor 1 with a current sensor 2 connected to the output of the converter 3, serially connected to a current controller 4, an inertial filter 5, a proportional-integral current regulator 6 connected to the output of the current sensor 2 by the second input, and the first integrator 7 , the second integro-adder 8 and the first summing amplifier 9, connected by the first input to the output of the second integro-adder 8, the second input to the output of the current sensor 2 and the output to the first input of the second integro-adder 8, the second and retrieval summing amplifiers 10 and 11, and the second summing amplifier 10 is connected by the first input to the output of the first integro-adder 7, the second input to the current master 4 and the output to the second input of both integro-adders 7 and 8 and to the first input of the third totalizing amplifier 11, which is connected to the second input the output of the first summing amplifier 9 and the output to the input of the Converter 3.
Уравнение движения предложенного электропривода имеет вид
(1+τρ)(UФ-UД) = 0, (1)
где τ - постоянный коэффициент;
Uд - выходной сигнал датчика 2 тока;
Uф - выходной сигнал инерционного фильтра 5, уравнению которого
(1+μρ)UФ = UЗ (2)
соответствует вынужденное движение электропривода.The equation of motion of the proposed electric drive has the form
(1 + τρ) (U Ф -U Д ) = 0, (1)
where τ is a constant coefficient;
U d - the output signal of the current sensor 2;
U f - the output signal of the inertial filter 5, the equation of which
(1 + μρ) U Ф = U З (2)
corresponds to the forced movement of the electric drive.
В уравнении (2) обозначены через UЗ выходной сигнал задатчика 4 тока, а через μ - постоянная времени инерционного фильтра 5, значение которой обратно пропорционально граничной частоте его требуемой полосы равномерного пропускания.In equation (2), the output signal of the current setter 4 is indicated through U 3 , and the time constant of the inertial filter 5, whose value is inversely proportional to the boundary frequency of its required uniform passband, is indicated by μ.
Движение предложенного электропривода подчиняется уравнениям (1) и (2) в силу того, что управляющее воздействие в нем формируется по двум независимым каналам и содержит три составляющие, т.е. The movement of the proposed electric drive obeys equations (1) and (2) due to the fact that the control action in it is formed through two independent channels and contains three components, i.e.
где Кn, Кд, Ку - коэффициенты передачи соответственно преобразователя 3, датчика 2 тока и третьего суммирующего усилителя 11 по его второму входу;
σ - постоянный коэффициент;
where K n , K d , K y - transmission coefficients, respectively, of the Converter 3, the current sensor 2 and the third summing amplifier 11 at its second input;
σ is a constant coefficient;
Первая и вторая составляющие управляющего воздействия (3) формируются первым каналом управления по возмущению. Во-первых, за счет прямой связи по производной выходного сигнала задатчика 4 тока, которая реализована путем подключения второго суммирующего усилителя 10 первым входом к выходу первого интегросумматора 7, вторым входом к задатчику 4 тока, а выходом ко второму входу первого интегросумматора 7 непосредственно и ко входу преобразователя 3 через третий суммирующий усилитель 11.
The first and second components of the control action (3) are formed by the first control channel in perturbation. Firstly, due to direct connection with the derivative of the output of the current generator 4, which is implemented by connecting the second summing amplifier 10 with the first input to the output of the first integrator 7, the second input to the current controller 4, and the output to the second input of the first integrator 7 directly and the input of the Converter 3 through the third summing amplifier 11.
Во-вторых, за счет дифференциальной компенсирующей связи по косвенно измеренному возмущению производной тока электропривода, которая реализована путем подключения первого суммирующего усилителя 9 первым входом через второй интегросумматор 8 к выходу второго суммирующего усилителя 10, вторым входом к выходу датчика 2 тока, а выходом к первому входу второго интегросумматора 8 непосредственно и ко входу преобразователя 3 через третий суммирующий усилитель 11. Secondly, due to differential compensating coupling by indirectly measured perturbation of the derivative of the electric drive current, which is realized by connecting the first summing amplifier 9 with the first input through the second integrosummer 8 to the output of the second summing amplifier 10, the second input to the output of the current sensor 2, and the output to the first the input of the second integro-adder 8 directly and to the input of the Converter 3 through the third summing amplifier 11.
Третья составляющая управляющего воздействия (3), пропорциональная интегралу по отклонению производной тока от закона (4), формируется вторым каналом управления по отклонению. Он включает в себя последовательно соединенные задатчик 4 тока, инерционный фильтр 5, пропорционально-интегральный регулятор 6 тока, подключенный вторым входом к выходу датчика 2 тока, первый интегросумматор 7, второй суммирующий усилитель 10, подсоединенный выходом ко второму входу первого интегросумматора 7, и третий суммирующий усилитель 11. The third component of the control action (3), proportional to the integral over the deviation of the derivative of the current from the law (4), is formed by the second control channel for the deviation. It includes a series-connected current controller 4, an inertial filter 5, a proportional-integral current controller 6, connected by a second input to the output of the current sensor 2, a first integrator 7, a second summing amplifier 10 connected by an output to a second input of the first integrator 7, and a third summing amplifier 11.
Следовательно, отличительная особенность предложенного электропривода заключается в том, что в нем реализован комбинированный принцип управления по производной тока. Именно за счет этого и достигается повышение динамической точности регулирования тока электропривода. Therefore, a distinctive feature of the proposed electric drive is that it implements the combined control principle for the derivative of the current. It is due to this that an increase in the dynamic accuracy of regulation of the electric drive current is achieved.
Электропривод с управлением по производной тока работает следующим образом. Electric drive controlled by the derivative of the current operates as follows.
Сигнал задания тока с выхода задатчика 4 тока поступает на второй вход второго суммирующего усилителя 10, который в совокупности с первым интегросумматором 7 образуют первый дифференцирующий фильтр. В результате преобразования сигнала задания тока в этом дифференцирующем фильтре на выходе второго суммирующего усилителя 10 формируется сигнал, пропорциональный заданному значению производной тока. Этот сигнал с выхода второго суммирующего усилителя 10 поступает на второй вход второго интегросумматора 8, который в совокупности с первым суммирующим усилителем 9 образуют второй дифференцирующий фильтр. В то же время на второй вход первого суммирующего усилителя 9 поступает сигнал с выхода датчика 2 тока. Во втором дифференцирующем фильтре этот сигнал преобразуется в сигнал, пропорциональный истинному значению производной тока. А преобразованный сигнал сравнивается с выходным сигналом второго суммирующего усилителя 10. В результате на выходе суммирующего усилителя 9 образуется сигнал, пропорциональный косвенно измеренному возмущению производной тока электропривода. Этот сигнал с выхода первого суммирующего усилителя 9 поступает на второй вход третьего суммирующего усилителя 11, в котором сначала усиливается, а затем суммируется с сигналом, поступающим на первый вход усилителя 11 с выхода второго суммирующего усилителя 10. В результате на выходе третьего суммирующего усилителя 11 формируется сигнал, равный сумме первых двух составляющих управляющего воздействия (3). Этот сигнал с выхода третьего суммирующего усилителя 11 поступает на вход преобразователя 3. И если начальные значения тока и его производной были равны нулю, то преобразователь 3 изменяет напряжение питания цепи якоря двигателя таким образом, что движение электропривода происходит по закону (2). The signal for setting the current from the output of the current setter 4 is fed to the second input of the second summing amplifier 10, which together with the first integrosummer 7 form the first differentiating filter. As a result of the conversion of the current command signal in this differentiating filter, a signal is generated at the output of the second summing amplifier 10, which is proportional to the set value of the current derivative. This signal from the output of the second summing amplifier 10 is fed to the second input of the second integro-adder 8, which together with the first summing amplifier 9 form a second differentiating filter. At the same time, the second input of the first summing amplifier 9 receives a signal from the output of the current sensor 2. In the second differentiating filter, this signal is converted into a signal proportional to the true value of the derivative of the current. And the converted signal is compared with the output signal of the second summing amplifier 10. As a result, the output of the summing amplifier 9 produces a signal proportional to the indirectly measured perturbation of the derivative of the current of the electric drive. This signal from the output of the first summing amplifier 9 is fed to the second input of the third summing amplifier 11, in which it is first amplified and then summed with the signal fed to the first input of the amplifier 11 from the output of the second summing amplifier 10. As a result, the output of the third summing amplifier 11 is formed a signal equal to the sum of the first two components of the control action (3). This signal from the output of the third summing amplifier 11 is fed to the input of converter 3. And if the initial values of the current and its derivative were equal to zero, then converter 3 changes the supply voltage of the motor armature circuit in such a way that the electric drive moves according to the law (2).
В этом случае работает только первый канал управления электропривода. In this case, only the first control channel of the electric drive operates.
Второй канал управления электропривода вступает в работу тогда, когда начальные значения тока и его производной не являются нулевыми или когда осуществляемая первым каналом управления компенсация возмущения производной тока является не совсем полной. В частности, из-за конечного значения коэффициента усиления Ку третьего суммирующего усилителя 11. В этом случае сигнал задания тока с выхода задатчика 4 тока поступает через инерционный фильтр 5 на первый вход регулятора 6 тока, на второй вход которого поступает выходной сигнал датчика 2 тока. В регуляторе 6 тока его входные сигналы сравниваются между собой и полученный сигнал рассогласования преобразуется по пропорционально-интегральному закону. Сигнал с выхода регулятора 6 тока поступает далее через первый интегросумматор 7, второй и третий суммирующие усилители 10 и 11 на вход преобразователя 3. И преобразователь 3 изменяет напряжение питания цепи якоря двигателя таким образом, что движение электропривода происходит по закону (1).The second control channel of the electric drive comes into operation when the initial values of the current and its derivative are not zero or when the compensation of the perturbation of the derivative of the current carried out by the first control channel is not completely complete. In particular, due to the final value of the gain coefficient K of the third summing amplifier 11. In this case, the current reference signal from the output of the current setter 4 is fed through an inertial filter 5 to the first input of the current regulator 6, the second input of which receives the output signal of the current sensor 2 . In the current controller 6, its input signals are compared with each other and the received error signal is converted according to the proportional-integral law. The signal from the output of the current regulator 6 goes further through the first integrator 7, the second and third summing amplifiers 10 and 11 to the input of the converter 3. And the converter 3 changes the supply voltage of the motor armature circuit so that the electric drive moves according to the law (1).
Таким образом, благодаря введению в электропривод с управлением по производной тока двух дополнительных суммирующих усилителей и выполнению регулятора тока пропорционально-интегральным, обеспечивается повышение динамической точности регулирования его тока. Thus, by introducing into the electric drive controlled by the derivative of the current two additional summing amplifiers and performing a proportional-integral current regulator, the dynamic accuracy of its current regulation is improved.
Источники, принятые во внимание
1. RU, патент, 2095930, кл. Н 02 Р 5/06, 1997.Sources taken into account
1. RU, patent, 2095930, cl. H 02 P 5/06, 1997.
2. В.С. Елсуков, О.Н. Пятина, М.М. Савин. Синтез регулятора тока для систем подчиненного регулирования электропроводов. //Изв. вузов. Электромеханика, 1996, 5, с. 108. 2. V.S. Elsukov, O.N. Pyatina, M.M. Savin. Synthesis of a current regulator for systems of subordinate regulation of electrical wires. // Izv. universities. Electromechanics, 1996, 5, p. 108.
3. SU, авторское свидетельство, 1552327, кл. Н 02 Р 5/06, 1990. 3. SU, copyright certificate, 1552327, cl. H 02 P 5/06, 1990.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114615A RU2181523C2 (en) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Current-derivative controlled electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114615A RU2181523C2 (en) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Current-derivative controlled electric drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2181523C2 true RU2181523C2 (en) | 2002-04-20 |
Family
ID=20235933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000114615A RU2181523C2 (en) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Current-derivative controlled electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181523C2 (en) |
-
2000
- 2000-06-08 RU RU2000114615A patent/RU2181523C2/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102011007083A1 (en) | A method of controlling the positioning of an actuator with a wave gear | |
| US7265511B2 (en) | Motor control device | |
| CN1883111B (en) | Amplifier provided with a regulation system controlled by the output stage | |
| RU2181523C2 (en) | Current-derivative controlled electric drive | |
| CN109581862B (en) | Driver embedded with disturbance estimation compensation algorithm | |
| US3532950A (en) | Voltage regulator for direct current motor with drive current control | |
| JPH03122701A (en) | Self-tuning method | |
| JPH0769723B2 (en) | Process control equipment | |
| RU2150728C1 (en) | Device for automatic control of non- stationary object | |
| EP0201982A2 (en) | A delta modulation decoder | |
| SU601660A1 (en) | Pneumatic proportional regulator with variable structure | |
| JP2005182427A (en) | Control computing device | |
| JP2580792B2 (en) | Control circuit of constant current power supply | |
| US4862049A (en) | Constant area pulse generating network | |
| SU1559328A2 (en) | Non-linear servo system | |
| JPH02219482A (en) | Servomotor controller | |
| JP2522658B2 (en) | Automatic control method | |
| SU847273A1 (en) | Self-adjusting regulator | |
| SU838990A1 (en) | Method of regulating dc electric motor | |
| SU1163450A1 (en) | D.c.drive | |
| SU439052A1 (en) | Device for controlling the speed of a DC motor | |
| SU748753A1 (en) | Dc electric drive control device | |
| SU1361696A2 (en) | Device for controlling d.c. electric motor | |
| CN115967319A (en) | Electric tool | |
| SU731573A1 (en) | Pulse-width modulator |