RU2460110C1 - Self-tuning electric drive - Google Patents

Self-tuning electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2460110C1
RU2460110C1 RU2010154764/08A RU2010154764A RU2460110C1 RU 2460110 C1 RU2460110 C1 RU 2460110C1 RU 2010154764/08 A RU2010154764/08 A RU 2010154764/08A RU 2010154764 A RU2010154764 A RU 2010154764A RU 2460110 C1 RU2460110 C1 RU 2460110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
unit
electric motor
Prior art date
Application number
RU2010154764/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010154764A (en
Inventor
Владимир Федорович Филаретов (RU)
Владимир Федорович Филаретов
Антон Сергеевич Губанков (RU)
Антон Сергеевич Губанков
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority to RU2010154764/08A priority Critical patent/RU2460110C1/en
Publication of RU2010154764A publication Critical patent/RU2010154764A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2460110C1 publication Critical patent/RU2460110C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: self-tuning electric drive comprises the first summator, a correcting device, an amplifier, an electric motor with a reducer, at the outlet shaft of which there is a position sensor, an amplitude setter, the first square-ware generator, the first division unit, the second summator, the first unit of rooting, the third summator, a source of a permanent signal, the second unit of rooting, an integrator, a sine functional converter, a multiplication unit, a sensor of electric motor current, an integrator, the first rectifier, the second division unit, the second rectifier, a speed sensor, which is installed at the outlet shaft of the electric motor, a relay element, a sampling and storage element, the second square-ware generator, the third unit of division and communication between them.
EFFECT: provision of maximum possible speed of electric drive operation without exceeding a permissible value of a dynamic control error by generation of an additional self-tuning circuit, in which maximum possible value of setting signal frequency is generated.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления.The invention relates to electric drives and can be used to create their control systems.

Известен самонастраивающийся электропривод (см. патент РФ №2345885, БИ №4, 2009 г.), содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу релейного элемента, второму входу второго сумматора и выходу первого датчика скорости, выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, а также второй датчик скорости, датчик массы, второй задатчик сигнала, квадратор, шестой сумматор и с второго по пятый блоки умножения, первый датчик ускорения, а также первый косинусный и второй синусный функциональные преобразователи, вход каждого из которых соединен с выходом первого датчика положения, выход датчика массы подключен к второму входу первого блока умножения, первому входу шестого сумматора и второму входу пятого сумматора, соединенного выходом с первыми входами второго и третьего блоков умножения, второй вход каждого из которых подключен, соответственно, к выходам первого и второго функциональных преобразователей, а их выходы, соответственно - ко второму входу шестого сумматора и первому входу четвертого блока умножения, соединенного вторым входом через квадратор с выходом второго датчика скорости, а выходом - с третьим входом четвертого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, соединенного первым входом с выходом первого датчика ускорения, а вторым входом - с выходом шестого сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход второго сумматора соединен с третьим входом третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, и седьмой блок умножения, выход которого подключен к пятому входу четвертого сумматора, второй датчик ускорения, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу седьмого сумматора, восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика ускорения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - ко второму входу седьмого блока умножения.Known self-adjusting electric drive (see RF patent No. 2345885, BI No. 4, 2009), comprising a series-connected first adder, second adder, first multiplication unit, third adder, amplifier and motor connected to the first speed sensor directly and through a gearbox with the first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, connected by the second input to the input of the device, a relay element connected in series and the fourth adder, the second input of which is connected to the input of the relay e to the second input of the second adder and the output of the first speed sensor, the output to the second input of the third adder, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, as well as the second speed sensor, mass sensor, second signal pickup, quadrator, sixth adder and second to the fifth multiplication blocks, the first acceleration sensor, as well as the first cosine and second sine functional converters, the input of each of which is connected to the output of the first position sensor, the output of the mass sensor is connected to the second input the first multiplication unit, the first input of the sixth adder and the second input of the fifth adder, connected by the output to the first inputs of the second and third multiplication units, the second input of each of which is connected, respectively, to the outputs of the first and second functional converters, and their outputs, respectively, to the second the input of the sixth adder and the first input of the fourth multiplication unit, connected by the second input through a quadrator to the output of the second speed sensor, and the output with the third input of the fourth adder, the fourth input to the second is connected to the output of the second signal adder, and the output of the second adder is connected to the third input of the third adder, connected in series to the second a position sensor, a seventh adder, the second input of which is connected to the output of the first position sensor, a third sine functional converter, a sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fifth adder, and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the fifth input of the fourth adder, a second acceleration sensor connected in series to the fourth cosine functional converter connected to the output of the seventh adder, an eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fifth adder, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and its output - with the sixth input of the fourth adder, connected in series with the third task and the eighth signal to the adder, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor and an output - to a second input of the seventh multiplier.

Недостатком данного устройства является то, что оно, обеспечивая инвариантность параметров электропривода к взаимовлиянию между всеми степенями подвижности манипулятора в процессе его движения, не позволяет корректировать параметры входных сигналов с целью повышения быстродействия (производительности) всей системы в целом при сохранении заданной динамической точности управления.The disadvantage of this device is that it, providing the invariance of the parameters of the electric drive to the mutual influence between all degrees of mobility of the manipulator in the process of its movement, does not allow you to adjust the parameters of the input signals in order to increase the speed (performance) of the entire system as a whole while maintaining a given dynamic control accuracy.

Известен также самонастраивающийся электропривод (см. патент РФ №2399080, БИ №25, 2010 г.), содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик амплитуды, квадратор, блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала и второму входу второго сумматора, второй блок извлечения квадратного корня, интегратор, синусный функциональный преобразователь и блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора.A self-adjusting electric drive is also known (see RF patent No. 2399080, BI No. 25, 2010), comprising a series-connected first adder, a correction device, an amplifier, an electric motor with a gearbox, on the output shaft of which a position sensor is installed, the output of which is connected to the first input the first adder, a series-connected amplitude adjuster, a quadrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the first constant signal source, the second adder, the first square root extraction unit, three the third adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal source and the second input of the second adder, the second square root extraction unit, an integrator, a sine function converter and a multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster, and the output to the second input of the first adder.

Указанное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению и принято за прототип. Его недостатком является то, что оно не позволяет сохранить заданную динамическую точность при изменении суммарного приведенного момента инерции электропривода.The specified device in its technical essence is the closest to the proposed invention and is taken as a prototype. Its disadvantage is that it does not allow you to maintain a given dynamic accuracy when changing the total reduced moment of inertia of the electric drive.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение максимально возможной скорости работы электропривода при одновременном изменении и амплитуды задающего гармонического сигнала, и его суммарного момента инерции без снижения заданной динамической точности.The task to which the claimed technical solution is directed is to provide the maximum possible speed of the electric drive while changing the amplitude of the master harmonic signal and its total moment of inertia without reducing the specified dynamic accuracy.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное (при заданной динамической ошибке, амплитуде входного сигнала и текущем значении суммарного приведенного момента инерции электропривода) значение частоты задающего сигнала, а следовательно, и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional self-tuning circuit, in which the maximum possible value (for a given dynamic error, input signal amplitude and current value of the total reduced moment of inertia of the electric drive) is generated, and therefore , and the maximum possible speed of the electric drive without exceeding the permissible value of the dynamic control error.

Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик амплитуды, первый квадратор, первый блок деления, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала и второму входу второго сумматора, последовательно соединенные второй блок извлечения квадратного корня, интегратор, синусный функциональный преобразователь и блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, дополнительно вводятся последовательно соединенные датчик тока электродвигателя, интегратор, первый выпрямитель, второй блок деления, второй вход которого через второй выпрямитель соединен с выходом датчика скорости, который установлен на выходном валу электродвигателя, и входом релейного элемента, элемент выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход, через второй квадратор, - со вторым входом первого блока деления и первым входом третьего блока деления, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход - ко входу второго блока извлечения квадратного корня.The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive containing a first adder in series, a correction device, an amplifier, an electric motor with a gearbox, on the output shaft of which a position sensor is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder, the amplitude adjuster, the first quadrator are connected in series, the first division unit, the second adder, the first square root extraction unit, the third adder, the second input of which is connected to the source output continuously of the second signal and the second input of the second adder, the second square root extraction unit, the integrator, the sine function converter and the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster and the output to the second input of the first adder, are connected in series with the motor current sensor , integrator, first rectifier, second division unit, the second input of which through the second rectifier is connected to the output of the speed sensor, which is installed on the output ohm to the motor shaft, and the input of the relay element, the sample-storage element, the second input of which is connected to the output of the relay element, and the output, through the second quadrator, with the second input of the first division unit and the first input of the third division unit, the second input of which is connected to the output the third adder, and the output is to the input of the second square root extraction unit.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна", явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. обладает критерием «изобретательский уровень». Данное техническое решение промышленно применимо.A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of the analogue and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty", does not explicitly follow from the prior art, i.e. possesses the criterion of "inventive step". This technical solution is industrially applicable.

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают максимально возможную скорость работы электропривода, сохраняя заданную динамическую точность при одновременном изменении и амплитуды входного гармонического сигнала, и суммарного приведенного момента инерции.In this case, the distinguishing features of the claims provide the highest possible speed of the electric drive, while maintaining a given dynamic accuracy while changing both the amplitude of the input harmonic signal and the total reduced moment of inertia.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема самонастраивающегося электропривода и введены следующие обозначения: α - угол поворота выходного вала редуктора;

Figure 00000001
- угловая скорость вращения ротора электродвигателя; αВХ=Apsinωpt - задающий (входной) гармонический сигнал, поступающий на вход электропривода; Ap, ωp - амплитуда и частота сигнала αВХ соответственно; J - суммарный приведенный момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора с объектом управления; U*, U - усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 4 соответственно; ε=αВХ-α - ошибка электропривода.The invention is illustrated by the drawing, which shows a structural diagram of a self-adjusting electric drive and the following notation is introduced: α is the angle of rotation of the output shaft of the gearbox;
Figure 00000001
- angular speed of rotation of the rotor of the electric motor; α ВХ = A p sinω p t - specifying (input) harmonic signal supplied to the input of the electric drive; A p , ω p - amplitude and frequency of the signal α BX, respectively; J is the total reduced moment of inertia of the rotor of the electric motor and the rotating parts of the gearbox with the control object; U *, U is the amplified signal and the control signal of the motor 4, respectively; ε = α BX -α - error of the electric drive.

Самонастраивающийся электропривод содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, корректирующее устройство 2, усилитель 3, электродвигатель 4 с редуктором 5, на выходном валу которого установлен датчик положения 6, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, последовательно соединенные задатчик 7 амплитуды, первый квадратор 8, первый блок 9 деления, второй сумматор 10, первый блок 11 извлечения квадратного корня, третий сумматор 12, второй вход которого подключен к выходу источника 13 постоянного сигнала и второму входу второго сумматора 10, последовательно соединенные второй блок 14 извлечения квадратного корня, интегратор 15, синусный функциональный преобразователь 16 и блок 17 умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика 7 амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные датчик 18 тока электродвигателя 4, интегратор 19, первый выпрямитель 20, второй блок 21 деления, второй вход которого через второй выпрямитель 22 соединен с выходом датчика 23 скорости, который установлен на выходном валу электродвигателя 4, и входом релейного элемента 24, элемент 25 выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента 24, а выход, через второй квадратор 26, - со вторым входом первого блока 9 деления и первым входом третьего блока 27 деления, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора 12, а выход - к входу второго блока 14 извлечения квадратного корня. Объект управления 28.The self-adjusting electric drive contains serially connected first adder 1, correction device 2, amplifier 3, electric motor 4 with gear 5, on the output shaft of which a position sensor 6 is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder 1, serially connected amplitude regulator 7, the first quadrator 8 , the first division unit 9, the second adder 10, the first square root extraction unit 11, the third adder 12, the second input of which is connected to the output of the constant signal source 13 and the second input at the second adder 10, the second square root extraction unit 14, the integrator 15, the sine function converter 16 and the multiplication unit 17, the second input of which is connected to the output of the amplitude setter 7, and the output to the second input of the first adder 1, are connected in series to the sensor 18 in series the current of the electric motor 4, the integrator 19, the first rectifier 20, the second division unit 21, the second input of which through the second rectifier 22 is connected to the output of the speed sensor 23, which is installed on the output shaft of the electric motor 4, and the input of the relay element 24, the selection-storage element 25, the second input of which is connected to the output of the relay element 24, and the output, through the second quadrator 26, with the second input of the first division unit 9 and the first input of the third division unit 27, the second input of which is connected to the output of the third adder 12, and the output to the input of the second square root extraction unit 14. Management Object 28.

Электропривод работает следующим образом. Сигнал динамической ошибки ε на выходе сумматора 1, имеющего единичные коэффициенты усиления, после коррекции в блоке 2, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 4, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от поступающего сигнала U. Как известно, величина ошибки ε при установленном корректирующем устройстве 2 с постоянной структурой и постоянными параметрами будет увеличиваться при увеличении нагрузки на электропривод, т.е. при изменении суммарного приведенного момента инерции J, амплитуды Ap и частоты ωp входного сигнала αВХ, и, наоборот, их уменьшение приведет к уменьшению значения ε. Таким образом, если текущие Ap и J имеют такие значения, при которых ε становится меньше допустимой, то можно увеличить ωp, а следовательно, и скорость (производительность) работы электропривода, не превышая заданную динамическую точность.The electric drive operates as follows. The dynamic error signal ε at the output of the adder 1 having unit gains, after correction in block 2, amplifies, enters the input of the electric motor 4, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration), depending on the incoming signal U. As is known , the error ε with the installed correction device 2 with a constant structure and constant parameters will increase with increasing load on the drive, i.e. when changing the total reduced moment of inertia J, amplitude A p and frequency ω p of the input signal α BX , and, conversely, their decrease will lead to a decrease in ε. Thus, if the current A p and J have values such that ε becomes less than permissible, then it is possible to increase ω p , and therefore the speed (productivity) of the drive, without exceeding the specified dynamic accuracy.

Поскольку для типовых электродвигателей постоянного тока при отсутствии внешних возмущающих моментов и малых значениях сухого трения справедливо равенство

Figure 00000002
(i - ток в якорной обмотке электродвигателя, Kм - коэффициент крутящего момента,
Figure 00000003
- ускорение вращения вала двигателя), то несложно показать, чтоSince for typical DC motors in the absence of external disturbing moments and small values of dry friction, the equality
Figure 00000002
(i is the current in the anchor winding of the electric motor, K m is the torque coefficient,
Figure 00000003
- acceleration of rotation of the motor shaft), it is easy to show that

Figure 00000004
Figure 00000004

где t0 и t - соответственно начальное и конечное время интегрирования в пределах одного рабочего цикла.where t 0 and t are, respectively, the initial and final integration time within one working cycle.

Следовательно, учитывая выражение (1), на выходе блока 21 сформируется сигнал J. При этом исключается ситуация, когда происходит деление на ноль при

Figure 00000005
. Более того, для обеспечения качественной работы блока 21, учитывая, что J всегда положителен, необходимо вообще исключить изменение знаков делимого и делителя в выражении (1). Для решения этой задачи используются элементы 20, 22, 24, 25 (см. фиг.).Therefore, taking into account expression (1), the signal J is generated at the output of block 21. In this case, the situation when division by zero at
Figure 00000005
. Moreover, to ensure the high-quality operation of block 21, given that J is always positive, it is necessary to completely exclude the change in the signs of the dividend and divisor in expression (1). To solve this problem, elements 20, 22, 24, 25 are used (see. Fig.).

Поскольку интегратор 19 имеет коэффициент усиления Kм, то на выходе выпрямителя 20 формируется сигнал

Figure 00000006
. Выпрямитель 22 и релейный элемент 24 имеют следующие выходные характеристики:Since the integrator 19 has a gain of K m , a signal is generated at the output of the rectifier 20
Figure 00000006
. The rectifier 22 and the relay element 24 have the following output characteristics:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Если Uвых 24=Δ2, то на выходе элемента 25 формируется сигналIf U o 24 = Δ 2 , then at the output of element 25 a signal is generated

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

получаемый на выходе блока 21. Если

Figure 00000010
становится меньше значения Δ1 (Δ1 - некоторая малая величина), то Uвых 24=0, и элемент 24 переводит элемент 25 выборки-хранения в режим запоминания. При этом на выходе элемента 25 запоминается и сохраняется то значение сигнала J, которые было определено на выходе блока 21 в момент обнуления выходного сигнала элемента 24, т.е. в момент начала действия условия
Figure 00000011
. Если в некоторый момент времени опять начинает выполняться условие
Figure 00000012
, то вновь срабатывает элемент 24. При этом элемент 25 опять переводится в режим выборки и начинает воспроизводить на своем выходе текущее значение J.obtained at the output of block 21. If
Figure 00000010
becomes smaller than the value Δ 1 (Δ 1 is a small value), then U o 24 = 0, and element 24 puts the element 25 of the selection-storage in the storage mode. At the same time, at the output of element 25, the value of signal J that was determined at the output of block 21 at the time of zeroing the output signal of element 24 is stored and stored, i.e. at the beginning of the condition
Figure 00000011
. If at some point in time the condition starts again
Figure 00000012
, then the element 24 is triggered again. In this case, the element 25 is again switched to the sampling mode and starts to reproduce the current value J.

Конечно, во время отключения входа элемента 25 от выхода блока 21, когда

Figure 00000013
, может произойти изменение J на некоторую величину. Это может привести к снижению качества работы электропривода только лишь в случае резкого увеличения величины J в режиме остановки электропривода. Однако по истечении малого промежутка времени качественные показатели его работы полностью восстанавливаются.Of course, during the disconnection of the input of element 25 from the output of block 21, when
Figure 00000013
, a change in J may occur by a certain amount. This can lead to a decrease in the quality of the drive only in the case of a sharp increase in the value of J in the stop mode of the drive. However, after a short period of time, the quality indicators of its work are fully restored.

На выходе задатчика 7 формируется сигнал Ap. В результате на выходе блока 9 формируется сигнал

Figure 00000014
.At the output of the setter 7, a signal A p is generated. As a result, a signal is generated at the output of block 9
Figure 00000014
.

На выходе источника 13 установлено единичное напряжение. Первый положительный (со стороны блока 9) вход сумматора 10 имеет коэффициент усиления, равный

Figure 00000015
(где R - активное сопротивление якорной цепи электродвигателя, ε1 - заданное допустимое значение динамической ошибки работы рассматриваемого электропривода, Kω - коэффициент противоЭДС, K - коэффициент, который будет пояснен ниже), а второй положительный - единичный коэффициент усиления. Поэтому на выходе блока 11 формируется сигнал
Figure 00000016
.The output of the source 13 is set to a single voltage. The first positive (from the side of block 9) input of the adder 10 has a gain equal to
Figure 00000015
(where R is the active resistance of the motor armature chain, ε 1 is the specified permissible value of the dynamic error of the drive under consideration, K ω is the counter-emf coefficient, K is the coefficient that will be explained below), and the second positive is the unit gain. Therefore, at the output of block 11, a signal is generated
Figure 00000016
.

Первый положительный (со стороны блока 11) и второй отрицательный входы сумматора 12 имеют коэффициенты усиления

Figure 00000017
. В результате на выходе блока 27 деления формируется сигнал
Figure 00000018
, а на выходе блока 14 - сигналThe first positive (from the side of block 11) and the second negative inputs of the adder 12 have gains
Figure 00000017
. As a result, a signal is generated at the output of division block 27
Figure 00000018
, and at the output of block 14, a signal

Figure 00000019
Figure 00000019

определяющий частоту ωp, обеспечивающую максимально возможную скорость гармонического движения электропривода с ошибкой, не превышающей ε1.determining the frequency ω p , providing the maximum possible speed of harmonic motion of the electric drive with an error not exceeding ε 1 .

На выходе интегратора 15, имеющего единичный коэффициент усиления, формируется сигнал ωpt, а на выходе синусного функционального преобразователя 16 - гармонический сигнал sinωpt. В результате на выходе блока 17 формируется искомый гармонический сигнал αвх c задаваемой амплитудой Ap и автоматически формируемой частотой ωp, который и обеспечивает максимально возможную скорость работы электропривода (для заданных величин ε1, Ap и текущего значения J).At the output of the integrator 15 having a unity gain, a signal ω p t is formed, and at the output of the sine function converter 16, a harmonic signal sinω p t is generated. As a result, at the output of block 17, the desired harmonic signal α in with the specified amplitude A p and automatically generated frequency ω p is formed , which ensures the maximum possible speed of the electric drive (for given values of ε 1 , A p and the current value of J).

Для пояснения этого факта отметим, что корректирующее устройство 2, обеспечивающее устойчивость рассматриваемого электропривода, имеет вид:To clarify this fact, we note that the corrective device 2, which ensures the stability of the drive in question, has the form:

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

где T1>>T2=const, T1=1/ωcp=const, ωcp - частота среза амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) электропривода. Причем величина ωср определяется при J=(Jmin+Jmax)/2, где [Jmin; Jmax] - диапазон изменения суммарного приведенного момента инерции электропривода. В результате передаточная функция прямой цепи электропривода с малой электрической постоянной времени с учетом этого корректирующего устройства примет вид:where T 1 >> T 2 = const, T 1 = 1 / ω cp = const, ω cp is the cut-off frequency of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the electric drive. Moreover, the value of ω cf is determined at J = (J min + J max ) / 2, where [J min ; J max ] is the range of the total reduced moment of inertia of the electric drive. As a result, the transfer function of the direct electric drive circuit with a small electric time constant, taking into account this corrective device, will take the form:

Figure 00000021
,
Figure 00000021
,

а его АЧХ - вид:and its frequency response is:

Figure 00000022
Figure 00000022

где

Figure 00000023
Figure 00000024
Kу - коэффициент усиления усилителя мощности; ip - передаточное отношение редуктора.Where
Figure 00000023
Figure 00000024
K y - gain of the power amplifier; i p - gear ratio.

Поскольку в реальных электроприводах T3>>T1 и T3>>T2, то в рабочем диапазоне изменения ωp выражение (3) вполне может быть заменено выражениемSince in real electric drives T 3 >> T 1 and T 3 >> T 2 , in the operating range of ω p, expression (3) can well be replaced by the expression

Figure 00000025
Figure 00000025

Известно (см. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1978. - 256 с.), что при гармоническом управлении электроприводом с рабочей амплитудой Ap, частотой ωp и динамической ошибкой, не превышающей величины ε1, должно выполняется неравенствоIt is known (see Popov EP Theory of linear systems of automatic regulation and control. M .: Nauka, 1978. - 256 pp.) That with harmonic control of an electric drive with a working amplitude A p , frequency ω p and dynamic error not exceeding quantities ε 1 , the inequality

Figure 00000026
Figure 00000026

В результате с учетом выражений (4) и (5) можно получить равенствоAs a result, taking into account expressions (4) and (5), we can obtain the equality

Figure 00000027
,
Figure 00000027
,

на основе которого, в свою очередь, можно сформировать выражение (2). Указанное выражение с учетом текущих значений Ap, J и определяет максимально возможную частоту ωp, при которой будет обеспечена максимально возможная скорость (производительность) работы рассматриваемого электропривода с динамической ошибкой, не превышающей заданной величины ε1.on the basis of which, in turn, it is possible to form expression (2). The indicated expression, taking into account the current values of A p , J, determines the maximum possible frequency ω p at which the maximum possible speed (productivity) of the drive under consideration will be ensured with a dynamic error not exceeding the specified value ε 1 .

То есть рассматриваемый электропривод за счет введения указанной выше самонастройки будет обладать предельно высоким быстродействием и заданной точностью при любых значениях Ap и J.That is, the drive under consideration due to the introduction of the above self-tuning will have extremely high speed and a given accuracy for any values of A p and J.

Claims (1)

Самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик амплитуды, первый квадратор, первый блок деления, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала и второму входу второго сумматора, последовательно соединенные второй блок извлечения квадратного корня, интегратор, синусный функциональный преобразователь и блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные датчик тока электродвигателя, интегратор, первый выпрямитель, второй блок деления, второй вход которого через второй выпрямитель соединен с выходом датчика скорости, который установлен на выходном валу электродвигателя, и входом релейного элемента, элемент выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход через второй квадратор - со вторым входом первого блока деления и первым входом третьего блока деления, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход - ко входу второго блока извлечения квадратного корня. A self-adjusting electric drive comprising a first adder in series, a correction device, an amplifier, an electric motor with a reducer, on the output shaft of which a position sensor is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder, the amplitude adjuster connected in series, the first quadrator, the first division unit, and the second adder, the first square root extraction unit, the third adder, the second input of which is connected to the output of the constant signal source and the second input of the second sum an ator, connected in series with a second square root extraction unit, an integrator, a sine function converter and a multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the amplitude setter, and the output is connected to the second input of the first adder, characterized in that an electric motor current sensor is additionally introduced into it , integrator, first rectifier, second division unit, the second input of which through the second rectifier is connected to the output of the speed sensor, which is installed on the output shaft of the electric motor, and the input of the relay element, the sample-storage element, the second input of which is connected to the output of the relay element, and the output through the second quadrator is connected to the second input of the first division unit and the first input of the third division unit, the second input of which is connected to the output of the third adder, and output - to the input of the second square root extraction unit.
RU2010154764/08A 2010-12-30 2010-12-30 Self-tuning electric drive RU2460110C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154764/08A RU2460110C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-tuning electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154764/08A RU2460110C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-tuning electric drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010154764A RU2010154764A (en) 2012-07-10
RU2460110C1 true RU2460110C1 (en) 2012-08-27

Family

ID=46848277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154764/08A RU2460110C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-tuning electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2460110C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522858C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2522857C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2542904C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2592036C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0928493B1 (en) * 1997-06-26 2007-01-03 Fluidsense Corporation System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators
RU2313894C1 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous electric motor
RU2326488C1 (en) * 2006-10-24 2008-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Multimotor frequency regulated electric drive

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0928493B1 (en) * 1997-06-26 2007-01-03 Fluidsense Corporation System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators
RU2313894C1 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous electric motor
RU2326488C1 (en) * 2006-10-24 2008-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Multimotor frequency regulated electric drive

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522858C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2522857C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2542904C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2592036C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010154764A (en) 2012-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1098527A3 (en) Wind turbine control system
CN201910764U (en) Permanent magnet synchronous motor (PMSM) direct torque control system based on terminal sliding mode
RU2460110C1 (en) Self-tuning electric drive
Thongam et al. Control of variable speed wind energy conversion system using a wind speed sensorless optimum speed MPPT control method
CN1967414A (en) Method for building simplified self interference rejection controller of permanent magnet synchronous machine
CN105262393A (en) Speed control method applying novel transition process for fault-tolerant permanent magnet motor
RU2450300C1 (en) Self-adjusting electric drive
Wei et al. Stator current-based sliding mode observer for sensorless vector contorl of doubly-fed induction geneartors
JP2017011842A (en) Drive controller
RU2399080C1 (en) Self-tuning electric drive
Senthil Murugan et al. Sensorless speed control of 6/4-pole switched reluctance motor with ANFIS and fuzzy-PID-based hybrid observer
CN105207566A (en) Asynchronous oscillation suppression method of separately controlled doubly fed electric machine and doubly fed electric machine system of asynchronous oscillation suppression method
CN108322113B (en) Power balance control method for switched reluctance motor system
CN103762925B (en) Adopt the H of the permagnetic synchronous motor of immune algorithm ∞method for estimating rotating speed
Samal et al. Sensorless speed contorl of doubly-fed induction machine using reactive power based MRAS
CN111835251A (en) Permanent magnet synchronous motor high-performance control method based on no-speed sensing
RU2397529C2 (en) Self-adjusting electric drive
CN103248292B (en) A kind of control method for mechanical energy storage system
Suru et al. Hysteresis current controllers with limited switching frequency for electric traction systems with asynchronous motor and rotor field orientation control
Abdullah et al. Maximum power point tracking algorithms for wind energy system: a review
RU2446552C2 (en) Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link
RU2522858C1 (en) Self-tuning electric drive
RU2542904C2 (en) Self-tuning electric drive
US9935578B2 (en) Control device of power converter, power conversion system, compressor driving system, flywheel power generation system, and control method for power converter
RU2366069C1 (en) Rectifier drive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181231