RU2517324C2

RU2517324C2 - Способ регулирования электроприводов постоянного тока

Info

Publication number: RU2517324C2
Application number: RU2012127659/08A
Authority: RU
Inventors: Георгий Александрович Сорокин; Александр Вячеславович Кожевников
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-05-27
Also published as: RU2012127659A

Abstract

Изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам. Техническим результатом является повышение точности управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока за счет снижения отклонения от заданной скорости вращения двигателя. Способ регулирования электроприводов постоянного тока заключается в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости, при этом в системе формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, который усиливается с эмпирическим коэффициентом и подается на вход сумматора контура тока. 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам.

Из предшествующего уровня техники известен способ подчиненного регулирования электроприводов постоянного тока, состоящий в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости [1].

В контурах регулирования приводов используются ПИД-регуляторы, которые описываются выражением:

U (t) = K e (t) + \frac{1}{T_{i}} \int_{0}^{t} e (t) d t + T_{d} \frac{d_{e} (t)}{d t}

где u - выходная величина регулятора,

е - сигнал рассогласования,

t - время,

K - пропорциональный коэффициент (безразмерный),

T_i - постоянная интегрирования (размерность времени),

T_d - постоянная дифференцирования (размерность времени) [2].

На практике постоянная дифференцирования чаще всего равна нулю, то есть используются только пропорциональная и интегральная составляющие регулятора в связи с тем, что дифференциатор усиливает высокочастотные помехи, короткие выбросы и шум [2]

Таким образом, система подчиненного регулирования электропривода постоянного тока имеет вид, изображенный на фиг.1, с первой по пятую позиции, где приняты следующие обозначения: 1 - сумматор контура скорости, 2 - передаточная функция регулятора скорости, 3 - сумматор контура тока, 4 - передаточная функция регулятора тока якоря, 5 - двигатель постоянного тока, g(t) - сигнал задания скорости вращения, e_С(t) - сигнал рассогласования скорости вращения, u_РС(t) - выходной сигнал регулятора скорости вращения, e_Т(t) - сигнал рассогласования тока якоря, u_РТ (t) - выходной сигнал регулятора тока якоря, I(t) - ток якоря, ω(t) - скорость вращения, К_РС - пропорциональный коэффициент регулятора скорости, Т_РС - постоянная интегрирования регулятора скорости, K_РТ - пропорциональный коэффициент регулятора тока. Т_РТ - постоянная интегрирования регулятора тока, R_Я - сопротивление якоря, T_Э - электромагнитная постоянная времени, К_Ф - коэффициент связи между током якоря и электромагнитным моментом, J - суммарный момент инерции якоря и нагрузки, К_ω - коэффициент связи между скоростью и ЭДС.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в снижении отклонения от заданной скорости вращения двигателя, что позволит повысить точность управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока и уменьшить рассогласования между синхронно работающими приводами.

Решение данной задачи достигается за счет того, что в описанной системе подчиненного электропривода постоянного тока формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, усиливается с эмпирическим коэффициентом усиления, равным 0,06-0,14, и подается на вход сумматора контура тока, что отображено на фиг.1 в виде позиции 6, где K_d - коэффициент усиления. Таким образом, выражение, описывающее ПИД-регулятор контура скорости, принимает вид:

U (t) = K e (t) + \frac{1}{T_{i}} \int_{0}^{t} e (t) d t + K_{d} \frac{d g (t)}{d t}

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение величины рассогласования до двух раз и снижение времени выхода на заданное значение до десяти раз. Кроме того, в данном случае на дифференцирующую составляющую не оказывают влияние никакие внешние шумы. На фиг.2 и 3 отображены графики рассогласования от заданной скорости вращения без добавления описанного сигнала и с ним, соответственно.

Список использованной литературы

1. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов. Часть 1, Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат: Учеб. пособие для вузов. - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос.проф.-пед. ун-та 1997. - 279 с., с.80-91.

2. Astrom K.J., Hagglund T. Advanced PIDcontrol. - ISA - The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2006, 460 p.

Claims

Способ регулирования электроприводов постоянного тока, заключающийся в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости, отличающийся тем, что в системе формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, который усиливается с эмпирическим коэффициентом и подается на вход сумматора контура тока.