RU2544004C1 - Способ позиционирования асинхронного электропривода - Google Patents
Способ позиционирования асинхронного электропривода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544004C1 RU2544004C1 RU2013153055/07A RU2013153055A RU2544004C1 RU 2544004 C1 RU2544004 C1 RU 2544004C1 RU 2013153055/07 A RU2013153055/07 A RU 2013153055/07A RU 2013153055 A RU2013153055 A RU 2013153055A RU 2544004 C1 RU2544004 C1 RU 2544004C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moment
- electric drive
- working body
- motor drive
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для позиционирования асинхронных электроприводов общепромышленных механизмов, в том числе электроприводов подъемных машин, металлообрабатывающих станков с числовым программным управлением и других механизмов, где требуется точное позиционирование рабочего органа. Техническим результатом является повышение быстродействия, точности позиционирования рабочего органа и надежности электропривода. Способ включает установку заданного значения положения рабочего органа и максимального значения динамического момента электропривода, измерение текущего положения рабочего органа и частоты вращения рабочего органа, вычисление момента инерции, момента сопротивления электропривода, формирование электромагнитного момента. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам позиционирования асинхронных электроприводов общепромышленных механизмов, в том числе электроприводов подъемных машин, металлообрабатывающих станков с числовым программным управлением и других механизмов, где требуется точное позиционирование рабочего органа.
Известны способы позиционирования асинхронных электроприводов, рассмотренные, например, в работах (Зусман В.Г. и др. Автоматизация позиционных электроприводов. М.: ″Энергия″, 1970, 119 с.; Теория электропривода: Учеб. для вузов. 2-е изд. переаб. и доп. / Ключев В.И. Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.), а так же (Системы автоматизированного управления электроприводами: Учеб. пособие / Гульков Г.И., Петренко Ю.Н., Раткевич Е.П., Симоненкова О.Л. Новое знание, 2004, С 249-262).
Из этих обзоров следует что, наиболее распространенным вариантом позиционирования электропривода является управление положением в пространстве его исполнительного органа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ позиционирования (Патент РФ №2401501, H02P 7/06, G05B 11/36. Позиционный программно-управляемый электропривод / Добробаба Ю.П., Прохоренко Д.С. / опубл. 22.06.2009). Указанный способ включает установку значения задающего напряжения системы автоматического регулирования положения исполнительного органа механизма, определение задающего напряжения корректора контура положения исполнительного органа механизма, определение задающего напряжения корректора контура частоты вращения электропривода, измерение и вычисление значений напряжения, тока, частоты вращения, положения исполнительного органа механизма, формирование зависимости напряжения, приложенного к якорной цепи электродвигателя, от времени.
Недостатками указанного способа является необходимость реализации в системе управления пропорционально-интегрального регулятора, что приводит к значительному начальному перерегулированию и увеличению времени регулирования.
Целью изобретения является повышение точности и быстродействия позиционирования исполнительного органа промышленной установки при работе с переменной нагрузкой и переменным моментом инерции электропривода при одновременном упрощении структуры системы управления.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия и точности позиционирования рабочего органа, повышение надежности электропривода.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе позиционирования асинхронного электропривода, включающем установку заданного значения положения рабочего органа, установку максимального значения динамического момента электропривода, измерение и вычисление текущего положения рабочего органа, частоты вращения рабочего органа, суммарных приведенных значений момента инерции и момента сопротивления электропривода, согласно изобретению электромагнитный момент формируют по следующим правилам
где М, Mc - электромагнитный момент и момент сопротивления электродвигателя;
ω - угловая частота вращения рабочего органа;
γ, γz - текущее и заданное значения положения рабочего органа;
ΔMmax - максимальное значение динамического момента электропривода;
J - приведенный момент инерции электропривода;
|γ-γz| - абсолютное значение разности текущего и заданного значений положения рабочего органа.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4 показаны временные зависимости электромагнитного момента, момента сопротивления, угловой частоты вращения, текущего и заданного значений положения рабочего органа при реализации позиционирования в соответствии с заявляемым способом. На фиг.5 показана структурная схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого способа.
В заявляемом способе формирование электромагнитного момента на уровне, необходимом для создания максимального динамического момента электропривода, позволяет повысить быстродействие контура регулирования положения рабочего органа.
На фиг.1 и фиг.2 показан характер изменения электромагнитного момента и момента сопротивлений асинхронного электродвигателя при обеспечении постоянства динамического момента при повороте ротора асинхронного электродвигателя на угол 4π, фазовые траектории и линии переключения.
О точности и быстродействии данного способа позиционирования асинхронного электродвигателя свидетельствуют графики, приведенные на фиг.2 и фиг.3, где ротор асинхронного электродвигателя начинает совершать два оборота вперед. При достижении заданного положения угловая скорость ротора равна нулю. В момент времени 1,5 секунды ротор асинхронного электродвигателя совершает 1 оборот назад. На этих графиках видно, что система регулирования в точности отрабатывает задание.
Заявляемый способ позиционирования асинхронного электропривода реализуют следующим образом фиг.4:
с помощью тахогенератора 1 определяют текущую угловую частоту вращения ротора, которая поступает на вход блока интегратора 2, на выходе получаем величину угла поворота ротора электродвигателя, блок сумматора 3 сравнивает текущее и заданное значении угла поворота вала ротора электродвигателя, если сигнал на входе релейного блока 4 больше нуля, то на выходе устанавливается единица, в противном случае на выходе устанавливается минус единица.
Необходимое значение электромагнитного момента формируют с помощью множителей 5, 6, делителя 7 и блока вычисления модуля 8, датчиков напряжения и тока 9, 10, 11, блока формирования управляющего воздействия (динамического момента) 12. Если значение выходного сигнала с релейного блока 13, поступающее на входы переключателей АИН 14, 15, 16, больше единицы, то управляющее воздействие будет формироваться по правилу М=Мс-ΔMmax, в противном случае М=Мс+ΔMmax.
Чтобы получить представление о процессе позиционирования асинхронного электропривода, рассмотрим его как задачу перевода электрической машины из одного состояние в другое. Движение электропривода можно представить, модифицируя запись основного уравнения движения электропривода:
Где γ - угол поворота вала ротора электродвигателя;
ω - угловая частота вращения ротора;
ΔМ - динамический момент (управляющее воздействие);
J - приведенный момент инерции.
Запишем для исходной системы в соответствии с принципом максимума Л.С. Понтрягина вспомогательную функцию Гамильтона Н:
H=Ψ1ω+Ψ2J-1ΔM(t).
В силу условий обеспечения максимума для Н будем иметь:
ΔM(t)=ΔMmax, при ψ2(t)>0;
ΔM(t)=ΔMmin, при ψ2(t)≤0.
Откуда следует, что оптимальное управление является функцией, принимающей значения ΔMmax, ΔMmin и имеющей не более двух интервалов постоянства.
По отношению к электромагнитному моменту (М) его необходимое (задаваемое) значение определится как Mz=ΔМ+MC и при постоянстве динамического момента будет определяться только величиной момента сопротивления.
Таким образом, возникает задача перевода электропривода из одного состояния в другое за минимум времени при изменяющейся нагрузке, что эквивалентно обеспечению классических фазовых траекторий перемещения по (Понтрягин Л.С., В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко / Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1983. - 392 с.).
Из исходной системы уравнения движения можно записать
, откуда следует при условии, что управляющее воздействие по абсолютной величине ΔM=const,
, где γz - задаваемое значение угла поворота ротора двигателя.
При этом правила формирования необходимых значений электромагнитного момента асинхронного электродвигателя таковы:
где М, MC - электромагнитный момент и суммарный приведенный момент сопротивления.
Условие ΔM=const возможно обеспечить при реализации управления величиной электромагнитного момента в соответствии с (Патент РФ №2395157, МПК С2 Н02Р 27/00, Н02Р 27/05, Н20Р 25/02, Н20Р 23/00, Способ управления величиной электромагнитного момента электрической машины переменного тока / Ещин Е.К., Григорьев А.В., Соколов И.А., опубл. 20.07.2010. Бюл. №20) для обеспечения М=Mс+ΔM.
Claims (1)
- Способ позиционирования асинхронного электропривода, включающий установку заданного значения положения рабочего органа, установку максимального значения динамического момента электропривода, измерение и вычисление текущего положения рабочего органа, частоты вращения рабочего органа, суммарных приведенных значений момента инерции и момента сопротивления электропривода, отличающийся тем, что электромагнитный момент формируют по следующим правилам
где М, Mc - электромагнитный момент и момент сопротивления электродвигателя;
ω - угловая частота вращения рабочего органа;
γ, γz - текущее и заданное значения положения рабочего органа;
ΔMmax - максимальное значение динамического момента электропривода;
J - приведенный момент инерции электропривода;
|γ-γz| - абсолютное значение разности текущего и заданного значений положения рабочего органа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153055/07A RU2544004C1 (ru) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Способ позиционирования асинхронного электропривода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153055/07A RU2544004C1 (ru) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Способ позиционирования асинхронного электропривода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2544004C1 true RU2544004C1 (ru) | 2015-03-10 |
Family
ID=53290365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153055/07A RU2544004C1 (ru) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Способ позиционирования асинхронного электропривода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2544004C1 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2042223B (en) * | 1979-02-08 | 1983-02-09 | Sony Corp | Motor speed control circuits |
SU1525677A1 (ru) * | 1987-04-27 | 1989-11-30 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Электропривод |
DE60200287T2 (de) * | 2001-08-13 | 2005-03-10 | Mori Seiki Co., Ltd., Yamatokoriyama | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Vorschubsystems für Werkzeugmachine |
EP1037372B1 (en) * | 1999-03-11 | 2006-05-24 | Eaton Corporation | Method of controlling the starting, stopping and speed of an AC induction motor |
US20070229019A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Fanuc Ltd | Electric motor control unit |
RU2401501C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Позиционный программно-управляемый электропривод |
RU2412525C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Программно-управляемый электропривод с идеальным валопроводом |
JP2012010557A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Shinano Kenshi Co Ltd | 電動機の駆動制御方法 |
RU2464696C1 (ru) * | 2011-08-19 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО КубГТУ) | Программно-управляемый позиционный электропривод с улучшенными характеристиками на базе инерционного преобразователя при упругом валопроводе |
-
2013
- 2013-11-28 RU RU2013153055/07A patent/RU2544004C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2042223B (en) * | 1979-02-08 | 1983-02-09 | Sony Corp | Motor speed control circuits |
SU1525677A1 (ru) * | 1987-04-27 | 1989-11-30 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Электропривод |
EP1037372B1 (en) * | 1999-03-11 | 2006-05-24 | Eaton Corporation | Method of controlling the starting, stopping and speed of an AC induction motor |
DE60200287T2 (de) * | 2001-08-13 | 2005-03-10 | Mori Seiki Co., Ltd., Yamatokoriyama | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Vorschubsystems für Werkzeugmachine |
US20070229019A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Fanuc Ltd | Electric motor control unit |
RU2401501C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Позиционный программно-управляемый электропривод |
RU2412525C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Программно-управляемый электропривод с идеальным валопроводом |
JP2012010557A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Shinano Kenshi Co Ltd | 電動機の駆動制御方法 |
RU2464696C1 (ru) * | 2011-08-19 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО КубГТУ) | Программно-управляемый позиционный электропривод с улучшенными характеристиками на базе инерционного преобразователя при упругом валопроводе |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ю2012. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4685509B2 (ja) | 交流電動機の駆動制御装置および駆動制御方法 | |
CN103412484B (zh) | 一种控制力矩陀螺框架扰动力矩抑制方法 | |
US9768716B2 (en) | Motor control apparatus provided with magnetic flux control unit, and machine learning apparatus and method thereof | |
EP2955842B1 (en) | Motor drive device | |
CN112217436B (zh) | 一种抑制电流测量误差引起的永磁同步电机转速脉动方法 | |
CN104977949B (zh) | 用于调节马达转速的方法 | |
CN104052341A (zh) | 生成预加载转矩值的电动机控制装置 | |
KR20150139519A (ko) | 모터 구동 장치 | |
EP2916186A1 (en) | Control device, control method and control program | |
Butt et al. | Intelligent speed control of interior permanent magnet motor drives using a single untrained artificial neuron | |
JP6809958B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
CN104734594A (zh) | 用于控制和调节电磁机械的方法 | |
EP3346603A1 (en) | System and method for controlling a motor | |
RU2544004C1 (ru) | Способ позиционирования асинхронного электропривода | |
CN110635737B (zh) | 电机驱动装置 | |
US5153491A (en) | Main spindle control method | |
Harashima et al. | A design method for digital speed control system of motor drives | |
Kodkin et al. | Experimental study of the VFD’s speed stabilization efficiency under torque disturbances | |
Naik et al. | Speed control of DC motor using linear and non-linear controllers | |
EP3267575B1 (en) | Motor controller, motor driver, and motor driving system | |
Devanshu et al. | DSP based feedback linearization control of vector controlled induction motor drive | |
JP6324619B2 (ja) | ステップモータ制御装置およびステップモータ制御方法 | |
Islam et al. | Stability analysis of a three-phase converter controlled DC motor drive | |
RU132282U1 (ru) | Устройство для управления асинхронным двигателем с фазным ротором | |
Ramesh | Modelling of geared DC motor and position control using sliding mode controller and fuzzy sliding mode controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151129 |