RU2580823C2 - Servo drive with asynchronous actuating motor - Google Patents

Servo drive with asynchronous actuating motor Download PDF

Info

Publication number
RU2580823C2
RU2580823C2 RU2014121427/07A RU2014121427A RU2580823C2 RU 2580823 C2 RU2580823 C2 RU 2580823C2 RU 2014121427/07 A RU2014121427/07 A RU 2014121427/07A RU 2014121427 A RU2014121427 A RU 2014121427A RU 2580823 C2 RU2580823 C2 RU 2580823C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
controller
current
unit
Prior art date
Application number
RU2014121427/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014121427A (en
Inventor
Александр Владимирович Стариков
Дарья Назымбековна Джабасова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
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 бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
Priority to RU2014121427/07A priority Critical patent/RU2580823C2/en
Publication of RU2014121427A publication Critical patent/RU2014121427A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580823C2 publication Critical patent/RU2580823C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in servo drives with asynchronous actuating motors. Technical result is faster operation of a servo drive with an asynchronous actuating motor. Servo drive (fig. 1) comprises setting units 1 and 2, integral controller 3, proportional controller 4, division unit 5, current controllers 6 and 7, coordinate converter 8, differentiation unit 9, integration unit 10, adder 11, power converter 12, asynchronous electric motor 13 with actuator 14, current sensor 15, position sensor 16 proportional-differential controller 17.
EFFECT: disclosed electric drive increases operating speed of servo systems with asynchronous actuating motors.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in servo drives with asynchronous actuators.

Наиболее близким по технической сущности является следящий электропривод Simovert Masterdrives МС (см. Simovert Masterdrives Motion Control: Compendium. - Germany: Siemens AG, 2006. - 1498 p.), содержащий первый и второй блоки задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок деления, первый и второй регуляторы тока, преобразователь координат, блок дифференцирования, блок интегрирования, сумматор, силовой преобразователь, асинхронный электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик тока и датчик положения.The closest in technical essence is the Simovert Masterdrives MC servo drive (see Simovert Masterdrives Motion Control: Compendium. - Germany: Siemens AG, 2006. - 1498 p.), Containing the first and second reference blocks, an integral regulator, a proportional regulator, a division block , the first and second current regulators, coordinate converter, differentiation unit, integration unit, adder, power converter, asynchronous electric motor with actuator, current sensor and position sensor.

Недостаток наиболее близкого по технической сущности следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем заключается в его низком быстродействии.The disadvantage of the closest in technical essence tracking electric drive with an asynchronous executive motor is its low speed.

Технический результат достигается тем, что в следящий электропривод, содержащий первый и второй блоки задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок деления, первый и второй регуляторы тока, преобразователь координат, блок дифференцирования, блок интегрирования, сумматор, силовой преобразователь, асинхронный электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик тока и датчик положения, причем выход первого блока задания соединен с первым входом интегрального регулятора, второй вход которого соединен с выходом датчика положения, выход второго блока задания соединен с первыми входами первого регулятора тока и блока деления, выход которого соединен с первым входом второго регулятора тока, выход первого регулятора тока соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход которого соединен с выходом второго регулятора тока, первый выход преобразователя координат соединен с первым входом силового преобразователя, выход которого соединен с асинхронным электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора и входом блока дифференцирования, второй выход силового преобразователя соединен с первым входом датчика тока, второй вход которого соединен с выходом блока интегрирования и первым входом сумматора, второй выход преобразователя координат соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом силового преобразователя, первый и второй выходы датчика тока соединены соответственно со вторыми входами первого и второго регуляторов тока, а выход блока дифференцирования соединен с входом блока интегрирования, дополнительно введен пропорционально-дифференциальный регулятор, причем выход интегрального регулятора соединен со вторым входом пропорционального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход блока дифференцирования соединен с вторым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока деления.The technical result is achieved by the fact that in a servo drive containing the first and second task units, an integral controller, proportional controller, division unit, first and second current controllers, coordinate converter, differentiation unit, integration unit, adder, power converter, asynchronous electric motor with an executive mechanism, a current sensor and a position sensor, and the output of the first task unit is connected to the first input of the integral controller, the second input of which is connected to the output of the sensor As for the position, the output of the second task unit is connected to the first inputs of the first current controller and the division unit, the output of which is connected to the first input of the second current controller, the output of the first current controller is connected to the first input of the coordinate converter, the second input of which is connected to the output of the second current controller, the first the coordinate converter output is connected to the first input of the power converter, the output of which is connected to an asynchronous electric motor kinematically connected to an actuator equipped with a sensor a position, the output of which is connected to the first input of the proportional controller and the input of the differentiation unit, the second output of the power converter is connected to the first input of the current sensor, the second input of which is connected to the output of the integration unit and the first input of the adder, the second output of the coordinate converter is connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the second input of the power converter, the first and second outputs of the current sensor are connected respectively to the second inputs of the first and second regulators then ka, and the output of the differentiation unit is connected to the input of the integration unit, a proportional-differential controller is additionally introduced, and the output of the integral controller is connected to the second input of the proportional controller, the output of which is connected to the first input of the proportional-differential controller, the output of the differentiation unit is connected to the second input in proportion differential controller, the output of which is connected to the second input of the division unit.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет повысить быстродействие следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем.Significant differences are expressed in a new set of connections between the elements of the device. The specified set of connections can improve the speed of the servo drive with an asynchronous executive motor.

На фиг. 1 приведена функциональная схема следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем; на фиг. 2 - структурная схема следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем; на фиг. 3 - переходный процесс по управляющему воздействию в следящем электроприводе.In FIG. 1 is a functional diagram of a servo drive with an asynchronous actuator; in FIG. 2 is a block diagram of a servo drive with an asynchronous actuator; in FIG. 3 - transient control action in a servo drive.

Следящий электропривод (фиг. 1) содержит блоки 1 и 2 задания, интегральный регулятор 3, пропорциональный регулятор 4, блок 5 деления, регуляторы 6 и 7 тока, преобразователь 8 координат, блок 9 дифференцирования, блок 10 интегрирования, сумматор 11, силовой преобразователь 12, асинхронный электродвигатель 13 с исполнительным механизмом 14, датчик 15 тока, датчик 16 положения и пропорционально-дифференциальный регулятор 17. Выход блока 1 задания соединен с первым входом интегрального регулятора 3, второй вход которого соединен с выходом датчика 16 положения. Выход блока 2 задания соединен с первыми входами регулятора 6 тока и блока 5 деления, выход которого соединен с первым входом регулятора 7 тока. Выход регулятора 6 тока соединен с первым входом преобразователя 8 координат, второй вход которого соединен с выходом регулятора 7 тока. Первый выход преобразователя 8 координат соединен с первым входом силового преобразователя 12, первый выход которого (трехфазного напряжения) соединен со статорными обмотками асинхронного электродвигателя 13, кинематически связанного с исполнительным механизмом 14, оснащенным датчиком 16 положения, выход которого соединен с первым (инверсным) входом пропорционального регулятора 4 и входом блока 9 дифференцирования. Второй выход (токовый) силового преобразователя 12 соединен с первым входом датчика 15 тока, второй вход которого соединен с выходом блока 10 интегрирования и первым входом сумматора 11. Второй выход преобразователя 8 координат соединен с вторым входом сумматора 11, выход которого соединен с вторым входом силового преобразователя 12. Первый и второй выходы датчика 15 тока соединены соответственно с вторыми входами регуляторов 6 и 7 тока. Выход блока 9 дифференцирования соединен с входом блока 10 интегрирования. Выход интегрального регулятора 3 соединен со вторым входом пропорционального регулятора 4, выход которого соединен с первым входом пропорционально-дифференциального регулятора 17. Выход блока 9 дифференцирования соединен со вторым входом пропорционально-дифференциального регулятора 17, выход которого соединен со вторым входом (входом делимого) блока 5 деления.The tracking electric drive (Fig. 1) contains units 1 and 2 of the task, an integral controller 3, a proportional controller 4, a division unit 5, current regulators 6 and 7, a coordinate transformer 8, a differentiation unit 9, an integration unit 10, an adder 11, a power converter 12 , asynchronous electric motor 13 with actuator 14, current sensor 15, position sensor 16 and proportional differential controller 17. The output of task unit 1 is connected to the first input of integral controller 3, the second input of which is connected to the output of position sensor 16 . The output of task unit 2 is connected to the first inputs of the current controller 6 and the division unit 5, the output of which is connected to the first input of the current controller 7. The output of the current controller 6 is connected to the first input of the coordinate transformer 8, the second input of which is connected to the output of the current controller 7. The first output of the coordinate converter 8 is connected to the first input of the power converter 12, the first output of which (three-phase voltage) is connected to the stator windings of the asynchronous electric motor 13, kinematically connected to the actuator 14, equipped with a position sensor 16, the output of which is connected to the first (inverse) input of the proportional controller 4 and the input of block 9 differentiation. The second output (current) of the power converter 12 is connected to the first input of the current sensor 15, the second input of which is connected to the output of the integration unit 10 and the first input of the adder 11. The second output of the coordinate transformer 8 is connected to the second input of the adder 11, the output of which is connected to the second input of the power converter 12. The first and second outputs of the current sensor 15 are connected respectively to the second inputs of the current regulators 6 and 7. The output of the differentiation unit 9 is connected to the input of the integration unit 10. The output of the integral controller 3 is connected to the second input of the proportional controller 4, the output of which is connected to the first input of the proportional differential controller 17. The output of the differentiation unit 9 is connected to the second input of the proportional differential controller 17, the output of which is connected to the second input (dividend input) of block 5 divisions.

В качестве асинхронного электродвигателя 13 может быть использован, например, любой электродвигатель серии 1РН7. Исполнительный механизм 14, например, может представлять собой поворотный стол, соединенный с помощью червячного редуктора и муфты с валом электродвигателя 13. В качестве датчика 16 положения, например, может быть использован резольвер, встроенный в электродвигатель серии 1PH7, или любой фотооптический датчик угла поворота, установленный, например, на поворотном столе.As an asynchronous electric motor 13, for example, any electric motor of the 1РН7 series can be used. The actuator 14, for example, can be a turntable connected by means of a worm gear and a coupling to the shaft of the electric motor 13. As a position sensor 16, for example, a resolver built into the 1PH7 series electric motor or any photo-optical rotation angle sensor can be used, mounted, for example, on a turntable.

Все остальные блоки и элементы предлагаемого следящего электропривода, в том числе и силовой преобразователь 12, могут быть реализованы, например, на устройстве Simovert Masterdrives МС. В частности, блок 1 задания может быть выполнен, например, с помощью функции Basic positioner. Блок 2 задания, блок 5 деления, регуляторы 6 и 7 тока, преобразователь 8 координат, блок 10 интегрирования и сумматор 11, могут быть реализованы, например, с помощью функций Current controller asynchronous motor и Torque limitation. Датчик 15 тока, например, может быть выполнен на трансформаторах тока, встроенных в силовой преобразователь 12, и функций Actual values и Current controller asynchronous motor. Блок 9 дифференцирования, например, может быть реализован с помощью функции Set speed values. Интегральный регулятор 3, например, может быть реализован с помощью стандартного пропорционально-интегрального регулятора, входящего в состав функции Position control, в котором коэффициент передачи пропорциональной части приравнен нулю. Пропорциональный регулятор 4 и пропорционально-дифференциальный регулятор 17, например, могут быть реализованы с помощью вычитателей, сумматора, пропорциональных звеньев и дифференциального звена, входящих в состав свободных функциональных блоков (Free blocks) устройства Simovert Masterdrives МС, и BICO-технологии программирования.All other blocks and elements of the proposed tracking electric drive, including power converter 12, can be implemented, for example, on a Simovert Masterdrives MC device. In particular, task block 1 can be performed, for example, using the Basic positioner function. The task unit 2, the division unit 5, the current regulators 6 and 7, the coordinate converter 8, the integration unit 10 and the adder 11 can be implemented, for example, using the functions of the Current controller asynchronous motor and Torque limitation. The current sensor 15, for example, can be implemented on current transformers integrated in the power converter 12 and the Actual values and Current controller asynchronous motor functions. The differentiation unit 9, for example, can be implemented using the Set speed values function. Integral controller 3, for example, can be implemented using a standard proportional-integral controller, which is part of the Position control function, in which the transmission coefficient of the proportional part is equal to zero. The proportional controller 4 and the proportional differential controller 17, for example, can be implemented using subtractors, an adder, proportional links and a differential link included in the free blocks of the Simovert Masterdrives MC device, and BICO programming technology.

Следящий электропривод работает следующим образом. В соответствии с величиной задающего сигнала, поступающего с выхода блока 1 задания, и сигнала датчика 16 положения интегральный регулятор 3 в совокупности с пропорциональным регулятором 4, блоком 9 дифференцирования и пропорционально-дифференциальным регулятором 17 формируют сигнал на входе (входе делимого) блока 5 деления. Одновременно с блока 2 задания на вход регулятора 6 тока и второй вход (вход делителя) блока 5 деления поступает сигнал, пропорциональный требуемому значению составляющей тока I1dз статора во вращающейся вместе с ротором системе координат. Результат деления с выхода блока 5 является сигналом задания составляющей тока I1qз, статора, поступающей на вход регулятора 7 тока. Датчик 15 тока формирует на своих выходах действительные значения проекций вектора тока статора I1d I1q во вращающейся системе координат, которые получаются посредством измерения фазных токов на втором выходе силового преобразователя 12, трехфазно-двухфазного преобразования и перехода к проекциям через угол поворота ротора, формируемого на выходе блока 10 интегрирования. В свою очередь, на вход блока 10 интегрирования подается сигнал, пропорциональный скорости вращения ротора с выхода блока 9 дифференцирования. Регуляторы 6 и 7 тока сравнивают заданные величины проекций вектора тока во вращающейся системе координат с действительными значениями, поступающими с выходов датчика 15 тока, и в соответствии со своими передаточными функциями (в частности, в Simovert Masterdrives МС применяются пропорциональные регуляторы тока, но можно использовать и традиционные пропорционально-интегральные регуляторы) формируют на своих выходах проекции U1d и U1q на вращающиеся оси вектора напряжения, которые надо подать на статорные обмотки асинхронного электродвигателя 13. Преобразование проекций вектора напряжения в реальное трехфазное напряжение на статорных обмотках осуществляется с помощью преобразователя 8 координат, сумматора 11 и собственно силового преобразователя 12, а именно в преобразователе 8 координат производится вычисление модуля вектора напряжения статора

Figure 00000001
и угла поворота вектора напряжения относительно оси абсцисс вращающейся системы координат
Figure 00000002
. В сумматоре 11 происходит сложение угла φ1 с углом поворота ротора φp φ=φ1p. По сигналам U1 и φ на первом выходе силового преобразователя формируется система трехфазного напряжения:Servo drive operates as follows. In accordance with the magnitude of the driving signal coming from the output of the task unit 1 and the signal of the position sensor 16, the integral controller 3, together with the proportional controller 4, the differentiation unit 9 and the proportional differential controller 17, form a signal at the input (input of the dividend) of the division unit 5. At the same time, a signal is proportional to the required value of the stator current component I 1d3 in the coordinate system rotating with the rotor from the task unit 2 to the input of the current regulator 6 and the second input (divider input) of the division unit 5. The result of dividing from the output of block 5 is a signal for setting the current component I 1qz , the stator fed to the input of the current controller 7. The current sensor 15 generates at its outputs the actual values of the projections of the stator current vector I 1d I 1q in a rotating coordinate system, which are obtained by measuring the phase currents at the second output of the power converter 12, a three-phase-two-phase conversion, and switching to the projections through the angle of rotation of the rotor formed on the output of the integration unit 10. In turn, a signal proportional to the rotor speed from the output of the differentiation unit 9 is supplied to the input of the integration unit 10. Current regulators 6 and 7 compare the set values of the projections of the current vector in the rotating coordinate system with the actual values coming from the outputs of the current sensor 15, and in accordance with their transfer functions (in particular, proportional current regulators are used in the Simovert Masterdrives MC, but you can also use traditional proportional-integral regulators) is formed at its outputs projection U 1d and U 1q voltage vector on the rotating axis to be fed to the stator windings of the induction motor 13. Ex projection formation voltage vector in real three-phase voltage in the stator windings is carried out using the coordinate converter 8, the adder 11 and power converter 12 itself, namely in the inverter 8 computes the coordinates of the stator voltage vector module
Figure 00000001
and the angle of rotation of the voltage vector relative to the abscissa axis of the rotating coordinate system
Figure 00000002
. In the adder 11 is the addition of the angle φ 1 with the angle of rotation of the rotor φ p φ = φ 1 + φ p . According to the signals U 1 and φ, a three-phase voltage system is formed at the first output of the power converter:

Figure 00000003
Figure 00000003

Полученное трехфазное напряжение с первого выхода силового преобразователя 12 заставляет вращаться вал асинхронного электродвигателя 13, который приводит в движение исполнительный механизм 14. Перемещение исполнительного механизма 14 измеряется датчиком 16 положения. Движение продолжается до тех пор, пока величина сигнала с датчика 16 положения не сравняется с величиной задающего сигнала, поступающего с выхода блока 1 задания.The resulting three-phase voltage from the first output of the power converter 12 causes the shaft of the induction motor 13 to rotate, which drives the actuator 14. The movement of the actuator 14 is measured by the position sensor 16. The movement continues until the magnitude of the signal from the position sensor 16 is not equal to the magnitude of the reference signal from the output of unit 1 of the job.

Интегральный регулятор 3 компенсирует действие всех помех, охваченных датчиком 16. Пропорциональный регулятор 4, блок 9 дифференцирования и пропорционально-дифференциальный регулятор 17 обеспечивают компенсацию основных инерционностей электродвигателя 13 и исполнительного механизма 14.The integral controller 3 compensates for the effect of all the interference covered by the sensor 16. The proportional controller 4, the differentiation unit 9 and the proportional-differential controller 17 provide compensation for the basic inertia of the electric motor 13 and the actuator 14.

Для подтверждения высокого быстродействия предлагаемого следящего электропривода с асинхронным электродвигателем рассмотрим его структурную схему (фиг. 2). Она содержит две взаимосвязанные системы управления: систему стабилизации составляющей тока I1d (и, следовательно, потока ψ2 ротора) и систему управления перемещением × исполнительным механизмом (в простейшем случае - углом φp поворота вала двигателя). В систему управления перемещением входят четыре контура: контур тока, контур скорости и два контура положения. Для организации обратной связи по скорости сигнал безинерционного датчика положения с коэффициентом передачи к kдп дифференцируется звеном с передаточной функциейTo confirm the high performance of the proposed tracking electric drive with an asynchronous electric motor, we consider its structural diagram (Fig. 2). It contains two interconnected control systems: a stabilization system for the current component I 1d (and, consequently, a rotor flux ψ 2 ) and a motion control system × an actuator (in the simplest case, the rotation angle φ p of the motor shaft). The motion control system includes four loops: a current loop, a speed loop, and two position loops. To organize speed feedback, the signal of an inertial-free position sensor with a transmission coefficient of k dp is differentiated by a link with a transfer function

Wосс(p)=kоссp,W oss (p) = k oss p,

где kосс - коэффициент передачи по скорости (постоянная времени дифференцирования).where k occ - speed transmission ratio (differentiation time constant).

Система стабилизации составляющей тока I1d содержит только один контур - контур тока.The stabilization system of the current component I 1d contains only one circuit - the current circuit.

Контуры тока в обеих системах выполнены идентично и содержат пропорциональные регуляторы тока с коэффициентами передачи kРТ, апериодические звенья W с п ( p ) = k с п T с п p + 1

Figure 00000004
, характеризующие динамические свойства силового преобразователя, и передаточные функции статорной цепи асинхронного электродвигателя W э с т ( p ) = 1 R 1 э ( T 1 э p + 1 )
Figure 00000005
. В этих формулах приняты обозначения: R 1 э = R 1 + k 2 2 R 2 /
Figure 00000006
; T 1 э = T 1 R 1 R 1 + k 2 2 R 2 /
Figure 00000007
; k 2 = L 0 L 2 /
Figure 00000008
; T 1 = Δ R 1 L 2 /
Figure 00000009
; T 2 = Δ R 2 / L 1
Figure 00000010
; Δ = L 1 L 2 / L 0 2
Figure 00000011
; R1 и L1 - активное сопротивление и индуктивность цепи статора; R 2 /
Figure 00000012
и L 2 /
Figure 00000013
- приведенные активное сопротивление и индуктивность цепи ротора; L0 - взаимная индуктивность обмоток; kсп и Tсп - коэффициент передачи и постоянная времени силового преобразователя, соответственно.The current circuits in both systems are identical and contain proportional current regulators with transmission coefficients k RT , aperiodic links W from P ( p ) = k from P T from P p + one
Figure 00000004
characterizing the dynamic properties of a power converter, and the transfer functions of the stator circuit of an induction motor W uh from t ( p ) = one R one uh ( T one uh p + one )
Figure 00000005
. In these formulas, the notation: R one uh = R one + k 2 2 R 2 /
Figure 00000006
; T one uh = T one R one R one + k 2 2 R 2 /
Figure 00000007
; k 2 = L 0 L 2 /
Figure 00000008
; T one = Δ R one L 2 /
Figure 00000009
; T 2 = Δ R 2 / L one
Figure 00000010
; Δ = L one L 2 / - L 0 2
Figure 00000011
; R 1 and L 1 - resistance and inductance of the stator circuit; R 2 /
Figure 00000012
and L 2 /
Figure 00000013
- reduced resistance and inductance of the rotor circuit; L 0 is the mutual inductance of the windings; k sp and T sp - gear ratio and time constant of the power converter, respectively.

В контур регулирования скорости входят пропорционально-дифференциальный регулятор, делительное звено, замкнутый контур тока, множительное звено, интегральное звено W э м ( p ) = 3 Z n k 2 2 J п р p

Figure 00000014
и передаточная функция исполнительного механизма W и м ( p ) = k и м p
Figure 00000015
. Здесь приняты обозначения: Zп - число пар полюсов асинхронного электродвигателя; Jпр - приведенный момент инерции вала двигателя; kим - коэффициент передачи исполнительного механизма. Делительное и множительное звенья осуществляют взаимосвязь системы стабилизации тока возбуждения с системой управления перемещением через потокосцепление ψ2 ротора, причем потокосцепление связано с проекцией тока I1d посредством передаточной функции W ψ ( p ) = k 2 L 2 / T 2 p + 1
Figure 00000016
.The speed control loop includes a proportional-differential controller, a dividing link, a closed current loop, a multiplier link, an integral link W uh m ( p ) = 3 Z n k 2 2 J P R p
Figure 00000014
and transfer function of the actuator W and m ( p ) = k and m p
Figure 00000015
. Here, the notation is used: Z p - the number of pairs of poles of the induction motor; J CR - reduced moment of inertia of the motor shaft; k them - the gear ratio of the actuator. The dividing and multiplying links interconnect the stabilization system of the excitation current with the motion control system through the rotor flux link ψ 2 , and the flux link is connected with the current projection I 1d through the transfer function W ψ ( p ) = k 2 L 2 / T 2 p + one
Figure 00000016
.

Пропорционально-дифференциальный регулятор представлен передаточной функциейThe proportional-differential controller is represented by the transfer function

WПД(p)=kПД(TПДp+1),W PD (p) = k PD (T PD p + 1),

где kПД - коэффициент передачи, а TПД - постоянная времени регулятора.where k PD is the transmission coefficient, and T PD is the controller time constant.

Пропорциональный регулятор внутреннего контура положения имеет коэффициент передачи kП. Интегральный регулятор внешнего контура положения представлен передаточной функциейThe proportional controller of the internal position loop has a gear ratio k P. The integral controller of the external position loop is represented by the transfer function

W И ( p ) = 1 T И p

Figure 00000017
, W AND ( p ) = one T AND p
Figure 00000017
,

где TИ - постоянная времени.where T And is the time constant.

Промоделируем рассматриваемый следящий электропривод в среде «МАТLАВ SIMULINK» для конкретной технической реализации, когда kдп=1, kим=326 дискрет/рад; kсп=0,0067 B/дискрету; Tсп=0,0016 с; R=13,53 Ом; T=0,0157 с; T2=0,0273 с; Zп=1; Jпр=0,001 кг·м2; kост=6826 дискрет/A; kосс=0,0128 с; TПД=0,4 с; kПД=4; kП=4; TИ=0,02 с. График переходного процесса (фиг. 3) показывает, что время переходного процесса по управлению в предлагаемом следящем электроприводе составляет tпп=0,0552 с, а перерегулирование - σ=0,16%. Для сравнения надо сказать, что время переходного процесса в устройстве, взятом за прототип, при стандартных настройках регуляторов составляет 2,5 с.We model the servo drive under consideration in the MATLAB SIMULINK environment for a specific technical implementation, when k dp = 1, k im = 326 discrete / rad; k sp = 0.0067 B / discrete; T sp = 0.0016 s; R 1e = 13.53 ohms; T 1e = 0.0157 s; T 2 = 0.0273 s; Z p = 1; J ol = 0.001 kg · m 2 ; k ost = 6826 discrete / A; k oss = 0.0128 s; T PD = 0.4 s; k PD = 4; k P = 4; T And = 0.02 s. The graph of the transition process (Fig. 3) shows that the time of the transition process for control in the proposed tracking electric drive is t pp = 0.0552 s, and overshoot is σ = 0.16%. For comparison, I must say that the transient time in the device, taken as a prototype, with standard settings of the regulators is 2.5 s.

Отсюда следует, что предложенный следящий электропривод с асинхронным исполнительным двигателем более чем в 10 раз превосходит по быстродействию устройство, взятое за прототип.It follows that the proposed tracking electric drive with an asynchronous executive motor is more than 10 times faster than the device taken as a prototype.

Таким образом, предлагаемый электропривод позволяет повысить быстродействие следящих систем с асинхронными исполнительными двигателями.Thus, the proposed electric drive improves the performance of servo systems with asynchronous actuators.

Claims (1)

Следящий электропривод, содержащий первый и второй блоки задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок деления, первый и второй регуляторы тока, преобразователь координат, блок дифференцирования, блок интегрирования, сумматор, силовой преобразователь, асинхронный электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик тока и датчик положения, причем выход первого блока задания соединен с первым входом интегрального регулятора, второй вход которого соединен с выходом датчика положения, выход второго блока задания соединен с первыми входами первого регулятора тока и блока деления, выход которого соединен с первым входом второго регулятора тока, выход первого регулятора тока соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход которого соединен с выходом второго регулятора тока, первый выход преобразователя координат соединен с первым входом силового преобразователя, выход которого соединен с асинхронным электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора и входом блока дифференцирования, второй выход силового преобразователя соединен с первым входом датчика тока, второй вход которого соединен с выходом блока интегрирования и первым входом сумматора, второй выход преобразователя координат соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом силового преобразователя, первый и второй выходы датчика тока соединены соответственно с вторыми входами первого и второго регуляторов тока, а выход блока дифференцирования соединен с входом блока интегрирования, отличающийся тем, что в него дополнительно введен пропорционально-дифференциальный регулятор, причем выход интегрального регулятора соединен с вторым входом пропорционального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход блока дифференцирования соединен с вторым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока деления. A servo drive containing the first and second reference blocks, an integral controller, a proportional controller, a division unit, a first and second current controller, a coordinate converter, a differentiation unit, an integration unit, an adder, a power converter, an asynchronous electric motor with an actuator, a current sensor and a position sensor moreover, the output of the first task unit is connected to the first input of the integral controller, the second input of which is connected to the output of the position sensor, the output of the second task unit is is dined with the first inputs of the first current controller and the division unit, the output of which is connected to the first input of the second current controller, the output of the first current controller is connected to the first input of the coordinate converter, the second input of which is connected to the output of the second current controller, the first output of the coordinate converter is connected to the first input a power converter, the output of which is connected to an induction motor kinematically connected to an actuator equipped with a position sensor, the output of which is connected to a by the input of the proportional controller and the input of the differentiation unit, the second output of the power converter is connected to the first input of the current sensor, the second input of which is connected to the output of the integration unit and the first input of the adder, the second output of the coordinate converter is connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the second input of the power the converter, the first and second outputs of the current sensor are connected respectively to the second inputs of the first and second current regulators, and the output of the differentiation unit is connected to the input of the integration unit, characterized in that a proportional differential controller is additionally introduced into it, the output of the integral controller connected to the second input of the proportional controller, the output of which is connected to the first input of the proportional differential controller, the output of the differentiation unit is connected to the second input of the proportional differential controller whose output is connected to the second input of the division unit.
RU2014121427/07A 2014-05-27 2014-05-27 Servo drive with asynchronous actuating motor RU2580823C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121427/07A RU2580823C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Servo drive with asynchronous actuating motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121427/07A RU2580823C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Servo drive with asynchronous actuating motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014121427A RU2014121427A (en) 2015-12-10
RU2580823C2 true RU2580823C2 (en) 2016-04-10

Family

ID=54843038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121427/07A RU2580823C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Servo drive with asynchronous actuating motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580823C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192927U1 (en) * 2019-04-15 2019-10-07 Николай Иванович Подлевский NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6356187A (en) * 1986-08-22 1988-03-10 Nippon Oochisu Elevator Kk Speed control unit of induction motor
RU42616U1 (en) * 2004-08-17 2004-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" ELECTRIC ACTUATOR OF PIPELINE FITTINGS
DE102006042038B3 (en) * 2006-09-07 2008-02-07 Siemens Ag Field-oriented driven inverter-fed three-phase alternating current motor torque limiting method, involves generating impulse resetting signal when threshold value exceeds or torque-forming current components are unequal
RU2358382C2 (en) * 2006-06-13 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive with asynchronous motor
RU2401502C2 (en) * 2008-10-02 2010-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous drive
US8129936B2 (en) * 2006-10-30 2012-03-06 Bombardier Transportation Gmbh Open-loop and/or closed-loop control system of a 3-phase power converter for the operation of an asynchronous machine
EP2600518A1 (en) * 2010-07-27 2013-06-05 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for ac rotating machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6356187A (en) * 1986-08-22 1988-03-10 Nippon Oochisu Elevator Kk Speed control unit of induction motor
RU42616U1 (en) * 2004-08-17 2004-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" ELECTRIC ACTUATOR OF PIPELINE FITTINGS
RU2358382C2 (en) * 2006-06-13 2009-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive with asynchronous motor
DE102006042038B3 (en) * 2006-09-07 2008-02-07 Siemens Ag Field-oriented driven inverter-fed three-phase alternating current motor torque limiting method, involves generating impulse resetting signal when threshold value exceeds or torque-forming current components are unequal
US8129936B2 (en) * 2006-10-30 2012-03-06 Bombardier Transportation Gmbh Open-loop and/or closed-loop control system of a 3-phase power converter for the operation of an asynchronous machine
RU2401502C2 (en) * 2008-10-02 2010-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous drive
EP2600518A1 (en) * 2010-07-27 2013-06-05 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for ac rotating machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192927U1 (en) * 2019-04-15 2019-10-07 Николай Иванович Подлевский NEXT ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014121427A (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uddin et al. Development and implementation of a simplified self-tuned neuro–fuzzy-based IM drive
Yan et al. Theory and application of a combined feedback–feedforward control and disturbance observer in linear motor drive wire-EDM machines
CN109194219B (en) Method and system for controlling permanent magnet synchronous motor based on model-free nonsingular terminal sliding mode
CN108336935B (en) Linear motor control method with cooperation of backstepping control and ESO
CN110190793B (en) Two-degree-of-freedom numerical control machine tool and control system and positioning method thereof
Chakraborty et al. Control of permanent magnet synchronous motor (pmsm) using vector control approach
Lyshevski Microstepping and high-performance control of permanent-magnet stepper motors
Khongkoom et al. Control of the position DC servo motor by fuzzy logic
CN112415384B (en) Permanent magnet synchronous motor coil turn-to-turn short circuit fault online diagnosis method
RU2580823C2 (en) Servo drive with asynchronous actuating motor
EP1746717B1 (en) Method for sensorless speed estimation of an asynchronous induction machine
Khlaief et al. Implementation of stator resistanceadaptation for sensorless speed control of IPMSM drive based on nonlinear position observer
RU2358382C2 (en) Servo drive with asynchronous motor
Comanescu Implementation of time-varying observers used in direct field orientation of motor drives by trapezoidal integration
MIKHOV et al. Modeling and performance analysis of a spindle electric drive with adaptive speed control
RU2621716C2 (en) Follow-up drive with induction actuating motor
RU2459345C2 (en) Method of vector control of induction motor torque and device for its realisation
Farhani et al. A quasi linear parameter varying approach to robust control of an induction machine
RU2489798C1 (en) Servo drive
Ammar et al. Implementation of sliding mode based-direct flux and torque control for induction motor drive with efficiency optimization
Chaoui et al. Sensorless neural network speed control of permanent magnet synchronous machines with nonlinear stribeck friction
Devanshu et al. DSP based feedback linearization control of vector controlled induction motor drive
Xiao et al. Position tracking control of two permanent magnet linear synchronous motors
Romanov et al. A comparison of hardware implementations of FOC controllers for asynchronous motor drive based on FPGA
Ammar et al. Design of Speed Sensorless Control of Induction Motor Based on Dual-Nonlinear Control Technique

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20151112

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20151210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160528