RU2605946C1 - Electric motor adaptive control system - Google Patents
Electric motor adaptive control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605946C1 RU2605946C1 RU2015134935A RU2015134935A RU2605946C1 RU 2605946 C1 RU2605946 C1 RU 2605946C1 RU 2015134935 A RU2015134935 A RU 2015134935A RU 2015134935 A RU2015134935 A RU 2015134935A RU 2605946 C1 RU2605946 C1 RU 2605946C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adder
- input
- output
- unit
- multiplication
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления, а именно к адаптивным системам управления электродвигателем.The invention relates to the field of automatic control systems, and in particular to adaptive motor control systems.
Известна адаптивная система управления электродвигателем, содержащая последовательно соединенные электродвигатель, цифровой датчик угловой скорости и последовательно соединенные задатчик входного сигнала, первый сумматор, первый усилитель, интегратор и второй сумматор [1].Known adaptive motor control system comprising a series-connected electric motor, a digital angular velocity sensor and series-connected input signal generator, a first adder, a first amplifier, an integrator and a second adder [1].
Недостатком известного технического решения является то, что в нем не гарантируется устойчивость процесса управления электродвигателем при действии на него координатно-параметрических помех, т.к. параметры объекта управления (электродвигателя) становятся переменными.A disadvantage of the known technical solution is that it does not guarantee the stability of the process of controlling the electric motor under the influence of coordinate-parametric noise, since The parameters of the control object (electric motor) become variable.
С целью повышения точности и запасов устойчивости по амплитуде и фазе системы управления электродвигателем система адаптивного управления электродвигателем дополнительно содержит ассоциативную память, дифференциатор, два блока умножения, три сумматора, цифровой датчик угловой скорости, три усилителя, два блока задержки, три блока определения модуля, выход цифрового датчика угловой скорости через последовательно соединенные первый блок задержки, второй блок задержки, третий сумматор, первый блок определения модуля, ассоциативную память, первый блок умножения подключен ко второму входу второго сумматора, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с входом электродвигателя, а через последовательно соединенные второй усилитель, четвертый сумматор, второй блок определения модуля - ко второму входу ассоциативной памяти, выход цифрового датчика угловой скорости соединен с вторыми входами первого и четвертого сумматоров, а через последовательно соединенные пятый сумматор, третий блок определения модуля, ассоциативную память и второй блок умножения - с третьим входом второго сумматора, выход первого блока задержки соединен со вторыми входами третьего и пятого сумматоров, выход первого сумматора подключен через третий усилитель ко второму входу первого блока умножения, а через последовательно соединенные четвертый усилитель и дифференциатор - ко второму входу второго блока умножения.In order to increase the accuracy and stability margins in amplitude and phase of the motor control system, the adaptive motor control system additionally contains associative memory, a differentiator, two multiplication units, three adders, a digital angular velocity sensor, three amplifiers, two delay units, three module determination units, and an output digital angular velocity sensor through series-connected first delay unit, second delay unit, third adder, first module determination unit, associative memory Namely, the first multiplication unit is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the motor input through a digital-to-analog converter, and through the second amplifier, the fourth adder, and the second module determination unit, are connected to the second input of the associative memory, the output of the digital angular velocity sensor connected to the second inputs of the first and fourth adders, and through the fifth adder, the third module determination unit, associative memory and the second multiplication unit through series-connected - with the third input of the second adder, the output of the first delay unit is connected to the second inputs of the third and fifth adders, the output of the first adder is connected through the third amplifier to the second input of the first multiplication unit, and through the fourth amplifier and differentiator connected in series to the second input of the second multiplication unit.
Система управления электродвигателем изображена на чертеже, на котором приняты следующие обозначения:The motor control system is depicted in the drawing, which adopted the following notation:
1 - ассоциативная память,1 - associative memory,
2 - третий усилитель,2 - the third amplifier,
3 - первый блок умножения,3 - the first block of multiplication,
4 - четвертый усилитель,4 - fourth amplifier
5 - дифференциатор,5 - differentiator,
6 - второй блок умножения,6 - the second block of multiplication,
7 - второй сумматор,7 - second adder,
8 - электродвигатель,8 - electric motor
9 - первый усилитель,9 - the first amplifier
10 - интегратор,10 - integrator
11 - второй усилитель,11 is a second amplifier,
12 - цифровой датчик угловой скорости,12 is a digital angular velocity sensor,
13 - четвертый сумматор,13 - fourth adder,
14 - второй блок определения модуля,14 - the second unit definition module
15 - первый блок задержки,15 - the first block delay
16 - пятый сумматор,16 - fifth adder,
17 - третий блок определения модуля,17 - the third block definition module
18 - второй блок задержки,18 - the second block delay
19 - третий сумматор,19 is the third adder,
20 - первый блок определения модуля,20 is a first block definition module
21 - первый сумматор,21 is the first adder,
22 - задатчик входного сигнала,22 - input signal generator,
23 - цифро-аналоговый преобразователь,23 - digital-to-analog Converter,
24 - ПИД-регулятор (с подстраиваемыми параметрами),24 - PID controller (with adjustable parameters),
Мн - аддитивная помеха, F(t) - мультиактивная помеха.Mn is additive interference, F (t) is a multi-active interference.
Функционирует система следующим образом.The system operates as follows.
С выхода задатчика входного сигнала 22 поступает на вход ПИД-регулятора 24 сигнал задания g(t) адаптивной системы управления.From the output of the
Далее сигнал управления U(t) с выхода ПИД-регулятора 24 через цифро-аналоговый преобразователь 23 поступает на вход электродвигателя 8.Next, the control signal U (t) from the output of the
Через цифровой датчик угловой скорости 12 в виде отрицательной обратной связи сигнал угловой скорости ω(t) с выхода электродвигателя 8 поступает на вход первого сумматора 21 ПИД-регулятора 24.Through the digital
Пропорциональная (П) составляющая ПИД-регулятора 24 формируется последовательным соединением третьего усилителя 2, первого блока умножения 3 и второго сумматора 7.The proportional (P) component of the
Четвертый усилитель 4, дифференциатор 5 и второй блок умножения 6 формируют дифференциальную составляющую (Д), а первый усилитель 9 и интегратор 10 - интегральную (И) составляющую ПИД-регулятора 24.The
На электродвигатель 8 в процессе функционирования действует мультипликативная помеха F(t) и аддитивная помеха Мн в виде изменяющегося момента нагрузки.During operation, the
Мультипликативная помеха F(t) изменяет коэффициенты дифференциального уравнения, описывающего работу электродвигателя 8, а аддитивная - непосредственно действует на выходную величину угловой скорости ω(t).The multiplicative interference F (t) changes the coefficients of the differential equation describing the operation of the
Для компенсации действия помех F(t) и Мн осуществляется подстройка параметров П и Д составляющих ПИД-регулятора посредством первого блока умножения 3 и второго блока умножения 6 соответственно.To compensate for the effects of interference F (t) and Mn, the parameters P and D of the components of the PID controller are adjusted using the
Для этого в ассоциативной памяти 1 записана гиперповерхность в соответствии с формулойTo do this, in the
где τ - период квантования, Тм, Тэ - электромеханическая и электрическая постоянные времени электродвигателя 8 соответственно.where τ is the quantization period, Tm, Te are the electromechanical and electric time constants of the
Значение а[n] формируется с помощью второго усилителя 11, четвертого сумматора 13 и второго блока определения модуля 14, b[n] - с помощью первого блока задержки 15, пятого сумматора 16 и третьего блока определения модуля 17, а c[n] - с помощью первого блока задержки 15, второго блока задержки 18, третьего сумматора 19 и первого блока определения модуля 20.The value a [n] is generated using the
Значения a[n], b[n] и c[n] являются адресом для ассоциативной памяти 1 для выбора соответствующих значений Тм [n] для расчета коэффициентов усиления дифференциального kд[n] и пропорционального kп[n] каналов в составе ПИД-регулятора 24.The values a [n], b [n] and c [n] are the address for
где n - номер шага квантования.where n is the quantization step number.
На выходе ассоциативной памяти 1 получается значение Тм [n], которое используется для подачи на входы первого 3 и второго 6 блоков умножения для вычисления kп[n] и kд[n] по формулам 2.At the output of
Для обеспечения устойчивости системы управления электродвигателем 8 потребуем, чтобы ее передаточная функция имела один отрицательный полюс на комплексной плоскости корней. В этом случае желаемая передаточная функция будет иметь видTo ensure the stability of the
где Тж - желаемая постоянная времени, a s - оператор Лапласа.where T w is the desired time constant, as is the Laplace operator.
В этом случае переходные процессы в системе будут устойчивыми, без перерегулирования и с заданным временем регулирования tрег=5Тж.In this case, transients in the system will be stable, without overshoot and with a given regulation time t reg = 5T g .
Основной контур управления, состоящий из соединения ПИД-регулятора 24, цифро-аналогового преобразователя 23, электродвигателя 8 и цифрового датчика угловой скорости 12, будет иметь два нуля и три полюса на комплексной плоскости корней. Путем подбора коэффициентов ПИД-регулятора 24 можно компенсировать влияние двух нулей действием двух полюсов, что и приведет к тому, что передаточная функция замкнутого основного контура управления будет иметь один отрицательный полюс.The main control loop, consisting of a
Эти соображения приводят к тому, что коэффициенты kи, kд[n] и kп[n] будут вычисляться в соответствии с уравнениями (2).These considerations lead to the fact that the coefficients k and , k d [n] and k p [n] will be calculated in accordance with equations (2).
Процедура внесения в ассоциативную память 1 информации для идентификации параметров электродвигателя 8 при различных значениях возмущений F(t) и Мн при различных входных воздействиях U(t) описана в [2] и заключается в следующем.The procedure for entering information into the
Для предварительного заполнения ассоциативной памяти 1 выберем следующие диапазоны изменения целочисленных значенийTo prefill
Ищем значения гиперповерхности по формуле (1), которые являются, по сути, идентифицированным значением электромеханической постоянной времени Тм, которая характеризует инерционные свойства и входит в передаточную функцию электродвигателя 8We look for the values of the hypersurface according to the formula (1), which are, in fact, the identified value of the electromechanical time constant Tm, which characterizes the inertial properties and is included in the transfer function of the
где k - статический коэффициент передачи электродвигателя.where k is the static gear ratio of the electric motor.
Для примера, при использовании электродвигателя 8 с угловой скоростью холостого хода ωхх=100 об/с и цифрового датчика с коэффициентом передачи 212, периода квантования τ=0,001 с и диапазона изменения электромеханической постоянной времени Тм=0,001÷1 с максимальные значения адресов ассоциативной памяти равныFor example, when using an
Изобретательский уровень предложенного технического решения подтверждается отличительной частью формулы изобретения.The inventive step of the proposed technical solution is confirmed by the distinctive part of the claims.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении точности и запасов устойчивости по амплитуде и фазе адаптивной системы управления электродвигателем при действии на него координатно-параметрических помех, изменяющихся в широких пределах.The technical result from the use of the invention is to increase the accuracy and stability margins in amplitude and phase of the adaptive motor control system when exposed to coordinate-parametric noise, varying over a wide range.
ЛитератураLiterature
1. П.Д. Крутько. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Цикл лекций: Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2004, с. 167 (прототип).1. P.D. Cool. Inverse problems of dynamics in the theory of automatic control. Lecture Series: Textbook for universities. - M.: Mechanical Engineering, 2004, p. 167 (prototype).
2. Интеллектуальные системы автоматического управления / под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина. - М.: Физматлит, 2001, стр. 221.2. Intelligent automatic control systems / ed. THEM. Makarova, V.M. Lokhin. - M.: Fizmatlit, 2001, p. 221.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134935A RU2605946C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Electric motor adaptive control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134935A RU2605946C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Electric motor adaptive control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605946C1 true RU2605946C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015134935A RU2605946C1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Electric motor adaptive control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605946C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2401622A1 (en) * | 1973-03-05 | 1974-09-12 | Ceskoslovenska Akademie Ved | ADAPTIVE CONTROLLER WITH VARIABLE STRUCTURE |
EP0180669A1 (en) * | 1983-08-15 | 1986-05-14 | Pneumo Abex Corporation | Adaptive control system |
RU2071105C1 (en) * | 1988-07-12 | 1996-12-27 | Белорусский государственный университет | Servosystem |
WO1997012300A1 (en) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Boiquaye William J N O | Adaptive control process and system |
RU30443U1 (en) * | 2002-12-23 | 2003-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Automated system for tuning microprocessor controllers of an asynchronous electric drive |
RU2210170C2 (en) * | 2001-07-23 | 2003-08-10 | Государственное учреждение Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Variable-structure adaptive control system |
US20050278071A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Durham Ormonde G Iii | Adaptable HVAC; AC motor speed, air temperature and air quality control system |
US20100060226A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Motor control system |
-
2015
- 2015-08-19 RU RU2015134935A patent/RU2605946C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2401622A1 (en) * | 1973-03-05 | 1974-09-12 | Ceskoslovenska Akademie Ved | ADAPTIVE CONTROLLER WITH VARIABLE STRUCTURE |
EP0180669A1 (en) * | 1983-08-15 | 1986-05-14 | Pneumo Abex Corporation | Adaptive control system |
RU2071105C1 (en) * | 1988-07-12 | 1996-12-27 | Белорусский государственный университет | Servosystem |
WO1997012300A1 (en) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Boiquaye William J N O | Adaptive control process and system |
RU2210170C2 (en) * | 2001-07-23 | 2003-08-10 | Государственное учреждение Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Variable-structure adaptive control system |
RU30443U1 (en) * | 2002-12-23 | 2003-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Automated system for tuning microprocessor controllers of an asynchronous electric drive |
US20050278071A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Durham Ormonde G Iii | Adaptable HVAC; AC motor speed, air temperature and air quality control system |
US20100060226A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Motor control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009245419A (en) | System controller and system control method | |
CN101454969A (en) | Servo controller | |
CN105159077B (en) | The continuous sliding-mode control of finite time of direct driving motor system interference compensation | |
CN104977949B (en) | Method for regulating the rotational speed of a motor | |
RU2018109104A (en) | REGULATED CONTROL SYSTEM | |
KR101721777B1 (en) | Method and apparatus for controlling first-order system using extended disturbance observer | |
JP2011257205A (en) | Axial torque controller for dynamometer system | |
KR20190087490A (en) | Method of designing filter of delay compensator, feedback control method using it, motor control device | |
RU2605946C1 (en) | Electric motor adaptive control system | |
CN104656556B (en) | A kind of ratio of inertias adjusting method adaptive based on reference model | |
KR20180093331A (en) | Method for stabilization of nonlinear system including singular perturbation | |
RU2428735C1 (en) | Automatic control device of electromechanical system | |
JPH026308B2 (en) | ||
JP2850075B2 (en) | Variable structure control method | |
RU2446552C2 (en) | Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link | |
Mallick et al. | Performance study of different model reference adaptive control techniques applied to a DC motor for speed control | |
Kim et al. | A DC Motor Speed Control System with Disturbance Rejection and Noise Reduction. | |
Anuchin | Structures of a digital PI controller for an electric drive | |
RU202917U1 (en) | Device for nonlinear correction in electromechanical systems | |
RU2622183C2 (en) | Motor speed quick-operated adaptive regulator | |
JP2003271246A (en) | Speed control device | |
Qadir | Electro-Mechanical Modeling of Separately Excited DC Motor & Performance Improvement using different Industrial Controllers with Active Circuit Realization | |
RU124407U1 (en) | COMBINED SYSTEM OF COORDINATE-PARAMETRIC CONTROL OF NON-STATIONARY NONLINEAR OBJECT OF THE N-th ORDER | |
RU2584925C1 (en) | Feedback system | |
RU2566339C2 (en) | Closed-loop control system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200820 |