SU754626A1 - Apparatus for control of dirent current electric motor - Google Patents

Apparatus for control of dirent current electric motor Download PDF

Info

Publication number
SU754626A1
SU754626A1 SU772559554A SU2559554A SU754626A1 SU 754626 A1 SU754626 A1 SU 754626A1 SU 772559554 A SU772559554 A SU 772559554A SU 2559554 A SU2559554 A SU 2559554A SU 754626 A1 SU754626 A1 SU 754626A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
control
linear
speed
output
nonlinear
Prior art date
Application number
SU772559554A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Vitalij A Rydov
Aleksandr M Sverdlov
Original Assignee
Osboe K Byuro Stankostr
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 Osboe K Byuro Stankostr filed Critical Osboe K Byuro Stankostr
Priority to SU772559554A priority Critical patent/SU754626A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU754626A1 publication Critical patent/SU754626A1/en

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для управления электродвигателем постоянного тока, и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где требуется высокое быстродействие привода в широком диапазоне регулирования скорости электродвигателя, например в станкостроении.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for controlling a direct current electric motor, and can be used in those industries where a high speed drive is required in a wide range of motor speed control, for example, in a machine tool industry.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, состоящее из суммирующего усилителя, двух блоков фазового управления, логических схем, датчика обратной связи по скорости и силового преобразователя. При этом на входы суммирующего усилителя подаются сигнал задания и сигнал обратной связи с выхода датчика обратной связи по скорости. Выход суммирующего усилителя подсоединен ко входам блоков фазового управления. Выходы блоков фазового управления подключены ко входам логических схем, а выходы последних — ко входам силового преобразователя. Такая структура электропривода позволяет в сравнительно простой электрической схеме получить широкий диапазон регулирования частоты вращения исполнительного двигателя [1].A device for controlling a DC motor, consisting of a summing amplifier, two phase control units, logic circuits, a speed feedback sensor and a power converter, is known. In this case, a reference signal and a feedback signal from the output of the speed feedback sensor are fed to the inputs of the summing amplifier. The output of the summing amplifier is connected to the inputs of the phase control units. The outputs of the phase control units are connected to the inputs of logic circuits, and the outputs of the latter - to the inputs of the power converter. Such a structure of the electric drive allows in a relatively simple electrical circuit to obtain a wide range of control of the rotational speed of the executive engine [1].

22

Недостатком этого привода, присущим вообще электроприводам с линейными регуляторами, является значительное снижение быстродействия в нижней части диапазона регулирования. Это объясняется тем,The disadvantage of this drive, inherent in general electric drives with linear regulators, is a significant decrease in performance in the lower part of the control range. This is due to the fact

5 что на низких частотах вращения электродвигателя при малой величине начального рассогласования амплитуда сигнала управления с выхода суммирующего усилителя недостаточна для быстрой обработки этого рассогласования вследствие присущих при10 воду нелинейностей и инерционности. 5 that at low frequencies of rotation of the electric motor with a small initial mismatch, the amplitude of the control signal from the output of the summing amplifier is insufficient for fast processing of this error due to the inherent nonlinearities and inertia of water.

Таким образом, в электроприводах с линейным регулятором существует противоречие между необходимостью обеспечивать широкий диапазон регулирования частоты вращения и высокое быстродействие во всем диапазоне.Thus, in electric drives with a linear regulator, there is a contradiction between the need to provide a wide range of speed control and high speed throughout the whole range.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее силовой преобразователь, датчик скорости, канал линейного и канал нелинейного управления, переключатель на два положения, и блок сравнения сигналов задания и обратной связи по скорости, к выходу которого подключены входы каналовThe closest technical solution to the present invention is a device for controlling a DC motor, comprising a power converter, a speed sensor, a linear channel and a nonlinear control channel, a two-position switch, and a reference signal comparison unit for speed signals, to the output of which the channel inputs are connected

33

754626754626

4four

линейного и нелинейного управления и переключателя на два положения, а выходы каналов линейного и нелинейного управления через выходные переключающиеся контакты блока переключения подсоединены к входу силового преобразователя [2].linear and nonlinear control and two-position switch, and the outputs of the linear and nonlinear control channels through the output switching contacts of the switching unit are connected to the input of the power converter [2].

В указанном устройстве диапазон регулирования частоты вращения, в котором обеспечивается предельное быстродействие, незначителен. На низких частотах вращения при малом начальном рассогласовании в этом электроприводе работает только канал линейного управления, следовательно, его быстродействие не отличается от быстродействия электропривода с линейным регулятором.In the specified device, the control frequency of the rotational speed in which the limiting speed is ensured is insignificant. At low rotational frequencies with a small initial error in this drive only the linear control channel works, therefore, its speed does not differ from the speed of the drive with a linear regulator.

Цель изобретения — повышение быстродействия реверсивного электропривода в широком диапазоне регулирования частоты вращения.The purpose of the invention is to increase the speed of the reversing electric drive in a wide range of speed control.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве канал нелинейного управления выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного функционального преобразователя, являющегося входом канала, и сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости.This goal is achieved by the fact that in the device the nonlinear control channel is made in the form of a series-connected nonlinear function converter, which is the channel input, and an adder, the second input of which is connected to the output of the speed sensor.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма его работы (на фиг. 2а представлена диаграмма изменения шз; на фиг. 26 и в диаграммы изменения ωτ и сигналов на выходах линейного 5 и нелинейного 6 каналов управления).FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 is a diagram of its operation (in Fig. 2a there is a diagram of a variation of a CW; Fig. 26 and in the diagrams of a change of ωτ and signals at the outputs of a linear 5 and nonlinear 6 control channels).

Устройство содержит соединенные последовательно силовой преобразователь 1, подключенный к электродвигателю 2, датчик 3 обратной связи по скорости и элемент 4 сравнения сигналов задания и обратной связи. Кроме того, к выходу элемента .4 сравнения своими входами подключены линейный 5 и нелинейный 6 каналы управления и переключатель 7 на два положения. При этом канал 6 нелинейного управления выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного функционального преобразователя 8 и сумматора 9, второй вход которого подключен к выходу датчика 3 обратной связи по скорости. Выход сумматора 9 является выходом канала 6 нелинейного управления. Выходы линейного 5 и нелинейного 6 каналов управления через выходные переключающиеся контакты переключателя 7 подсоединены ко входу силового преобразователя 1.The device comprises a power converter 1 connected in series, connected to the electric motor 2, a speed feedback sensor 3 and a reference signal comparison element 4. In addition, a linear 5 and a nonlinear 6 control channels and a switch 7 for two positions are connected to the output of the .4 comparison element with their inputs. The channel 6 of the nonlinear control is made in the form of a series-connected nonlinear functional converter 8 and an adder 9, the second input of which is connected to the output of the speed feedback sensor 3. The output of the adder 9 is the output of the channel 6 nonlinear control. The outputs of the linear 5 and nonlinear 6 control channels through the output switching contacts of the switch 7 are connected to the input of the power Converter 1.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

В начальный момент ίο (см. фиг. 2а) ца вход элемента 4 сравнения подают сигнал управления, соответствующий заданной частоте вращения. На выходе элемента 4 сравнения появляется сигнал отклонения, больший порога срабатывания Δ переключателя 7. Переключатель 7 срабатывает, замыкая выходные контакты 10 и 11, и подключает выход канала нелинейного управления 6 ко входу силового преобразователя 1.At the initial time ίο (see Fig. 2a), the input of the comparison element 4 supplies a control signal corresponding to a predetermined rotational speed. At the output of the comparison element 4, a deviation signal appears, a larger response threshold Δ of the switch 7. Switch 7 is activated, closing the output contacts 10 and 11, and connects the output of the nonlinear control channel 6 to the input of the power converter 1.

При этом ко входу силового преобразователя 1 прикладывается сигнал управленияWhen this to the input of the power Converter 1 is applied to the control signal

ν = Ρ(Δω)+Κωτ, (1) где Ρ(Δω) — нелинейная функция отклонения текущей частоты вращения;ν = Ρ (Δω) + Κω τ , (1) where Ρ (Δω) is the nonlinear function of the deviation of the current rotation frequency;

Δω = аз—ωτ на выходе нелинейного функционального преобразователя 8;Δω = AZ — ωτ at the output of the nonlinear functional converter 8;

От — текущая частота вращения электродвигателя;From - the current frequency of rotation of the electric motor;

К — масштабный коэффициент.K - scale factor.

В выражении (1) нелинейная функцияIn expression (1), the nonlinear function

Ρ(Δω) предназначена для создания ускорения двигателя, обеспечивающего форсированную отработку отклонения регулируемой величины от заданной, а составляющая Кот для обеспечения равного быстродействия во всем диапазоне регулирования частоты вращения.Ρ (Δω) is designed to create an engine acceleration, providing forced testing of the deviation of the controlled variable from the target, and the component Cat for ensuring equal speed in the whole range of speed control.

При уменьшении отклонения до величины Δ (в момент ί з, фиг. 26) срабатывает переключатель 7, замыкая контакты 12 и 11 и соответственно, размыкая контакты 10 и 11, и подключает вход силового преобразователя 1 к выходу канала линейного управления 5. Начиная с момента 1з и до тех пор, пока /Δω/ < Δ, управление силовым преобразователем 1 осуществляется по линейному, например ПИД-закону регулирования.When the deviation decreases to Δ (at time ί s, Fig. 26), switch 7 is activated, closing contacts 12 and 11 and respectively, opening contacts 10 and 11, and connects the input of power converter 1 to the output of the linear control channel 5. Starting from 1z and as long as / Δω / <Δ, the power converter 1 is controlled by a linear, for example, PID control law.

Нелинейная функция Ρ(Δω) формируется, исходя из требования максимального быстродействия привода, и зависит от его параметров, заданного качества переходного процесса и диапазона регулирования, определяющего величину порога переключения. Получение аналитического выражения функции Ρ(Δω) затруднено, обычно она строится в виде графика при синтезе структуры электропривода с помощью ЦВМ или подбирается экспериментально. В частном случае функция Ρ(Δω) может быть аппроксими рована, например следующим выражением:The nonlinear function Ρ (Δω) is formed on the basis of the requirement of the maximum speed of the drive, and depends on its parameters, the specified quality of the transient process and the control range that determines the value of the switching threshold. Obtaining the analytical expression of the function Ρ (Δω) is difficult, usually it is constructed as a graph when synthesizing the structure of the electric drive using a digital computer or is selected experimentally. In the particular case, the function Ρ (Δω) can be approximated, for example, by the following expression:

(и! 51§п Δω при Δ </Δω/ < Δ,; Ца51£п Δω при Δ, <ω/ <Δ$ ,..(and! 51§п Δω with Δ </ Δω / <Δ ,; Ca51 £ p Δω with Δ, <ω / <Δ $, ..

υ3δΐ§ηΔω при /Δω/ >Ль где Δι, Δг — пороговые значения величины отклонения на выходе элемента сравнения 4;υ3δΐ§ηΔω at / Δω /> L where Δι, Δg are the threshold values of the deviation at the output of the comparison element 4;

Щ, и г, из — управляющие воздействия постоянной амплитуды, при этом Щ <υ®<U, and g, iz are the control actions of constant amplitude, with U u <υ® <

<из; Δ <Δ ι <Δ ъ<from; Δ <Δ ι <Δ ъ

Амплитуды управляющих воздействий Ц ι Из и соответствующие им пороговые значения отклонения Δ, Δι, Δг определяются при синтезе структуры электропривода, причем во всем диапазоне изменения частоты вращения при /Δω/ >Δ амплитуда сигнала управления V на выходе канала нелинейного 6 управления всегда больше амплитуды сигнала на выходе канала линейного 5 управления.The amplitudes of the control actions C ι Of and the corresponding deviation threshold values Δ, Δι, Δ g are determined during the synthesis of the drive structure; at the output of the linear control channel 5.

На участке ί ό—ί + электропривод отрабатывает скачок управляющего воздействияAt the site ί ό — ί + the electric drive works out a control jump

на входе. Величина входного воздействия соответствует номинальной частоте вра5at the entrance. The magnitude of the input action corresponds to the nominal frequency of 5

754626754626

66

щения двигателя. В момент ίο Δ ω >Δ г переключатель 7, замыкая контакты 11 и 10, подключает ко входу силового преобразователя 1 выход канала нелинейного 6 управления, на котором формируется сигнал управления V в соответствии с выражением (1). Величина сигнала управления при этом такова, что на участке ίο—ίι электродвигатель преобретает предельно допустимое ускорение ω^,, и движется с этим ускорением до момента времени ί<.engine cover. At the moment ίο Δ ω> Δ g, the switch 7, closing the contacts 11 and 10, connects to the input of the power converter 1 the output of the nonlinear 6 control channel, on which the control signal V is generated in accordance with the expression (1). In this case, the magnitude of the control signal is such that in the section ίο — ίι the electric motor acquires the maximum permissible acceleration ω ^ ,, and moves with this acceleration until the moment of time <.

В момент времени ί< величина отклонения Δω становится меньше Дг, сигнал управления V уменьшается в соответствии с (2). Величина ускорения, развиваемая двигателем, при этом также уменьшается до величины ωι<ώβ»β и остается постоянной на участке ί а—Гь В момент ί ζ величина отклонения Δω<Δι, сигнал управления V вновь уменьшается, соответственно снижается ускорение, развиваемое двигателем 2, до величины Фа и остается постоянным на участке ίζ—Ъ· В момент 1з отклонение Δω <Δ и переключатель 7, размыкая контакты 10 и 11 и замыкая контакты 12 и 11, подключает ко входу силового преобразователя 1 выход канала 5 линейного управления. Под действием сигнала с выхода канала 5 электродвигатель 2 переходит в режим торможения, а при достижении ώ »0 — в режим установившегося вращения.At time ί <, the deviation Δω becomes less than Dg, the control signal V decreases in accordance with (2). The acceleration developed by the engine also decreases to ωι <ώβ »β and remains constant in the ί a — Hb section. At the time ί ζ deviation Δω <Δι, the control signal V decreases again, respectively, the acceleration developed by the engine 2, up to the value of Fa and remains constant in section ίζ — Ъ · At time 1c, the deviation Δω <Δ and switch 7, opening contacts 10 and 11 and closing contacts 12 and 11, connects the output of channel 5 to the input of the power converter. Under the action of the signal from the output of channel 5, the electric motor 2 switches to the braking mode, and when ώ »0 is reached - to the steady rotation mode.

На участке 1з—ί<πρΗ постоянном задающем сигнале силовой преобразователь 1 управляется линейным каналом 5. В момент ί + реверсируется управление на входе элемента сравнения 4. При этом /Δω/>Δ и вновь происходит переключение управления силовым преобразователем 1 с канала 5 линейного управления на нелинейный.In section 1z — ί <πρΗ, the constant transducer signal of the power converter 1 is controlled by the linear channel 5. At the moment управление +, the control at the input of the comparison element 4 is reversed. on nonlinear.

Реверс частоты вращения происходит аналогично. На участке ί<—ί5 двигатель тормозится, а на участке —ίβ разгоняется с предельно допустимым ускорением .The reverse speed is the same. In the section ί <—ί 5, the engine is decelerated, and in the section — разβ accelerates with the maximum permissible acceleration.

& момент времени ίβ/Δω/ <Лг и происходит уменьшение величины сигнала управления V в соответствии с выражением (2). Далее движение осуществляется аналогично движению на участках ί а—ί +& time ίβ / Δω / <Lg and there is a decrease in the value of the control signal V in accordance with the expression (2). Further, the movement is carried out similarly to the movement in areas ί a — ί +

Подобным же образом происходит и подтормаживание двигателя при некотором 45 уменьшении задающего воздействия (Δ < </Δω/<Δι, участок ίβ—ίιο)·In a similar way, the engine freezes down with a certain 45 decrease in the driving force (Δ <</ Δω / <Δι, section ίβ — ίιο) ·

Таким образом, формирование нелинейного управления в виде суммы сигнала с выхода нелинейного функционального преобразователя и сигнала, пропорционального текущей частоте вращения электродвигателя снижает величину порога срабатывания переключателя 7 и приводит к значительному рас» ширению диапазона регулирования частоты вращения двигателя, в котором «работает»Thus, the formation of a nonlinear control as a sum of a signal from the output of a nonlinear functional converter and a signal proportional to the current rotational speed of the electric motor reduces the threshold value of the switch 7 and leads to a significant increase in the range of the speed control of the engine in which it operates

нелинейное управление, обеспечивая высокое быстродействие при отработке управляющих или возмущающих воздействий. При этом наибольший выигрыш в быстродействии обеспечивается в нижней части диапазона регулирования частоты вращения широкорегулируемого электропривода.nonlinear control, providing high speed when developing control or disturbing influences. In this case, the greatest gain in speed is provided in the lower part of the range of regulation of the frequency of rotation of the wide-adjustable electric drive.

Параметры нелинейного функционального преобразователя 8 и коэффициенты канала линейного 5 управления выбираются таким образом, что при переключении управления силового преобразователя 1 на линейное управление электродвигатель 2 выходит на заданную частоту вращения ω3 с допустимым перерегулированием (в частном случае выбором соответствующих коэффициентов "канала линейного управления может быть обеспечен предельный апериодический процесс). При этом достигается высокое быстродействие электропривода в широком диапазоне регулирования частоты вращения исполнительного двигателя.The parameters of the nonlinear functional converter 8 and the linear control channel 5 coefficients are selected so that when switching the control of the power converter 1 to linear control, the electric motor 2 goes to a predetermined rotational speed ω 3 with allowable overshoot (in the particular case, the choice of the corresponding linear control channel coefficients an aperiodic process is provided.) At the same time, high speed of the electric drive is achieved in a wide range of regulation rotational speed of the executive engine.

Предлагаемое устройство фактически является квазиоптимальным по быстродействию, причем для обеспечения быстродействия, близкого к оптимальному, в нем достаточно только одного переключения независимо от порядка дифференциального уравнения, описывающего систему.The proposed device is actually quasi-optimal in speed, and to ensure speed close to optimal, it only needs one switch regardless of the order of the differential equation describing the system.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее силовой преобразователь, датчик скорости, канал линейного и канал нелинейного управления, переключатель на два положения и блок сравнения сигналов задания и обратной связи по скорости, к выходу которого подключены входы каналов линейного и нелинейного управления и переключателя на два положения, а выходы каналов линейного и нелинейного управления через выходные переключающиеся контакты блока переключения подсоединены ко входу силового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода в широком диапазоне регулирования скорости, канал нелинейного управления выполнен в виде последовательно соединенных нелинейного функционального преобразователя, являющегося входом канала-, и сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости.A device for controlling a DC motor, comprising a power converter, a speed sensor, a linear channel and a nonlinear control channel, a two-position switch and a block for comparing reference signals and speed feedback, the output of which is connected to the inputs of a linear and non-linear control channels and two switch positions, and the outputs of the linear and nonlinear control channels through the output switching contacts of the switching unit are connected to the input of the power converter, differing scheesya in that, in order to improve drive performance in a wide range of speed control, nonlinear control channel configured as a series-connected non-linear functional inverter being input kanala- and the adder, the second input of which is connected to the output of the speed sensor.
SU772559554A 1977-12-26 1977-12-26 Apparatus for control of dirent current electric motor SU754626A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772559554A SU754626A1 (en) 1977-12-26 1977-12-26 Apparatus for control of dirent current electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772559554A SU754626A1 (en) 1977-12-26 1977-12-26 Apparatus for control of dirent current electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU754626A1 true SU754626A1 (en) 1980-08-07

Family

ID=20739998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772559554A SU754626A1 (en) 1977-12-26 1977-12-26 Apparatus for control of dirent current electric motor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU754626A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0089150B1 (en) Brushless d.c. motor drive
KR940005447A (en) Voltage compensation of pulse width modulation servo device
EP0217411A2 (en) Apparatus for controlling electric vehicle using induction motor
KR960017410A (en) Electric power steering
SU754626A1 (en) Apparatus for control of dirent current electric motor
US5459369A (en) Control apparatus for travelling wave driven motor
US6239574B1 (en) Minimum energy regulation system for an asynchronous motor by field oriented control
SU811470A1 (en) Dc electric drive
SU904176A2 (en) Frequency-controlled electric drive with excavator characteristic
US3041514A (en) D. c. adjustable speed drive
SU1765877A1 (en) Double-range speed regulated electric drive
SU1050082A1 (en) Frequency-controlled motor drive
SU1037399A1 (en) Automatic electric drive with current limiter
JPH10146080A (en) Speed controller of servo motor
SU1661954A1 (en) Dc electric drive
JP3202423B2 (en) Vibration wave drive
El-Sousy et al. Design of one-degree and two-degrees of freedom controllers for indirect field orientation control induction machine drive system
SU526054A1 (en) Direct Frequency Drive Control Method
SU1053251A1 (en) Device for controlling a.c. drive
SU1064413A1 (en) Device for adjusting load current
KR0162434B1 (en) A switched reluctance motor&#39;s speed control apparatus
SU1131004A1 (en) Device for adjusting d.c.motor
SU1220099A1 (en) Variable-frequency electric drive
SU1046891A1 (en) Adjustable-frequency asynchronous electric drive
SU743149A1 (en) Dc motor rotational speed regulator