[go: up one dir, main page]

RU2358382C2 - Servo drive with asynchronous motor - Google Patents

Servo drive with asynchronous motor Download PDF

Info

Publication number
RU2358382C2
RU2358382C2 RU2006121020/09A RU2006121020A RU2358382C2 RU 2358382 C2 RU2358382 C2 RU 2358382C2 RU 2006121020/09 A RU2006121020/09 A RU 2006121020/09A RU 2006121020 A RU2006121020 A RU 2006121020A RU 2358382 C2 RU2358382 C2 RU 2358382C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
unit
input
parameter setting
position sensor
Prior art date
Application number
RU2006121020/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006121020A (en
Inventor
Александр Владимирович Стариков (RU)
Александр Владимирович Стариков
Станислав Александрович Стариков (RU)
Станислав Александрович Стариков
Original Assignee
Государственное 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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
Priority to RU2006121020/09A priority Critical patent/RU2358382C2/en
Publication of RU2006121020A publication Critical patent/RU2006121020A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2358382C2 publication Critical patent/RU2358382C2/en

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to the sphere of electrical engineering and is to find application in servo drives with asynchronous actuating motors. The servo drive with an asynchronous motor consists of the following components: parametrisation unit, integral regulator, proportional regulator, two differentiator units, two multiplier units, two adders, autonomous voltage inverter, asynchronous motor with an actuator, module isolation unit, divider, switching unit, comparator unit and position sensor.
EFFECT: provision for modes of positioning and tracking the actuator travel target position at high response rate and precision determined by the position sensor dimensional resolution and accuracy.
1 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 регулируемый электропривод переменного тока (см. патент РФ №2226739, опубл. в БИ №10, 2004), содержащий блок задания параметров, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок дифференцирования, блок умножения, первый и второй сумматоры, автономный инвертор напряжения, асинхронный электродвигатель, блок выделения модуля, блок деления, коммутатор, блок сравнения и датчик скорости.The closest in technical essence is an adjustable AC electric drive (see RF patent No. 2226739, published in BI No. 10, 2004), comprising a parameter setting unit, an integral controller, a proportional controller, a differentiation unit, a multiplication unit, the first and second adders, autonomous voltage inverter, asynchronous electric motor, module allocation unit, division unit, switch, comparison unit and speed sensor.

Недостаток наиболее близкого по технической сущности электропривода с асинхронным электродвигателем заключается в том, что он не может работать в режимах позиционирования и слежения за заданной координатой перемещения исполнительного механизма.The disadvantage of the closest in technical essence of the electric drive with an asynchronous electric motor is that it cannot work in the modes of positioning and tracking the given coordinate of movement of the actuator.

Сущность изобретения состоит в том, что следящий электропривод с асинхронным электродвигателем, содержащий блок задания параметров, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок дифференцирования, блок умножения, первый и второй сумматор, автономный инвертор напряжения, асинхронный электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик положения, блок выделения модуля, блок деления, коммутатор и блок сравнения, причем первый выход блока задания параметров соединен с первым входом интегрального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора, выход пропорционального регулятора соединен с входом блока дифференцирования и первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом автономного инвертора напряжения, выход блока дифференцирования соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход блока выделения модуля соединен с первыми входами блока сравнения и второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй выход блока задания параметров соединен с вторым входом второго сумматора, третий выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом коммутатора, четвертый выход блока задания параметров соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, пятый выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, выход автономного инвертора напряжения соединен с асинхронным электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с вторыми входами интегрального и пропорционального регуляторов, дополнительно снабжен вторым блоком дифференцирования, причем выход датчика положения соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с входом блока выделения модуля.The essence of the invention lies in the fact that the servo drive with an induction motor, comprising a parameter setting unit, an integral controller, a proportional controller, a differentiation unit, a multiplication unit, a first and second adder, a stand-alone voltage inverter, an asynchronous electric motor with an actuator, a position sensor, an allocation unit module, division unit, switch and comparison unit, the first output of the parameter setting unit being connected to the first input of the integral controller, the output of which is dined with the first input of the proportional controller, the output of the proportional controller is connected to the input of the differentiation unit and the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the autonomous voltage inverter, the output of the differentiation unit is connected to the first input of the multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, the output the module allocation unit is connected to the first inputs of the comparison unit and the second adder, the output of which is connected to the first input of the division unit, the second output of the task unit the parameters are connected to the second input of the second adder, the third output of the parameter setting unit is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the switch, the fourth output of the parameter setting unit is connected to the second input of the switch, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the fifth output the parameter setting unit is connected to the second input of the comparison unit, the output of which is connected to the third input of the switch, the output of the autonomous voltage inverter is connected to an asynchronous electric motor, kin mathematically connected to an actuator equipped with a position sensor, the output of which is connected to the second inputs of the integral and proportional controllers, is additionally equipped with a second differentiation unit, the output of the position sensor being connected to the input of the differentiation unit, the output of which is connected to the input of the module selection unit.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет обеспечить работу электропривода с асинхронным исполнительным двигателем в режимах позиционирования и слежения за заданной координатой перемещения исполнительного механизма.Significant differences are expressed in a new set of connections between the elements of the device. The specified set of links allows you to ensure the operation of the electric drive with an asynchronous actuator in the positioning and tracking modes for a given coordinate of movement of the actuator.

На чертеже приведена функциональная схема следящего электропривода с асинхронным электродвигателем.The drawing shows a functional diagram of a servo drive with an induction motor.

Следящий электропривод с асинхронным электродвигателем (чертеж) содержит блок 1 задания параметров, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, блоки 4 и 5 дифференцирования, блок 6 умножения, сумматоры 7 и 8, автономный инвертор 9 напряжения, асинхронный электродвигатель 10 с исполнительным механизмом 11, блок 12 выделения модуля, блок 13 деления, коммутатор 14, блок 15 сравнения и датчик 16 положения.A servo drive with an asynchronous electric motor (drawing) contains a block 1 for setting parameters, an integral regulator 2, a proportional regulator 3, differentiation blocks 4 and 5, a multiplication block 6, adders 7 and 8, an autonomous voltage inverter 9, an asynchronous electric motor 10 with an actuator 11, a module allocation unit 12, a division unit 13, a switch 14, a comparison unit 15, and a position sensor 16.

Первый выход блока 1 задания параметров соединен с первым входом интегрального регулятора 2, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора 3. Выход пропорционального регулятора соединен с входом блока 4 дифференцирования и первым входом сумматора 7, выход которого соединен с входом автономного инвертора 9 напряжения. Выход блока 4 дифференцирования соединен с первым входом блока 6 умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7. Выход блока 12 выделения модуля соединен с первыми входами блока 15 сравнения и сумматора 8, выход которого соединен с первым входом блока 13 деления. Второй выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом сумматора 8. Третий выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом блока 13 деления, выход которого соединен с первым входом коммутатора 14. Четвертый выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом коммутатора 14, выход которого соединен с вторым входом блока 6 умножения. Пятый выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом блока 15 сравнения, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 14. Выход автономного инвертора напряжения соединен с асинхронным электродвигателем 10, кинематически связанным с исполнительным механизмом 11, оснащенным датчиком 16 положения. Выход датчика 16 положения соединен с вторыми входами интегрального 2 и пропорционального 3 регуляторов и входом блока 5 дифференцирования, выход которого соединен с входом блока 12 выделения модуля.The first output of the parameter setting unit 1 is connected to the first input of the integral controller 2, the output of which is connected to the first input of the proportional controller 3. The output of the proportional controller is connected to the input of the differentiation unit 4 and the first input of the adder 7, the output of which is connected to the input of the autonomous voltage inverter 9. The output of the differentiation unit 4 is connected to the first input of the multiplication unit 6, the output of which is connected to the second input of the adder 7. The output of the module allocation unit 12 is connected to the first inputs of the comparison unit 15 and the adder 8, the output of which is connected to the first input of the division unit 13. The second output of the parameter setting block 1 is connected to the second input of the adder 8. The third output of the parameter setting block 1 is connected to the second input of the division block 13, the output of which is connected to the first input of the switch 14. The fourth output of the parameter setting block 1 is connected to the second input of the switch 14, output which is connected to the second input of the block 6 multiplication. The fifth output of the parameter setting unit 1 is connected to the second input of the comparison unit 15, the output of which is connected to the third input of the switch 14. The output of the autonomous voltage inverter is connected to an asynchronous electric motor 10 kinematically connected to an actuator 11 equipped with a position sensor 16. The output of the position sensor 16 is connected to the second inputs of the integral 2 and proportional 3 controllers and the input of the differentiation unit 5, the output of which is connected to the input of the module allocation unit 12.

Блок 1 задания параметров может быть выполнен, например, на микросхемах К555ТМ8, разрядные входы которых подключаются с помощью переключателей к логическим нулям или единицам. Интегральный 2 и пропорциональный 3 регуляторы и блоки 4 и 5 дифференцирования могут быть реализованы, например, по а.с. СССР №1649501, опубл. 15.05.91, БИ №18 и выполнены, например, на микросхемах серии К555. Блок 6 умножения и блок 13 деления, например, реализованы на микропроцессоре К1801ВМ2, имеющем встроенные функции умножения и деления. Сумматоры 7 и 8, например, выполнены на микросхемах К555ИМ6. Автономный инвертор 9 напряжения, например, реализован в виде цифрового модулятора по патенту РФ №2111608, опубл. 20.05.98, БИ №14, с силовым трехфазным транзисторным мостом на выходе. В качестве асинхронного электродвигателя 9 может быть использован любой выпускаемый промышленностью электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Исполнительный механизм 11, например, может представлять собой стол координатно-расточного станка, соединенный с помощью ходового винта и муфты с валом асинхронного электродвигателя. Блок 12 выделения модуля может быть реализован в виде композиции коммутатора, управляемого знаком входного сигнала, на один информационный вход которого входной сигнал подается непосредственно, а на другой - через инверторы. Коммутатор 14, например, может быть реализован на микросхемах К555КП13. Блок 15 сравнения, например, выполнен на сумматорах К555ИМ6. В качестве датчика 16 положения, например, может быть использована фотооптическая линейка BE 162 с соответствующим устройством оцифровки ее выходного сигнала.Unit 1 of the parameter setting can be performed, for example, on K555TM8 microcircuits, the bit inputs of which are connected using switches to logical zeros or ones. Integral 2 and proportional 3 regulators and differentiation blocks 4 and 5 can be implemented, for example, according to A.S. USSR No. 1649501, publ. 05/15/91, BI No. 18, and are made, for example, on K555 series microcircuits. The multiplication unit 6 and the division unit 13, for example, are implemented on a K1801BM2 microprocessor having built-in multiplication and division functions. Adders 7 and 8, for example, are made on K555IM6 microcircuits. Autonomous voltage inverter 9, for example, is implemented as a digital modulator according to the patent of the Russian Federation No. 2111608, publ. 05/20/98, BI №14, with a power three-phase transistor bridge at the output. As an asynchronous electric motor 9, any squirrel-cage electric motor manufactured by the industry can be used. The actuator 11, for example, may be a table of a boring machine, connected by a lead screw and a coupling to the shaft of an induction motor. Block 12 allocation module can be implemented in the form of a switch composition, controlled by the sign of the input signal, to one information input of which the input signal is supplied directly, and to the other through inverters. The switch 14, for example, can be implemented on chips K555KP13. Block 15 comparison, for example, is performed on the adders K555IM6. As a position sensor 16, for example, a BE 162 photo-optical ruler with a corresponding device for digitizing its output signal can be used.

Следует также отметить, что блок 1 задания параметров, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, блоки 4 и 5 дифференцирования, блок 6 умножения, сумматоры 7 и 8, блок 12 выделения модуля, блок 13 деления, коммутатор 14 и блок 15 сравнения могут быть также выполнены программно на микропроцессорном контроллере.It should also be noted that the parameter setting block 1, the integral controller 2, the proportional controller 3, the differentiation blocks 4 and 5, the multiplication block 6, the adders 7 and 8, the module allocation block 12, the division block 13, the switch 14 and the comparison block 15 can be also performed software on a microprocessor controller.

Следящий электропривод с асинхронным электродвигателем работает следующим образом. В соответствии с величиной задающего сигнала, поступающего с первого выхода блока 1 задания параметров, и сигнала датчика 16 положения интегральный регулятор 2 в совокупности с пропорциональным регулятором 3, блоками 4 и 5 дифференцирования, блоком 6 умножения, сумматорами 7 и 8, блоком 12 выделения модуля, блоком 13 деления, коммутатором 14 и блоком 15 сравнения формируют сигнал на входе автономного инвертора 9 напряжения. Автономный инвертор 8 напряжения преобразует этот сигнал в частоту и амплитуду напряжения на статоре асинхронного электродвигателя 10. При этом вал асинхронного электродвигателя начинает вращаться и приводит в движение исполнительный механизм 11, перемещение которого измеряется датчиком 16 положения. Движение продолжается до тех пор, пока величина сигнала с датчика 16 положения не сравняется с величиной задающего сигнала, поступающего с первого выхода блока 1 задания параметров. Интегральный регулятор 2 компенсирует действие всех помех, охваченных датчиком 16. Пропорциональный регулятор 3, блоки 4 и 5 дифференцирования, блок 6 умножения, сумматоры 7 и 8, блок 12 выделения модуля, блок 13 деления, коммутатор 14 и блок 15 сравнения представляют собой регулятор внутреннего контура и обеспечивают компенсацию основных инерционностей асинхронного электродвигателя 10.Tracking drive with an asynchronous electric motor operates as follows. In accordance with the magnitude of the driving signal from the first output of the parameter setting unit 1 and the signal of the position sensor 16, the integral controller 2 in conjunction with the proportional controller 3, differentiation blocks 4 and 5, multiplication block 6, adders 7 and 8, module allocation unit 12 , division unit 13, switch 14 and comparison unit 15 form a signal at the input of a stand-alone voltage inverter 9. A stand-alone voltage inverter 8 converts this signal to the frequency and amplitude of the voltage at the stator of the induction motor 10. The shaft of the asynchronous motor starts to rotate and drives the actuator 11, the movement of which is measured by the position sensor 16. The movement continues until the value of the signal from the position sensor 16 is not equal to the value of the reference signal from the first output of the unit 1 of the parameter setting. The integral controller 2 compensates for the effects of all the interference covered by the sensor 16. The proportional controller 3, the differentiation blocks 4 and 5, the multiplication unit 6, the adders 7 and 8, the module allocation unit 12, the division unit 13, the switch 14 and the comparison unit 15 are an internal controller circuit and provide compensation for the basic inertia of the induction motor 10.

В общем случае динамические свойства асинхронного электродвигателя описываются системой нелинейных дифференциальных уравнений (см. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. - М.: Машиностроение, 1990. С.194). Но в первом приближении при линеаризации этих уравнений можно получить передаточную функцию асинхронного электродвигателя по отношению, например, к управляющему воздействию - скорости вращения магнитного поля ω0 (см. Стариков А.В. Линеаризованная математическая модель асинхронного электродвигателя как объекта системы частотного управления // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия Физико-математические науки. Выпуск 16, 2002. С.175-180)In the general case, the dynamic properties of an induction motor are described by a system of nonlinear differential equations (see Mikhailov, OP, Automated Electric Drive of Machine Tools and Industrial Robots. - M.: Mashinostroenie, 1990. P.194). But as a first approximation, when linearizing these equations, it is possible to obtain the transfer function of an asynchronous electric motor with respect to, for example, the control action — magnetic field rotation speed ω 0 (see Starikov A.V. Linearized mathematical model of an asynchronous electric motor as an object of a frequency control system // Bulletin Samara State Technical University. Series Physics and Mathematics. Issue 16, 2002. S.175-180)

Figure 00000001
Figure 00000001

где приняты следующие обозначения: ω(р) - изображение скорости вращения вала асинхронного электродвигателя;where the following notation is accepted: ω (p) - image of the rotation speed of the shaft of an induction motor;

Figure 00000002
- коэффициент передачи двигателя по управляющему воздействию;
Figure 00000002
- gear ratio of the engine for the control action;

Figure 00000003
,
Figure 00000004
- электромагнитные постоянные времени цепей статора и ротора; L1 и R1 - индуктивность и активное сопротивление цепи статора;
Figure 00000005
и
Figure 00000006
- приведенные индуктивность и активное сопротивление цепи ротора;
Figure 00000007
; L0 - взаимная индуктивность; ψ1X0, ψ1Y0, ψ2X0 и ψ2Y0 - значения в определенной рабочей точке проекций векторов потокосцеплений статора и ротора в ортогональной системе координат x-y, вращающейся со скоростью магнитного поля;
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- electromagnetic time constants of the stator and rotor circuits; L 1 and R 1 - inductance and resistance of the stator circuit;
Figure 00000005
and
Figure 00000006
- reduced inductance and resistance of the rotor circuit;
Figure 00000007
; L 0 is the mutual inductance; ψ 1X0 , ψ 1Y0 , ψ 2X0 and ψ 2Y0 are the values at the specific working point of the projections of the stator and rotor flux link vectors in the orthogonal coordinate system xy rotating with the speed of the magnetic field;

Figure 00000008
- условное обозначение постоянной времени второго порядка, зависящей от J - приведенного момента инерции ротора; m - числа фаз электродвигателя; ZП - числа пар полюсов и значений проекций потокосцеплений в выбранной рабочей точке.
Figure 00000008
- the symbol of the second-order time constant, depending on J - the reduced moment of inertia of the rotor; m is the number of phases of the electric motor; Z P - the number of pairs of poles and the values of the projections of the flux linkage at the selected operating point.

С изменением частоты вращения магнитного поля ω0 и скорости вращения ω вала асинхронного электродвигателя параметры рабочей точки, а именно проекции векторов потокосцеплений и, следовательно, параметры передаточной функции (1) будут меняться. Тем не менее расчеты показывают, что при любых скоростях ω передаточную функцию (1) можно представить в видеWith a change in the frequency of rotation of the magnetic field ω 0 and the rotation speed ω of the shaft of the induction motor, the parameters of the operating point, namely, the projection of the flux link vectors and, therefore, the parameters of the transfer function (1) will change. Nevertheless, the calculations show that at any speeds ω, the transfer function (1) can be represented as

Figure 00000009
Figure 00000009

где ТФ - постоянная времени форсирующей составляющей; ТА - постоянная времени апериодической составляющей; ТК - постоянная времени колебательной составляющей; ξ - коэффициент демпфирования.where T f - time constant of the boosting component; T A is the time constant of the aperiodic component; T To - the time constant of the oscillatory component; ξ is the damping coefficient.

Выбирая постоянную времени регулятора внутреннего контура по следующему законуChoosing the time constant of the regulator of the internal circuit according to the following law

Figure 00000010
Figure 00000010

можно достичь устойчивой работы следящего электропривода с асинхронным электродвигателем.it is possible to achieve stable operation of the servo-driven electric drive with an asynchronous electric motor.

Расчеты показывают, что постоянная времени ТПД регулятора по выражению (3) должна меняться в зависимости от скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Причем при изменении скорости асинхронного электродвигателя вниз от номинальной до некоторой скорости ωn сумма

Figure 00000011
практически не меняется. При скоростях ниже ωn изменение суммы
Figure 00000012
происходит по закону, близкому к обратно пропорциональному.Calculations show that the time constant T PD of the controller according to expression (3) should change depending on the speed of rotation of the shaft of the induction motor. Moreover, when changing the speed of the induction motor down from the nominal to a certain speed ω n the sum
Figure 00000011
practically does not change. At speeds below ω n, the change in the sum
Figure 00000012
occurs according to a law close to inversely proportional.

Перестройку регулятора осуществляют блок 5 дифференцирования, блок 6 умножения, сумматор 8, блок 12 выделения модуля, блок 13 деления, коммутатор 14 и блок 15 сравнения. Перестройка производится в пределах от нулевой скорости до значения скорости ωn, задаваемого с пятого выхода блока 1 задания параметров. При скоростях вращения больше ωn на вход блока 6 умножения с четвертого выхода блока 1 задания параметров через коммутатор 14 подается некоторое базовое заранее заданное значение постоянной времени ТПД0 регулятора внутреннего контура. Определение ситуаций, когда скорость асинхронного электродвигателя превышает по абсолютной величине значение ωn, и управление коммутатором 14 осуществляет блок 15 сравнения, на входы которого поступают сигналы с блока 12 выделения модуля и с пятого выхода блока 1 задания параметров. При скоростях ниже ωn на вход блока 6 умножения подается значение постоянной времениThe adjustment of the controller is carried out by the differentiation unit 5, the multiplication unit 6, the adder 8, the module allocation unit 12, the division unit 13, the switch 14 and the comparison unit 15. Restructuring is performed in the range from zero speed to the value of speed ω n specified from the fifth output of parameter setting unit 1. When rotation speeds are greater than ω n, the input of the multiplication unit 6 from the fourth output of the parameter setting unit 1 is supplied through the switch 14 with some basic predetermined value of the time constant T PD0 of the internal circuit controller. The determination of situations when the speed of the asynchronous electric motor exceeds the value of ω n in absolute value, and the switch 14 is controlled by the comparison unit 15, the inputs of which receive signals from the module selection unit 12 and from the fifth output of the parameter setting unit 1. At speeds below ω n , the value of the time constant is supplied to the input of the multiplication unit 6

Figure 00000013
Figure 00000013

регулятора внутреннего контура. Здесь величина приращения Δω скорости задается с второго выхода, а произведение ТПД0ω0 - с третьего выхода блока 1 задания параметров. С помощью блока 5 дифференцирования, блока 12 выделения модуля, сумматора 8 и блока 13 деления производится вычисление текущего значения постоянной времени ТПД регулятора внутреннего контура. Величина Δω вводится в рассмотрение с целью ограничения на определенном уровне максимального значения постоянной времени ТПД. В результате динамику следящего электропривода с асинхронным электродвигателем во всех режимах работы можно приближенно описать передаточной функцией с переменными параметрамиregulator of the internal circuit. Here, the magnitude of the increment Δω of the speed is set from the second output, and the product T PD0 ω 0 from the third output of unit 1 of the parameter setting. Using the differentiation unit 5, the module allocation unit 12, the adder 8 and the division unit 13, the current value of the time constant T PD of the internal loop controller is calculated. The value Δω is introduced in order to limit at a certain level the maximum value of the time constant T PD . As a result, the dynamics of a servo drive with an induction motor in all operating modes can be approximately described by a transfer function with variable parameters

Figure 00000014
Figure 00000014

где x(p) - изображение выходной координаты следящего электропривода; xЗ(p) - изображение задающего сигнала; kДП - коэффициент передачи датчика положения; ТИ - постоянная времени интегрального регулятора; k=kПДkСПkДУkИМkДП - коэффициент передачи внутреннего контура следящего электропривода; kПД - коэффициент передачи пропорционального регулятора; kСП - коэффициент передачи силового преобразователя (автономного инвертора напряжения); kИМ - коэффициент передачи исполнительного механизма.where x (p) is the image of the output coordinate of the tracking electric drive; x З (p) - image of the driving signal; k DP - transfer coefficient of the position sensor; T And - the time constant of the integral controller; k = k ПД k СП k ДУ k ИМ k ДП - transfer coefficient of the inner loop of the servo drive; k PD - transfer coefficient of the proportional controller; k SP - transmission coefficient of the power converter (autonomous voltage inverter); k IM - gear ratio of the actuator.

Подбор соответствующих значений постоянной времени ТИ интегрального регулятора и коэффициента kПД передачи пропорционального регулятора позволяет настроить следящий электропривод с асинхронным электродвигателем на работу с высокой точностью и быстродействием.The selection of the corresponding values of the time constant T AND of the integral controller and the transmission coefficient k PD of the proportional controller allows you to configure the servo drive with an asynchronous motor to work with high accuracy and speed.

Таким образом, предлагаемый электропривод с асинхронным электродвигателем позволяет обеспечить режимы позиционирования и слежения за заданной координатой перемещения исполнительного механизма с высоким быстродействием и точностью, определяемой дискретностью и точностью датчика положения.Thus, the proposed electric drive with an asynchronous motor allows you to provide positioning and tracking modes for a given coordinate of the movement of the actuator with high speed and accuracy, determined by the discreteness and accuracy of the position sensor.

Claims (1)

Следящий электропривод с асинхронным электродвигателем, содержащий блок задания параметров, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, блок дифференцирования, блок умножения, первый и второй сумматоры, автономный инвертор напряжения, асинхронный электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик положения, блок выделения модуля, блок деления, коммутатор и блок сравнения, причем первый выход блока задания параметров соединен с первым входом интегрального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора, выход пропорционального регулятора соединен с входом блока дифференцирования и первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом автономного инвертора напряжения, выход блока дифференцирования соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход блока выделения модуля соединен с первыми входами блока сравнения и второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй выход блока задания параметров соединен с вторым входом второго сумматора, третий выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом коммутатора, четвертый выход блока задания параметров соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, пятый выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, выход автономного инвертора напряжения соединен с асинхронным электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с вторыми входами интегрального и пропорционального регуляторов, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен вторым блоком дифференцирования, причем выход датчика положения соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с входом блока выделения модуля. A servo drive with an asynchronous electric motor, comprising a parameter setting unit, an integral controller, a proportional controller, a differentiation unit, a multiplication unit, first and second adders, a stand-alone voltage inverter, an asynchronous electric motor with an actuator, a position sensor, a module selection unit, a division unit, a switch and a comparison unit, the first output of the parameter setting unit being connected to the first input of the integral controller, the output of which is connected to the first input in proportion of the regulator, the output of the proportional controller is connected to the input of the differentiation unit and the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the autonomous voltage inverter, the output of the differentiation unit is connected to the first input of the multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, the output of the module selection unit is connected with the first inputs of the comparison unit and the second adder, the output of which is connected to the first input of the division unit, the second output of the parameter setting unit is connected to the second input of w of the adder, the third output of the parameter setting block is connected to the second input of the division block, the output of which is connected to the first input of the switch, the fourth output of the parameter setting block is connected to the second input of the switch, the output of which is connected to the second input of the multiplication block, the fifth output of the parameter setting block is connected to the second input of the comparison unit, the output of which is connected to the third input of the switch, the output of the autonomous voltage inverter is connected to an asynchronous electric motor kinematically connected with the executive a mechanism equipped with a position sensor, the output of which is connected to the second inputs of the integral and proportional controllers, characterized in that it is additionally equipped with a second differentiation unit, the output of the position sensor being connected to the input of the differentiation unit, the output of which is connected to the input of the module selection unit.
RU2006121020/09A 2006-06-13 2006-06-13 Servo drive with asynchronous motor RU2358382C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121020/09A RU2358382C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Servo drive with asynchronous motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121020/09A RU2358382C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Servo drive with asynchronous motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006121020A RU2006121020A (en) 2008-01-10
RU2358382C2 true RU2358382C2 (en) 2009-06-10

Family

ID=39019514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121020/09A RU2358382C2 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Servo drive with asynchronous motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2358382C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489798C1 (en) * 2012-03-07 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive
RU2580823C2 (en) * 2014-05-27 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive with asynchronous actuating motor
RU2621716C2 (en) * 2015-10-21 2017-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Follow-up drive with induction actuating motor
RU2695804C1 (en) * 2018-02-07 2019-07-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Servo electric drive with synchronous actuating engine
RU2800527C1 (en) * 2022-09-26 2023-07-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Servo steering drive

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489798C1 (en) * 2012-03-07 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive
RU2580823C2 (en) * 2014-05-27 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Servo drive with asynchronous actuating motor
RU2621716C2 (en) * 2015-10-21 2017-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Follow-up drive with induction actuating motor
RU2695804C1 (en) * 2018-02-07 2019-07-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Servo electric drive with synchronous actuating engine
RU2800527C1 (en) * 2022-09-26 2023-07-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Servo steering drive

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006121020A (en) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Theory and application of a combined feedback–feedforward control and disturbance observer in linear motor drive wire-EDM machines
Brock et al. New approaches to selected problems of precise speed and position control of drives
RU2358382C2 (en) Servo drive with asynchronous motor
Shieh et al. Robust output tracking control of a linear brushless DC motor with time-varying disturbances
RU2313894C1 (en) Frequency-regulated asynchronous electric motor
Awaze Four quadrant operation of BLDC motor in MATLAB/SIMULINK
MIKHOV et al. Modeling and performance analysis of a spindle electric drive with adaptive speed control
Uddin et al. Fuzzy logic based position control of permanent magnet synchronous motor
Serkies et al. Predictive control of the two-mass drive with an induction motor for a wide speed range
Darie et al. Speed control of the direct current servomotor and the stepper motor with Arduino UNO platform
Bu et al. A robust position control system based on load force observer for rotlin machine
RU2489798C1 (en) Servo drive
RU2580823C2 (en) Servo drive with asynchronous actuating motor
RU2621716C2 (en) Follow-up drive with induction actuating motor
Ignatev et al. Torque ripple reduction of permanent magnet synchronous motor using proportional-integral-resonant controller with delay of control response compensation
RU2695804C1 (en) Servo electric drive with synchronous actuating engine
Devanshu et al. DSP based feedback linearization control of vector controlled induction motor drive
Yoo et al. Identification of mechanical parameters for position-controlled servo systems using sinusoidal commands
Ponomarev Control of permanent magnet linear synchronous motor in motion control applications
Laptev et al. Direct sliding mode current control of feed drives
RU2834010C1 (en) Control system of electric drive converter with adjustable speed with synchronous brushless motor on permanent magnets
Selezneva Modeling and synthesis of tracking control for the belt drive system
Ebrahimirad et al. Speed control of PM synchronous motors: Comparison of sliding mode and PI controllers
VAEZ et al. PERMANENT MAGNET DE MOTOR SLIDING MODE CONTROL SYSTEM
Ferrah et al. Sensorless speed and position estimation in a stepper motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090614