RU2605946C1 - Система адаптивного управления электродвигателем - Google Patents
Система адаптивного управления электродвигателем 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
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического управления нестационарными объектами - системах адаптивного управления электроприводом. Технический результат заключается в повышении точности и запасов устойчивости по амплитуде и фазе системы управления электродвигателем при действии на него координатно-параметрических помех. 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. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления, а именно к адаптивным системам управления электродвигателем.
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].
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.
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.
Система управления электродвигателем изображена на чертеже, на котором приняты следующие обозначения:
1 - ассоциативная память,
2 - третий усилитель,
3 - первый блок умножения,
4 - четвертый усилитель,
5 - дифференциатор,
6 - второй блок умножения,
7 - второй сумматор,
8 - электродвигатель,
9 - первый усилитель,
10 - интегратор,
11 - второй усилитель,
12 - цифровой датчик угловой скорости,
13 - четвертый сумматор,
14 - второй блок определения модуля,
15 - первый блок задержки,
16 - пятый сумматор,
17 - третий блок определения модуля,
18 - второй блок задержки,
19 - третий сумматор,
20 - первый блок определения модуля,
21 - первый сумматор,
22 - задатчик входного сигнала,
23 - цифро-аналоговый преобразователь,
24 - ПИД-регулятор (с подстраиваемыми параметрами),
Мн - аддитивная помеха, F(t) - мультиактивная помеха.
Функционирует система следующим образом.
С выхода задатчика входного сигнала 22 поступает на вход ПИД-регулятора 24 сигнал задания g(t) адаптивной системы управления.
Далее сигнал управления U(t) с выхода ПИД-регулятора 24 через цифро-аналоговый преобразователь 23 поступает на вход электродвигателя 8.
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.
Пропорциональная (П) составляющая ПИД-регулятора 24 формируется последовательным соединением третьего усилителя 2, первого блока умножения 3 и второго сумматора 7.
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.
На электродвигатель 8 в процессе функционирования действует мультипликативная помеха F(t) и аддитивная помеха Мн в виде изменяющегося момента нагрузки.
Мультипликативная помеха F(t) изменяет коэффициенты дифференциального уравнения, описывающего работу электродвигателя 8, а аддитивная - непосредственно действует на выходную величину угловой скорости ω(t).
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.
Для этого в ассоциативной памяти 1 записана гиперповерхность в соответствии с формулой
где τ - период квантования, Тм, Тэ - электромеханическая и электрическая постоянные времени электродвигателя 8 соответственно.
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.
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.
где n - номер шага квантования.
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.
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 вид
где Тж - желаемая постоянная времени, a s - оператор Лапласа.
В этом случае переходные процессы в системе будут устойчивыми, без перерегулирования и с заданным временем регулирования tрег=5Тж.
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.
Эти соображения приводят к тому, что коэффициенты kи, kд[n] и kп[n] будут вычисляться в соответствии с уравнениями (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.
Для предварительного заполнения ассоциативной памяти 1 выберем следующие диапазоны изменения целочисленных значений
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 8
где k - статический коэффициент передачи электродвигателя.
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 равны
Изобретательский уровень предложенного технического решения подтверждается отличительной частью формулы изобретения.
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.
Литература
1. П.Д. Крутько. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Цикл лекций: Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2004, с. 167 (прототип).
2. Интеллектуальные системы автоматического управления / под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина. - М.: Физматлит, 2001, стр. 221.
Claims (1)
- Система адаптивного управления электродвигателем, содержащая последовательно соединенные электродвигатель, цифровой датчик угловой скорости и последовательно соединенные задатчик входного сигнала, первый сумматор, первый усилитель, интегратор и второй сумматор, отличающаяся тем, что она 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015134935A RU2605946C1 (ru) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Система адаптивного управления электродвигателем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015134935A RU2605946C1 (ru) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Система адаптивного управления электродвигателем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2605946C1 true RU2605946C1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015134935A RU2605946C1 (ru) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Система адаптивного управления электродвигателем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2605946C1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2401622A1 (de) * | 1973-03-05 | 1974-09-12 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Adaptiver regler mit veraenderlicher struktur |
| EP0180669A1 (en) * | 1983-08-15 | 1986-05-14 | Pneumo Abex Corporation | Adaptive control system |
| RU2071105C1 (ru) * | 1988-07-12 | 1996-12-27 | Белорусский государственный университет | Следящая система |
| WO1997012300A1 (en) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Boiquaye William J N O | Adaptive control process and system |
| RU30443U1 (ru) * | 2002-12-23 | 2003-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Автоматизированная система настройки микропроцессорных регуляторов асинхронного электропривода |
| RU2210170C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-08-10 | Государственное учреждение Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Адаптивная система управления с переменной структурой |
| 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/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2401622A1 (de) * | 1973-03-05 | 1974-09-12 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Adaptiver regler mit veraenderlicher struktur |
| EP0180669A1 (en) * | 1983-08-15 | 1986-05-14 | Pneumo Abex Corporation | Adaptive control system |
| RU2071105C1 (ru) * | 1988-07-12 | 1996-12-27 | Белорусский государственный университет | Следящая система |
| WO1997012300A1 (en) * | 1995-09-26 | 1997-04-03 | Boiquaye William J N O | Adaptive control process and system |
| RU2210170C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-08-10 | Государственное учреждение Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Адаптивная система управления с переменной структурой |
| RU30443U1 (ru) * | 2002-12-23 | 2003-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет | Автоматизированная система настройки микропроцессорных регуляторов асинхронного электропривода |
| 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 |
|---|---|---|
| CN101546173B (zh) | 用于对系统进行控制的装置及方法 | |
| CN104252134B (zh) | 基于扩张状态观测器的电机伺服系统自适应鲁棒位置控制方法 | |
| CN101454969B (zh) | 伺服控制装置 | |
| CN105159077B (zh) | 直驱电机系统干扰补偿的有限时间连续滑模控制方法 | |
| CN104977949B (zh) | 用于调节马达转速的方法 | |
| CN104656556B (zh) | 一种基于参考模型自适应的惯量比调节方法 | |
| JP2011257205A (ja) | ダイナモメータシステムの軸トルク制御装置 | |
| RU2018109104A (ru) | Система управления регулируемым параметром | |
| CN104730922A (zh) | 基于扩张状态观测器的伺服系统线性反馈控制和极点配置确定参数方法 | |
| KR101721777B1 (ko) | 확장형 외란 관측기를 이용하여 1차 시스템을 제어하는 방법 및 장치 | |
| RU2605946C1 (ru) | Система адаптивного управления электродвигателем | |
| KR20190087490A (ko) | 지연 보상기의 필터의 설계 방법, 및 그것을 이용한 피드백 제어 방법, 모터 제어 장치 | |
| RU2428735C1 (ru) | Устройство для автоматического управления электромеханической системой | |
| CN109358605A (zh) | 基于六阶b-样条小波神经网络的控制系统校正方法 | |
| Mallick et al. | Performance study of different model reference adaptive control techniques applied to a dc motor for speed control | |
| JP2850075B2 (ja) | 可変構造制御方法 | |
| Li et al. | High precision position control of voice coil motor based on single neuron PID | |
| RU2446552C2 (ru) | Устройство для автоматического управления электромеханической системой с вязкоупругой кинематической связью | |
| 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 | |
| CN108233922A (zh) | 振动台反馈信号分频段移相系统 | |
| RU202917U1 (ru) | Устройство для нелинейной коррекции в электромеханических системах | |
| JP2003271246A (ja) | 速度制御装置 | |
| RU2622183C2 (ru) | Быстродействующий адаптивный регулятор частоты вращения электродвигателя | |
| RU124407U1 (ru) | КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ НЕЛИНЕЙНЫМ ОБЪЕКТОМ n-ГО ПОРЯДКА |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200820 |