Электропривод постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике и может быть .использовано в регулируемых , электроприводах постоянного тока, применяемых в металлургии , машиностроении, химической и текстильной промьшшенности. Целью изобретения является повышение качества регулиро вания при действии параметрических и внешних возмущений. Устройство содержит измеритель 12 ошибки оценки, выход которого подключен к дополнительному входу первого сумматора . Выход релейного элемента 3 подключен к входу фильтра 9 идентификатора 8 состояния. В данном устройствеg благодаря организации скользящего режима и использованию информации с идентификатора обеспечивается малая чувствительность к параметрическим и внешним возмущениям. I ил. . СЛ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (511 4 Н 02 Р 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4239926/24-07 (22) 04.03,87 (46) 07,10,88. Бюл. 11 37 (7i) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектноконструкторского института по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) С,А, Анисимов, В.М. Королев, В.А. Уткин, Н,В. Фалеева и Е.Н. Харитонов (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1136289, кл. Н 02 Р 5/06, 1985, Анисимов С.А. и др. Разрывное управление тиристорным преобразователем электропривода постоянного тока.
Тезисы докладов TTT Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы преобразовательной техники", Киев, 1983, ч. 3, с. 206-209.
„„80„„142 268 А 1 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть .использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока, применяемых в металлургии, машиностроении, химической и текстильной промьппленности. Целью изобретения является повьппение качества регулирования при действии параметрических и внешних возмущений, Устройство содержит измеритель 12 ошибки оценки, выход которого подключен к дополнительному входу первого сумматора. Выход релейного элемента 3 подключен к входу фильтра 9 идентификатора 8 состояния. В данном устройстве Д благодаря органиэации скользящего режима и использованию информации с идентификатора обеспечивается малая чувствительность к параметрическим и внешним возмущениям. I ил.
1429268
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.
Цель изобретения — повъппение каче5 ства регулирования при действии параметрических и внешних возмущений, На чертеже приведена схема электропривода, Электропривод постоянного тока с одержит последовательно включенные
< з адатчик 1 скорости, первый сумматор релейный элемент 3, первый интегатор 4, тиристорный преобразователь электродвигатель 6 постоянного то- 15 а, механически связанный с электровигателем 6 датчик 7 скорости, и ентификатор 8 состояния в виде по-. ледовательно включенных фильтра 9, торого сумматора 10, второго интег- 2д» оратора 11,измерителя 12 ошибки оценР и и третьего интегратора 13.
Токовый, скоростной и моментные выходы идентификатора 8 состояния соединены с соответствующими входами 25 первого сумматора 2. Выход измерителя 12 ошибки оценки подключен к дополнительному входу первого сумматора 2, а выход релейного элемента 3 соединен с входом фильтра 9 инденти- 3р фикатора 8 состояния °
Выход измерителя 12 ошибки оценки подключен к входам фильтра 9, сумматора 10 интегратора 13, сумматора 2, Р а выходы интеграторов 11 и 13 — соот- 35 ветственнб к входам фильтра 9 и второго сумматора 10, Входы идентификатора 8, а именно фильтра 9 и измерителя 12 ошибки оценки, подсоединены соответственно к выходам релейного 40 элемента 3 и датчика 7 скорости. Выходы идентификатора 8, а именно фильтра 9, интегратора 11, измерителя 12 ошибки оценки и интегратора 13, подключены также к входам суммато- 45 ра 2, Выходы фильтра 9, второго 11 и третьего 13 интеграторов являются соответственно токовым, скоростным и моментным выходами идентификатора
8 состояния, Электропривод работает следующим образом.
Сумматор 2 формирует входной сигнал релейного элемента 3 на основе
55 информации о текущем состоянии объекта и заданного качества переходного процесса согласно уравнению
S=C (n,-à) + — (а,-В =С (а,-а)—
1 — К вЂ” Еf+ — М- — U (1)
Т Я с К и
»с где 2 — заданное значение скорости
7 электродвигателя; ,Я,Й вЂ . оценки тока I,,скорости 52 и момента М сопротивления электродвигателя 6; — выходное напряжение измеЯ рителя 12 ошибки оценки;
I< — суммарный момент инерции на валу электродвигателя;
К вЂ” коэффициент передачи дат)с чика 7 скорости;
С,С,K — - постоянные коэффициентъР
S — функция переключения.
Релейный элемент 3 при выполнении условия существования скользящего режима
Я S--0 (2) работает в режиме высокочастотных переключений (скользящий режим), Алгоритм функционирования релейного элемента 3 соответствует уравнению
U U,ssiignnS, (3) где U=const, °
Первый интегратор 4 предназначен для формирования среднего значения разрывного сигнала релейного элемента 3 соответственно уравнению (4)
< где Т< - постоянная интегрирования, U — входное напряжение преобра х зователя 5; — выходное напряжение релейного элемента 3, Работа электродвигателя 6 описывается системой уравнений
Л = — (С„Т -М,), (6)
Тиристорный преобразователь 5 и электродвигатель б представляют собой объект регулирования, Для реализации алгоритма управления в соответствии с (1) в предлагаеМоМ электроприводе используются вместо Т, Q,14. соответствующие оценки с
Т 5 М получаемые с идентификато< в < э ра 8. В основу построения идентификатора 8 положены уравнения (5) и,(6).
При этом в уравнении (5) пренебрегают инерционностью преобразователя 5 и предполагают, что изменение момента
1429268 сопротивления нагрузки происходит весьма медленно и приближенно удовлетворяет уравнению
V, =О. (7)
В результате синтеза идентификатора 8 по уравнениям (5)-(7) получают следующую систему уравнений идентификатора:
i =- — I + - - U — 5+1,Ê,(a-В;
Т I q 1 (8) а = (С I — М )+1гK>ñ(a — б) (9) - 1 с ((10) где 1,,1, 1Э вЂ” заданные постоянные 15 коэффициенты обратной связи, обеспечивающие желаемый темп затухания ошибки оценки Uo=U -U на выходе измерителя 12.
Эти коэффициенты выбирают таким 2д образом, чтобы процессы в системе протекали быстрее.(например, на порядок) чем процессы. в объекте, и чтобы при этом обеспечивалась фильтрация помех, содержащихся во входных сигна- 25 лах индентификатора 8, Таким образом, идентификатор 8 представляет собой динамическую систему с обратной связью, которая на основе сигналов U,1! восстанавливает величины I,G,M 30 в виде их оценок 1„, 1,М и эа счет с связей no U с выхода релейного элемента 3 на Зход индентификатора 8 и по 11,Т, Q,,M с его выходов на входы сумматора 2 позволяет организовать устойчивый скользящий режим в контуре управления — сумматор, релейный элемент, идентификатор, не затрагивая объект регулирования °
Сигнал заданного значения скорос- О ти U, соответствующий установившемуся режиму, при кдтором 0=6 = <, поступает на первый вход первого сумматора 2, где суммируется с сигналами I<,52,М,О,п, поступающими с вы- 45 ходов идентификатора 8, При соответствии параметров индентификатора 8 параметрам объекта сигналы оценок I>, Р,Мс всегда соответствуют фактическому значению переменных объекта I>, Q,,M и U =О, При малейшем отклонении параметров идентификатора от параметров объекта возникает сигнал ошибки оценки И,который согласно (8)-(10) в качестве сигнала обратной связи пос-55 тупает на входы фильтра 9, сумматора
10 и интегратора 13, В результате этого в идентификаторе 8 протекает процесс уменьшения U до нуля с динамикой, определенной выбором масштабных коэффициентов 1„ .1,,1, Поскольку ди- . намические процессы в идентификаторе, синтезированном по (5)-(7), протекают значительно быстрее, чем соответствующие процессы в объекте, то в первом приближении можно считать, что сигналы Т, Sl,M всегда соответствуют фактическим и ошибка U =0, При суммировании сигналов с выходов идентификатора 8 с напряжением . согласно (1)
2 сигнал на выходе сумматора 2 всегда стремится к нулю, На выходе релейного элемента 3, при выполнении условия (2), возникает режим высокочастотных переключений, а на выходе интегратора 4 и тиристорного преобразователя 5 устанавливается такое значение напряжений U „,U, при котором скорость вращения двигателя 6 равна заданной
Р =-Р =O. =const.
При изменении задающего сигнала например его увеличении, сигнал
S на выходе сумматора 2 становится больше нуля ($ 0), в результате увеличиваются напряжения U,U „,U на выходах релейного элемента 3, интегратора 4, тнристорного преобразователя 5, и, как следствие, возрастает угловая скорость вращения Л. электродвигателя 6 до заданной. Вместе с ростом угловой скорости двигателя 6 происходит синхронное увеличение ее оценки б на выходе идентификатора 8 (при равенстве параметров идентификатора и объекта), поскольку напряжение с выхода релейного элемента 3 поступает также на вход идентификатора 8, В результате сигнал на выходе измерителя 11 ошибки оценки равен нулю. Увеличение сигнала оценки скорости, поступающего на вход сумматора 2, вызывает уменьшение сигнала S, т,е, согласно (I)S +О, При $ 0 процесс происходит аналогично, однако характер изменения сигналов соответствует $ -О (отрицательная величина стремится к нулю, уменьшаясь по абсолютной величине). При выполнении условия существования скользящего режима (2) в системе: сумматор 2 — релейный элемент 3 — идентификатор 8 возникает режим высокочастотных переключений, при котором согласно (1) $=0, Решение уравнения (1) определяет ха" рактер преходного процесса изменения ошибки по скорости, т,е. качество регулирования
1429268 6
Формула изобретения
X(t)-Х61 (11) где X= Q-0
gl
Х„-(Q - Р ), - величина ошибки в момент возникновеСоставитель В. Трофименко
Техред А.Кравчук Корректор М, Шароши
Редактор А. Козориз
Заказ 5140/53 Тираж 584 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ния скользящего режима.
Отсюда следует, что предлагаемый электропривод обеспечивает монотонный характер переходного процесга с заданной постоянной времени Т, которая зависит не от параметров объекта, . а лишь от коэффициента С, который может быть задан в соответствии сжелаемым критерием качества регулирования, В итоге в установившемся режиме получают Q = Q.= A.. Условие существования скользящего режима (2) выполняется путем выбора величины модуля ,напряжения релейного элемента 3, Таким образом, благодаря организации в системе скользящего режима и использованию в качестве информации о состоянии объекта сбответствующих оценок идентификатора обеспечивается малая чувствительность к параметрическим и внешним возмущениям, Электропривод постоянного тока, 5 содержащий последовательно включенные задатчик скорости, первый сумматор релейный элемент, первый интегратор, тиристорный преобразбватель, выход которого подключен,к якорной
10 обмотке электродвигателя, датчик скорости электродвигателя, механически связанный с электродвигателем, и идентификатор состояния в виде последовательно включенных фильтра, второго сумматора, второго интегратора, измерителя ошибки оценки, третьего интегратора, причем токовый, скоростной и моментный выходы идентификатора состояния соединены с соответствующи20 ми входами первого сумматора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества регулирования при действии параметрических и внешних возмущений, выход измерителя
25 ошибки оценки подключен к дополнительному входу первого сумматора, а выход релейного элемента — к входу фильтра идентификатора состояния.
