Адаптивный следящий электропривод
Изобретение относится к управлению электроприводами и может быть использовано в случаях, когда магнитный поток двигателя и момент инерции электропривода переменны , в частности, в приводе роботов. Целью изобретения является повышение точности электропривода. Электропривод содержит элементы сравнения 1, 3, 6, 19, 23, регуляторы положения 2 и тока 7, управляемый преобразователь 8, электродвигатель 9, датчики тока 10, скорости 11, положения 12, масштабный блок 4, блоки умножения 5, 13, 16, 20, 21, 24, 25, интеграторы 15, 22, 26, сумматор 17, апериодическое звено 18, блок деления 14. Электропривод повышает качество стабилизации скорости и снижает ошибку слежения за счет повышения адекватности идентификации параметров электропривода и введения адаптивной интегральной части в регулятор скорости. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gi) 4 G 05 В 11/Ol
ЗйЕ063ИЯ
:.1 (.. Д:: 1 - Щй1ИНМ
Г Б. Ла; Er. À
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТ0РСН0МУ СВИД ."ТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM
ПРИ ГКНТ.СССР (21) 4367288/24-24 (22) 25,01.88 (46) 15.08.89. Бюл, ll 30 (71) Днепропетровский горный инсти,тут им. Артема (72) С.М.Довгань, Н.Н,Казачковский и А.А.Мусиенко (53) 62.50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 1004964, кл. G 05 В 11/01, 1981, Баварии А.В, и др. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982, с. 311, рис. 9-8. (54) АДАПТИВНЫЙ СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к управлению электроприводами и может быть использовано в случаях, когда магнитный поток двигателя и момент инерции
ÄÄSUÄÄ 1500991 А1 электропривода переменны, B частности в приводе роботов. Целью изобретения является повышение точности электропривода. Электропривод содержит элементы 1,3,6,19,23 сравнения, регуляторы положения 2 и тока 7,управляемый преобразователь З,электродвигатель 9, датчики тока 10, скорости 11, положения 12, масштабный блок 4, блоки умножения 5 13 16,20, 21,24,25, интеграторы 15,22,26,сумматор 17, апериодическое звено 18,блок деления 14. Электропривод повышает качество стабилизации скорости и снижает ошибку слежения за счет повышения адекватности идентификации параметров электропривода и введения адаптивной интегральной части в регулятор скорости. 1 ил.
v,(р, ) = †-р1
= С 9 — — — > (р) ,у +) т
Сдф — — -ч(р) ,т -т р + )jJ (3) 30
40 (2) .1500991
Изобретение относится к области управления электроприводами и может быть использовано в случаях, когда магнитный поток двигателя и момент инерции привода переменны.
Известен следящий электропривод с переменным моментом инерции,состоящий из регуляторов положения и тока, адаптивного регулятора скорости, представляющего собой последовательное соединение динамического звена и блока умножения, а также преобразователя, двигателя, редуктора,датчиков тока, скорости и положения адаптивного наблюдателя момента инерции, состоящего из интегратора, сумматора и второго блока умножения.
Структура адаптивного регулятора скорости и наблюдателя момента инер- 20 ции у прототипа синтезированы в предположении, что поведение механической части электропривода описывается уравнением движения бсср 25 (i — i )С 1 = Z — —— д (1) где i i — полный и статический токи двигателя, Cg — коэффициент; — магнитный поток;
J — текущий момент инерции электропривода; (д — частота вращения.
Однако это уравнение справедливо лишь при постоянном моменте инерции.
Прн переменном моменте инерции.в соответствии с законом сохранения количества движения (- i )С.Ч = — — --(Ы)
ЙЫ с о дт, da az
3 at . у
В силу неадекватности уравнения (1) кснтур адаптации, построенный на его основе, не может обеспечить достаточную ипвариантность электропривода к изменению момента инерции.
Целью изобретения является повышЕние точности электропривода.
На чертеже приведена блок-схема электропривода.
Адаптивный следящий электропривод содержит элемент 1 сравнения, регуля-55 тор 2 положения, элемент 3 сравнения, масштабный блок 4, блок 5 умножения, элемент 6 сравнения, регулятор 7 тока, управляемый преобразователь S, электродвигатель 9 с датчиками — тока О, скорости 11, положения 12, блок 13 умножения, блок 14 деления, интегратор 5, блок 16 умножения,сумматор 17, апериодическое звено 18, элемент 19 сравнения, блоки 20,21 умножения, интегратор 22, элемент 23 сравнения, блок 24 умножения, блок
25 умножения, интегратор 26.Блоки
4,5,25,26 образуют адаптивный пропорционально-интегральный регулятор 27 скорости, а блоки 13 — 24 — адаптивный наблюдатель переменных параметров объекта 28 управления.
С учетом уравнения (2) передаточная функция объекта управления контура скорости равна где U+ (р) — изображение по Лапласу выходного напряжения регулятора скорости; „(р) =
= К /(Т р + 1) — передаточная функция замкнутого контура тока;
K, T - коэффициент передачи и эквивалентная постоянная времени замкнутого контура тока.
Из выражения (3) следует, что передаточная функция адаптивного регулятора скорости из условий инвариантности к изменению параметров объекта управления должна быть равна
1 рс (W t) = — — — (1р +
Сд9К т
Z/СЭ 9 аеттр встткт
Z/С Р всТтКт где а — настроечный коэффициент.
Таким образом, адалтивный регулятор скорости должен быть пропорционально"интегральным, причем коэффициент передачи пропорционального канала должен быть пропорционален отношению Ю/СР, а выходной сигнал интег5 150099 вуальной части должен быть умножен на ,т/0 Р.
Вторым следствием выражения (3) является то, что при переменных моменте инерции и магнитном потоке идентификации подлежат дна параметра объекта управления: один — н числителе (C> Ð/Т) и один — в знаменателе (J/J) его передаточной функции,При этом оценка скорости и идентифицируемых параметров осуществляется в наблюдателе в соответствии с выражения-. ми: н»»я устанавливаются сигналы,пропорциональные новым з»»аче»»»»вь»,Т, Г т и
/ Т7
J/Сф». При этом суммарньп» коэффициент усиления контура скорости восстанавлинается на прежнем уровне и качество регулирования скорости остается неизменным, Электропринод улучшает качество адаптации регулятора скорости к изменению момента инерции и магнитного потока, что приводит к снижению колебаний скорости и ошибки слежения, n n, л Ъ + ау (д = р+ я
n .g cp г л ь = (- — ) = p ) (- ы )а ; а = а + A = (и(и -r3)a;., где Ч(, g, p — параметры наблюдателя, определяющие динамику процесса идентификации;
Л .п а = — (J /.Т)
Для обеспечения условий адекватности иде»»тификац»»» и инвариантности к изменению параметров в состав регулятора 27 скорости введен адаптивный интегральный канал, включающий интегратор 26 и блок 25 умножения, а наблюдатель 28 дополнен блоком 21 умножения н канале оценки скол, рости, каналом оценки параметра а состояпум из блока 20 умножения и интегратора 22.
Элемент 23 сравнения и блок 24 умножеш»я предназначены для формиронания адаптируюшего сигнала,пропорционального величине J/С Я для интегральной части регулятора 27 скорости.
Электропривод работает следуюпв»м образом.
При изменении момента инерции и магнитного потока изменяется скорость электропривода и появляется рассогласонание на выходе элемент 19 сравнения, Это приводит к появлению сигналон на выходе блоков 16 и 20 умножения, а затем на выходе интеграторов 15 и 22. Это изменение продолжается до тех пор, пока не будет восстановлено равновесие между действительной скоростью и ее оценкой иа выходе апериодического звена 18, После окончания этого процесса на выходе блока 14 деления и блока 24 умноже15
Формула из обретения
Адаптивный следящий электропривод, содержащий перньп» элемент сравнения, первый вход которого подключен к входу задания положения электропривода, а выход — к входу регулятора положения, подключенного выходом к первому входу второго элемента сравнения, выход которо» о соединен с входом масштабного блока,подключенного выходом к входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом третьего элемента сравнения, подключенного выходом через регулятор тока к нходу управляемого преобразователя, ныход которого соединен с входом электродвигателя, который содержит датчик тока, датчик скорости и датчик полоЗ5 жения, причем выход датчика положения соединен с вторым входом первого элемента сравнения, а выход датчика
1 скорости соединен с вторым входом
40 второго элемента сравнения и с первым входом четвертого элемента сравнения, подключенного вторым входом к выходу апериодического звена, вход которого соединен с выходом суммато" ра, подключенного первым входом к выходу второго блока умножения,первый вход которого соединен с выходом датчика тока, с вторым входом третьего элемента сравнения и с пер-. вым входом третьего блока умножения, 50 второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента сравнения, а выход — к входу первого интегратора, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения и с входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с источником единичного сигнала, а выход — с вторым входом первого блока умноже1500991
Составитель R.Власов
Техред М. Ходанич
Ъ
Редактор А Маковская
Заказ 4865/42
ВНИИПИ Государственного
113035, Корректор T.Ìàëåö
Тираж 788 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д.-4/5
I 6
Производственно-издательский комбинат,"Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности электропривода, в него введены четвертый, пятый, шестой и седьмой бло5 ки умножения, пятый элемент сравнения, второй и третий интеграторы,причем выход датчика скорости соединен с первым входом пятого блока умнежения и с первым входом четвертого 10 блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого элЕмента сравнения, а выход — к входу второго интегратора, подключенноГО выхОДОм к втОРОМУ вхОДу пятОГО 15 блока умножения, выход которого соеI динен с вторым входом сумматора,выход второго интегратора подключен к первому входу пятого элемента сравнения, второй вход которого соединен, с входом задания постоянного коэффициента, а выход — с первым входом шестого блока деления, второй вход которого подключен к выходу блока деления, а выход — к первому входу седьмого блока умножения, подключенного выходом к третьему входу третьего элемента сравнения, а вторым входом — к выходу третьего интегратора, вход которого подключен к выходу второго элемента сравнения.
