Способ и система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя и транспортное средство

Авторы патента:


Способ и система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя и транспортное средство
Способ и система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя и транспортное средство
Способ и система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя и транспортное средство
H02P23/00 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление
B60L2260/42 - Электрооборудование транспортных средств с электротягой; магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств; электродинамические тормозные системы для транспортных средств вообще (электромеханические сцепные устройства транспортных средств B60D 1/62; электрические отопительные устройства для транспортных средств B60H; расположение или монтаж электрических силовых установок B60K 1/00; расположение или монтаж трансмиссий с электрической передачей на транспортных средствах B60K 17/12,B60K 17/14; приводы вспомогательных устройств для транспортных средств B60K 25/00 ; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средств вообще B60Q; система управления тормозами транспортных средств

Владельцы патента RU 2689068:

БОРГВАРД ТРЕЙДМАРК ХОЛДИНГС ГМБХ (DE)

Группа изобретений относится к управлению двигателями переменного тока. Способ динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя заключается в следующем. Вводят опорный ток в систему управления электродвигателем, собирают ток обратной связи от системы управления и получают ошибку управления в соответствии с опорным током и током обратной связи. Вычисляют верхний и нижний пределы интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи. Выполняют ПИ-вычисление для системы управления в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления. Выполняют компенсацию в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним и нижним пределами интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления. Также заявлены система динамической интегральной компенсации и транспортное средство. Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности системы управления электродвигателем. 3 н. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области технологий изготовления транспортных средств, и, в частности, к способу динамической интегральной компенсации и системе динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя и транспортному средству.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В системе управления электродвигателем, поскольку система управления имеет нелинейную характеристику насыщения вследствие ограничения тока в двигателе и возбуждающего напряжения инвертора, на выходе пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора должен быть выполнено ограничение насыщения для исключения ненадежности системы вследствие большого выхода системы управления. Однако в системе управления электродвигателем для исключения статический ошибки и повышения точности управления в регуляторе обычно выполняется этап интегрирования. Однако на этапе интегрирования будет возникать эффект насыщения системы, т.е. система остается в зоне насыщения в течение длительного времени и, следовательно, система находится в состоянии потери управления. При столкновении с такой проблемой для сдерживания явления интегрального насыщения обычно используется ПИ-регулирование с защитой от интегрального насыщения.

Существующее решение для ПИ-регулирования электродвигателя по существу использует обычное ПИ-регулирование с защитой от интегрального насыщения, например, как показано на Фиг. 1, ПИ-регулирование включает в себя этап защиты от интегрального насыщения, фиксированные выходные верхний предел и нижний предел соответственно установлены в качестве и , которые представляют собой калибровочные значения, и и определены в соответствии с экспериментальным испытанием системы. Если , выводимый регулятором, превышает диапазон, ограниченный верхним пределом и нижним пределом, начинает действовать интегральная защита , и система постепенно выходит из зоны насыщения. - коэффициент корректировки интегральной части, - неограниченное выходное значение, и - выходное значение управления.

В вышеописанном решении для ПИ-регулирования электродвигателя в системе управления электродвигателем используется ПИ-регулирование на основе защиты от интегрального насыщения, предельные значения для интегрального насыщения являются фиксированными, и динамические верхний предел и нижний предел не используются, так, что коэффициент изменения выхода системы не может быть ограничен, что приводит к значительным колебаниям выхода системы, и вероятному возникновению больших скачков, т.е. стабильность системы управления является низкой. При этом если входной сигнал ПИ-регулятора системы имеет значительное отклонение, система быстро достигнет насыщения. Хотя модуль защиты от интегрального насыщения может выполнять постепенный выход системы из зоны насыщения, скорость отклика будет низкой, а время регулирования длительным.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты выполнения настоящего изобретения направлены на решение по меньшей мере одной из вышеописанных проблем.

В связи с этим задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, который может ограничивать коэффициент изменения выхода системы и повышать надежность и стабильность системы.

Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении системы динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении транспортного средства.

В соответствии с первым аспектом вариантов выполнения настоящего изобретения для выполнения вышеуказанных задач раскрыт способ динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, включающий в себя следующие этапы, на которых: вводят опорный ток в систему управления электродвигателем, собирают ток обратной связи от системы управления электродвигателем и получают ошибку управления в соответствии с опорным током и током обратной связи; вычисляют верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях из предыдущих ПИ-регулирований; выполняют ПИ-вычисление для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления; и выполняют динамическую интегральную компенсацию в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

В соответствии со способом в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными, пределы определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части, таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

В дополнение способ в соответствии с вышеописанными вариантам выполнения настоящего изобретения дополнительно включает в себя следующие дополнительные технические признаки.

В некоторых вариантах выполнения выполнение динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем, дополнительно включает в себя этапы, на которых: выполняют динамическую интегральную компенсацию по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения; и устанавливают неограниченное выходное значение управления в качестве текущего выходного значения управления, если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения.

В некоторых вариантах выполнения способ дополнительно включает в себя этап, на котором: обновляют выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, в соответствии с текущим выходным значением управления.

В некоторых вариантах выполнения верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляют с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.

В некоторых вариантах выполнения неограниченное выходное значение управления представляет собой сумму выходного значения пропорциональной части и выходного значения интегральной части в ПИ-вычислении.

В соответствии со вторым аспектом вариантов выполнения настоящего изобретения раскрыта система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, включающая в себя: модуль ввода данных, выполненный с возможностью ввода опорного тока в систему управления электродвигателем, сбора тока обратной связи от системы управления электродвигателем и получения ошибки управления в соответствии с опорным током и током обратной связи; модуль вычисления пределов, выполненный с возможностью вычисления верхнего предела интегрального насыщения и нижнего предела интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях из предыдущих ПИ-регулирований; модуль вычисления выходного значения, выполненный с возможностью выполнения ПИ-вычисления для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления; и модуль интегральной компенсации, выполненный с возможностью выполнения динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

В соответствии с системой в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными, пределы определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части, таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

В дополнение система в соответствии с вышеописанными вариантам выполнения настоящего изобретения дополнительно включает в себя следующие дополнительные технические признаки.

В некоторых вариантах выполнения модуль интегральной компенсации дополнительно выполнен с возможностью: выполнения динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения; и установки неограниченного выходного значения управления в качестве текущего выходного значения управления, если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения.

В некоторых вариантах выполнения модуль вычисления пределов дополнительно выполнен с возможностью обновления выходного значения управления, установленного для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, в соответствии с текущим выходным значением управления.

В некоторых вариантах выполнения верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.

В соответствии с третьим аспектом вариантов выполнения настоящего изобретения раскрыто транспортное средство, включающее в себя систему в соответствии с вышеописанными вариантами выполнения.

В соответствии с транспортным средством настоящего изобретения в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными, пределы определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части, таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

Дополнительные аспекты и преимущества вариантов выполнения настоящего изобретения будут частично приведены в следующем далее описании, станут частично очевидными из следующего далее описания или могут быть изучены на основе осуществления на практике вариантов выполнения настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие вышеописанные и/или дополнительные аспекты и преимущества вариантов выполнения настоящего изобретения станут очевидными и более понятными из следующего далее описания, выполненного со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение существующего способа регулярной защиты от интегрального насыщения ПИ-регулятора;

Фиг. 2 представляет собой блок-схему способа динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение способа динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения; и

Фиг. 4 представляет собой структурную схему системы динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее будет сделана подробная ссылка на варианты выполнения настоящего изобретения, в которых одинаковые или подобные элементы и элементы с одинаковыми или подобными функциями обозначены одинаковыми ссылочными позициями на протяжении всего описания. Варианты выполнения, описанные в настоящем документе со ссылкой на чертежи, являются пояснительными, иллюстративными и используются для общего понимания настоящего изобретения. Варианты выполнения не следует толковать как ограничивающие настоящее изобретения.

Следует понимать, что в описании выражения, такие как «центральный», «продольный», «поперечный», «длина», «ширина», «толщина», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «вершина», «дно», «внутренний», «внешний», «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» следует толковать как относящиеся к ориентации, которая описана или показана на рассматриваемых чертежах. Эти относительные выражения использованы только для удобства описания и не требуют, чтобы устройство было выполнено или функционировало в конкретной ориентации. В дополнение, выражения, такие как «первый» и «второй», использованы в настоящем документе в целях описания и не предназначены для указания или обозначения относительной важности или значимости или указания количества указанных технических элементов.

В настоящем раскрытии, если не указано или не ограничено обратное, выражения «установленный», «соединенный», «связанный», «фиксированный» и т.п., использованы в широком смысле и могут означать, например, неподвижные соединения, разъемные соединения или выполненные за одно целое соединения; также могут означать механические или электрические соединения; также могут означать прямые соединения или непрямые соединения через промежуточные конструкции; также могут означать внутренние связи двух элементов, что будет понятно специалисту в области техники в соответствии с конкретными ситуациями.

Способ динамической интегральной компенсации и система динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя и транспортное средство согласно вариантам выполнения настоящего изобретения описаны со ссылкой на следующие далее чертежи.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему способа динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение способа динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 2 и Фиг. 3, способ включает в себя следующие этапы.

На этапе S1 опорный ток вводят в систему управления электродвигателем, собирают ток обратной связи от системы управления электродвигателем и получают ошибку управления в соответствии с опорным током и током обратной связи.

На этапе S2 вычисляют верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях из предыдущих ПИ-регулирований.

В частности, изменение тока обратной связи в первом ПИ-регулировании может быть рассмотрено как ток обратной связи, собранный в этом ПИ-регулировании, и, следовательно, максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой ток обратной связи, собранный в первом ПИ-регулировании; изменение тока обратной связи во втором ПИ-регулировании представляет собой разницу между током обратной связи, собранным во втором ПИ-регулировании, и током обратной связи, собранным в первом ПИ-регулировании, и, следовательно, максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой большее из тока обратной связи, собранного в первом ПИ-регулировании, и разницы между током обратной связи, собранным во втором ПИ-регулировании, и током обратной связи, собранным в первом ПИ-регулировании.

В варианте выполнения настоящего изобретения, который показан на Фиг. 3, верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, которое может быть откалибровано, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании. Следует понимать, что верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании, верхний предел насыщения вычисляется в реальном времени так, что выходной коэффициент изменения может быть эффективно ограничен, возникновение больших скачков в системе может быть исключено, и стабильность системы повышается. Дополнительно, даже если в систему неожиданно вводится большой целевой крутящий момент, при ограничении и , большие скачки в выходе системы не будут возникать так, что обеспечивается стабильность системы управления электродвигателем. В дополнение используются динамические пределы интегрального насыщения, поскольку пределы интегрального насыщение определяются в соответствии с одноступенчатым изменением, даже если выход системы насыщается, система может быстро выходить из зоны насыщения, динамическое время отклика системы сокращается, и стабильность системы до некоторой степени повышается.

На этапе S3 выполняют ПИ-вычисление для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления.

В частности, ПИ-вычисление выполняют в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления, и неограниченное выходное значение управления представляет собой сумму выходного значения пропорциональной части и выходного значения интегральной части в ПИ-вычислении, в частности, где - неограниченное выходное значение управления в t-ом ПИ-регулировании, - выходное значение пропорциональной части в ПИ-вычислении t-ого ПИ-регулирования, и - выходное значение интегральной части в ПИ-вычислении t-ого ПИ-регулирования.

На этапе S4 выполняют динамическую интегральную компенсацию в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

В частности, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения, выполняют динамическую интегральную компенсацию по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем, которое находится между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения. Другими словами, если неограниченное выходное значение управления превышает диапазон, ограниченный верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения, вступает в действие алгоритм интегральной компенсации так, чтобы полученное текущее выходное значение управления не находилось в пределах зоны насыщения.

Динамическую интегральную компенсацию выполняют по неограниченному выходному значению управления в соответствии со следующей далее формулой:

где - пропорциональный коэффициент, - ошибка управления в t-ом ПИ-регулировании, - выходное значение интегральной части в ПИ-вычислении (t-1)-ого ПИ-регулирования, - интегральный коэффициент, коэффициент корректировки интегральной части, и - текущее выходное значение управления, устанавливаемое для системы управления электродвигателем.

Если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения, неограниченное выходное значение управления рассматривается как текущее выходное значение управления, устанавливаемое для системы управления электродвигателем. Другими словами, если неограниченное выходное значение управления находится в пределах диапазона, ограниченного верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения, алгоритм интегральной компенсации не вступает в действие, выполнение динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления не требуется.

Наконец, выводят соответствующее текущее выходное значение управления, и обновляют выходное значение управления , которое установлено для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, т.е. в следующем ПИ-регулировании текущее выходное значение управления, полученное в текущем ПИ-регулировании, рассматривается как выходное значение управления, которое установлено для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании (т.е. текущем ПИ-регулировании, которое является последним относительно следующего ПИ-регулирования).

В следующем ПИ-регулировании вычисляют новый верхний предел интегрального насыщения и новый нижний предел интегрального насыщения в соответствии с обновленным так, что выполняется динамическая интегральная компенсация.

В заключение в соответствии со способом, обеспеченным в настоящем изобретении, в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными и определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части. Таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

В варианте выполнения настоящего изобретения дополнительно обеспечена система динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя.

Фиг. 4 представляет собой структурную схему системы динамической интегральной компенсации на основе ПИ-регулирования электродвигателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 4, система 100, обеспеченная в варианте выполнения настоящего изобретения, включает в себя: модуль 110 ввода данных, модуль 120 вычисления пределов, модуль 130 вычисления выходного значения и модуль 140 интегральной компенсации.

Модуль 110 ввода данных выполнен с возможностью ввода опорного тока в систему управления электродвигателем, сбора тока обратной связи от системы управления электродвигателем и получения ошибки управления в соответствии с опорным током и током обратной связи.

Модуль 120 вычисления пределов выполнен с возможностью вычисления верхнего предела интегрального насыщения и нижнего предела интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях из предыдущих ПИ-регулирований.

В частности, изменение тока обратной связи в первом ПИ-регулировании может быть рассмотрено как ток обратной связи, собранный в этом ПИ-регулировании, и, следовательно, максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой ток обратной связи, собранный в первом ПИ-регулировании; изменение тока обратной связи во втором ПИ-регулировании представляет собой разницу между током обратной связи, собранным во втором ПИ-регулировании, и током обратной связи, собранным в первом ПИ-регулировании, и, следовательно, максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой большее из тока обратной связи, собранного в первом ПИ-регулировании, и разницы между током обратной связи, собранным во втором ПИ-регулировании, и током обратной связи, собранным в первом ПИ-регулировании.

В варианте выполнения настоящего изобретения, верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании. Следует понимать, что верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании, верхний предел насыщения вычисляется в реальном времени так, что выходной коэффициент изменения может быть эффективно ограничен, возникновение больших скачков в системе может быть исключено, и стабильность системы повышается. Дополнительно, даже если в систему неожиданно вводится большой целевой крутящий момент, при ограничении и , большие скачки в выходе системы не будут возникать так, что обеспечивается стабильность системы управления электродвигателем. В дополнение используются динамические пределы интегрального насыщения, поскольку пределы интегрального насыщение определяются в соответствии с одноступенчатым изменением, даже если выход системы насыщается, система может быстро выходить из зоны насыщения, динамическое время отклика системы сокращается, и стабильность системы до некоторой степени повышается.

Модуль 130 вычисления выходного значения выполнен с возможностью выполнения ПИ-вычисления для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления.

В частности, ПИ-вычисление выполняется в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления, и неограниченное выходное значение управления представляет собой сумму выходного значения пропорциональной части и выходного значения интегральной части в ПИ-вычислении, в частности, , где - неограниченное выходное значение управления в t-ом ПИ-регулировании, - выходное значение пропорциональной части в ПИ-вычислении t-ого ПИ-регулирования, и - выходное значение интегральной части в ПИ-вычислении t-ого ПИ-регулирования.

Модуль 140 интегральной компенсации выполнен с возможностью выполнения динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

В частности, модуль 140 интегральной компенсации выполнен с возможностью выполнения динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщение или больше верхнего предела интегрального насыщения, для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем, которое находится между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения. Другими словами, если неограниченное выходное значение управления превышает диапазон, ограниченный верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения, вступает в действие алгоритм интегральной компенсации так, чтобы полученное текущее выходное значение управления не находилось в пределах зоны насыщения.

Динамическая интегральная компенсация выполняется по неограниченному выходному значению управления в соответствии со следующей далее формулой:

где - пропорциональный коэффициент, - ошибка управления в t-ом ПИ-регулировании, - выходное значение интегральной части в ПИ-вычислении (t-1)-ого ПИ-регулирования, - интегральный коэффициент, - коэффициент корректировки интегральной части, и - текущее выходное значение управления, устанавливаемое для системы управления электродвигателем.

Если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения, неограниченное выходное значение управления рассматривается как текущее выходное значение управления, устанавливаемое для системы управления электродвигателем. Другими словами, если неограниченное выходное значение управления находится в пределах диапазона, ограниченного верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения, алгоритм интегральной компенсации не вступает в действие, выполнение динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления не требуется.

Наконец, выводится соответствующее текущее выходное значение управления, и модуль 120 вычисления пределов обновляет выходное значение управления, которое установлено для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, т.е. в следующем ПИ-регулировании текущее выходное значение управления, полученное в текущем ПИ-регулировании, рассматривается как выходное значение управления, которое установлено для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.

В следующем ПИ-регулировании вычисляется новый верхний предел интегрального насыщения и новый нижний предел интегрального насыщения в соответствии с обновленным так, что выполняется динамическая интегральная компенсация.

Следует понимать, что конкретная реализация системы подобна конкретной реализации способа, и может быть сделана ссылка на описание способа, который подробно не рассмотрен в настоящем документе.

В соответствии с системой, обеспеченной в вариантах выполнения настоящего изобретения, в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными и определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части. Таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

В варианте выполнения настоящего изобретения дополнительно обеспечено транспортное средство. Транспортное средство включает в себя систему, описанную в вышеупомянутых вариантах выполнения настоящего изобретения.

В соответствии с транспортным средством, обеспеченным в вариантах выполнения настоящего изобретения, в ПИ-регулировании электродвигателя используется динамический алгоритм защиты от интегрального насыщения, т.е. верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения не являются фиксированными и определяются выходным значением управления в последнем ПИ-регулировании и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, т.е. для выполнения динамической интегральной компенсации используются динамические верхний предел и нижний предел интегральной части. Таким образом, коэффициент изменения выхода системы может быть эффективно ограничен, стабильность и надежность управления системой повышаются, и система способна быстро выходить из зоны насыщения так, что скорость отклика системы увеличивается.

В дополнение специалисту в области техники известны другие конструкции и функции транспортного средства, обеспеченного в вариантах выполнения настоящего изобретения, которые подробно не рассмотрены в настоящем документе.

На протяжении всего описания ссылка на «вариант выполнения», «некоторые варианты выполнения», «один вариант выполнения», «другой пример», «пример», «конкретный пример» или «некоторые примеры» означает, что конкретный признак, структура, материал или характеристика, описанная в связи с вариантом выполнения или примером, включена в по меньшей мере один вариант выполнения или пример настоящего изобретения. Таким образом, вышеуказанные выражения, использованные в различных местах на протяжении настоящего описания, необязательно относятся к одному варианту выполнения или примеру настоящего изобретения. Кроме того, в одном или более вариантах выполнения или примерах конкретные признаки, структуры, материалы или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом.

Хотя показаны и описаны пояснительные варианты выполнения, специалисту в области техники будет понятно, что вышеуказанные варианты выполнения не должны быть истолкованы как ограничение настоящего изобретения, и в вариантах выполнения могут быть выполнены изменения, преобразования и модификации без отклонения от замысла, принципов и объема охраны настоящего изобретения.

1. Способ динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, содержащий этапы, на которых:

вводят опорный ток в систему управления электродвигателем, собирают ток обратной связи от системы управления электродвигателем и получают ошибку управления в соответствии с опорным током и током обратной связи;

вычисляют верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях в предыдущих ПИ-регулированиях;

выполняют ПИ-вычисление для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления; и

выполняют динамическую интегральную компенсацию в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

2. Способ по п. 1, в котором выполнение динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем, дополнительно содержит этапы, на которых:

выполняют динамическую интегральную компенсацию по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения; и

устанавливают неограниченное выходное значение управления в качестве текущего выходного значения управления, если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения.

3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап, на котором:

обновляют выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, с помощью текущего выходного значения управления.

4. Способ по п. 1, в котором верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.

5. Способ по п. 2, в котором неограниченное выходное значение управления представляет собой сумму выходного значения пропорциональной части и выходного значения интегральной части в ПИ-вычислении.

6. Система динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, содержащая:

модуль ввода данных, выполненный с возможностью ввода опорного тока в систему управления электродвигателем, сбора тока обратной связи от системы управления электродвигателем и получения ошибки управления в соответствии с опорным током и током обратной связи;

модуль вычисления пределов, выполненный с возможностью вычисления верхнего предела интегрального насыщения и нижнего предела интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях в предыдущих ПИ-регулированиях;

модуль вычисления выходного значения, выполненный с возможностью выполнения ПИ-вычисления для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления; и

модуль интегральной компенсации, выполненный с возможностью выполнения динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

7. Система по п. 6, в которой модуль интегральной компенсации дополнительно выполнен с возможностью:

выполнения динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения; и

установки неограниченного выходного значения управления в качестве текущего выходного значения управления, если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения.

8. Система по п. 7, в которой модуль вычисления пределов дополнительно выполнен с возможностью обновления выходного значения управления, установленного для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, с помощью текущего выходного значения управления.

9. Система по п. 6, в которой верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.

10. Транспортное средство, содержащее систему динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального (ПИ) регулирования электродвигателя, содержащее:

модуль ввода данных, выполненный с возможностью ввода опорного тока в систему управления электродвигателем, сбора тока обратной связи от системы управления электродвигателем и получения ошибки управления в соответствии с опорным током и током обратной связи;

модуль вычисления пределов, выполненный с возможностью вычисления верхнего предела интегрального насыщения и нижнего предела интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи, причем одноступенчатое изменение тока обратной связи представляет собой изменение тока обратной связи системы управления электродвигателем, собранного в двух смежных ПИ-регулированиях в предыдущих ПИ-регулированиях;

модуль вычисления выходного значения, выполненный с возможностью выполнения ПИ-вычисления для системы управления электродвигателем в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления; и

модуль интегральной компенсации, выполненный с возможностью выполнения динамической интегральной компенсации в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним пределом интегрального насыщения и нижним пределом интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления, устанавливаемого для системы управления электродвигателем.

11. Транспортное средство по п. 10, в котором модуль интегральной компенсации дополнительно выполнен с возможностью:

выполнения динамической интегральной компенсации по неограниченному выходному значению управления для получения текущего выходного значения управления между нижним пределом интегрального насыщения и верхним пределом интегрального насыщения, если неограниченное выходное значение управления меньше нижнего предела интегрального насыщения или больше верхнего предела интегрального насыщения; и

установки неограниченного выходного значения управления в качестве текущего выходного значения управления, если неограниченное выходное значение управления больше или равно нижнему пределу интегрального насыщения и меньше или равно верхнему пределу интегрального насыщения.

12. Транспортное средство по п. 11, в котором модуль вычисления пределов дополнительно выполнен с возможностью обновления выходного значения управления, установленного для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании, с помощью текущего выходного значения управления.

13. Транспортное средство по п. 10, в котором верхний предел интегрального насыщения и нижний предел интегрального насыщения вычисляются с помощью следующих формул:

,

где - верхний предел интегрального насыщения, - нижний предел интегрального насыщения, - максимальное одноступенчатое изменение тока обратной связи, и - выходное значение управления, установленное для системы управления электродвигателем в последнем ПИ-регулировании.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе распределения и преобразования электроэнергии в качестве регулируемого электрического привода насосов кустов скважин, в том числе погружных электроцентробежных насосов, размещённых на одном кусте и предназначенных для подъёма из пласта на поверхность скважинной жидкости, содержащей нефть, а также для добычи воды из водоносных пластов и для закачки воды в продуктивные нефтяные пласты с целью поддержания пластового давления, также может использоваться в качестве регулируемого электрического привода механизмов буровой установки и для других механизмов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления приводом на базе высоковольтных двигателей большой мощности. Техническим результатом является обеспечение высоких значений напряжения и силы тока, упрощение, снижение требований к изоляции, улучшение способности двигателя рассеивать тепло и увеличение удельной мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в электроприводах питательных насосов электростанций или других насосных агрегатов с большой разницей давления на входе и выходе насоса.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в контроллерах двигателя, в частности в контроллере двигателя для электродвигателя. Техническим результатом является снижение затрат на монтаж.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе штангового глубинного насоса с асинхронным двигателем, подключенным к силовой сети через преобразователь частоты.

Изобретение относится к насосным узлам. Технический результат – обеспечение насосного узла с дополнительно оптимизированной конструкцией, за счет уменьшения размера приводного мотора, которая является эффективной даже для работы не с полной, а с частичной нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство управления для управления электрическим блоком, содержащее: пару переключающих элементов, выполненных с возможностью преобразования мощности от источника питания в мощность переменного тока и подачи мощности переменного тока на электрический блок, блок преобразования, блок вычисления, блок генерирования, блок управления, блок определения, блок коррекции.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам управления электроприводами переменного тока, и может быть использовано при частотном управлении двухфазным асинхронным двигателем с его питанием от трехфазного преобразователя частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при эксплуатации судовых спиральных компрессоров с частотным регулированием оборотов в составе кондиционера воздуха.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления оптимальными по быстродействию электроприводами. Техническим результатом является стабилизация частоты переключения тока автономного инвертора напряжения, питающего статор асинхронного двигателя.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадраторы, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадраторы, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадратор, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадратор, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные.

Группа изобретений касается управления работой насосной системы (НС), насосные агрегаты (НА) которой, например на площадях фонтанов, могут вводиться в эксплуатацию в разном количестве и эксплуатироваться с разным числом оборотов.

Группа изобретений касается управления работой насосной системы (НС), насосные агрегаты (НА) которой, например на площадях фонтанов, могут вводиться в эксплуатацию в разном количестве и эксплуатироваться с разным числом оборотов.

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию на многоцелевых станках с числовым программным управлением. Киберфизическая система мониторинга высокотехнологичного оборудования содержит измерительный преобразователь, средство памяти, блок сравнения, таймер и вычислительное устройство.

В настоящем изобретении предлагается способ инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров добычи в скважине, добывающей текучую среду, содержащую нефть и воду, или инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров транспортировки в трубопроводе, транспортирующем текучую среду, содержащую нефть и воду, причем в скважине или транспортном трубопроводе имеется насос, при этом способ содержит следующие шаги: (а) уменьшают частоту вращения насоса до тех пор, пока не будет выполнена инверсия из потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой или не будет достигнуто заданное условие остановки; (b) если инверсия не была выполнена на шаге (а), регулируют давление на устье скважины или давление на приемной стороне транспортного трубопровода для выполнения инверсии; (с) стабилизируют поток при условии, достигнутом на шагах (а) или (b); и (d) осторожно регулируют одно или оба из давления на устье скважины и частоты вращения насоса для достижения одного или более требуемых параметров добычи.

В настоящем изобретении предлагается способ инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров добычи в скважине, добывающей текучую среду, содержащую нефть и воду, или инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров транспортировки в трубопроводе, транспортирующем текучую среду, содержащую нефть и воду, причем в скважине или транспортном трубопроводе имеется насос, при этом способ содержит следующие шаги: (а) уменьшают частоту вращения насоса до тех пор, пока не будет выполнена инверсия из потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой или не будет достигнуто заданное условие остановки; (b) если инверсия не была выполнена на шаге (а), регулируют давление на устье скважины или давление на приемной стороне транспортного трубопровода для выполнения инверсии; (с) стабилизируют поток при условии, достигнутом на шагах (а) или (b); и (d) осторожно регулируют одно или оба из давления на устье скважины и частоты вращения насоса для достижения одного или более требуемых параметров добычи.

Изобретение относится к ударно-усиленному вращательному бурению и, в частности, к резонансно-усиленному бурению (RED). Техническим результатом является повышение эффективности бурения с ограничением износа и задирания на устройстве для увеличения срока эксплуатации устройства, а также более точное управление резонансно-усиленного бурения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в оптимизации оценки заряда батареи автотранспортного средства.

Группа изобретений относится к управлению двигателями переменного тока. Способ динамической интегральной компенсации на основе пропорционально-интегрального регулирования электродвигателя заключается в следующем. Вводят опорный ток в систему управления электродвигателем, собирают ток обратной связи от системы управления и получают ошибку управления в соответствии с опорным током и током обратной связи. Вычисляют верхний и нижний пределы интегрального насыщения в соответствии с выходным значением управления, установленным в последнем ПИ-регулировании, и максимальным одноступенчатым изменением тока обратной связи. Выполняют ПИ-вычисление для системы управления в соответствии с ошибкой управления для получения неограниченного выходного значения управления. Выполняют компенсацию в соответствии с неограниченным выходным значением управления, верхним и нижним пределами интегрального насыщения для получения текущего выходного значения управления. Также заявлены система динамической интегральной компенсации и транспортное средство. Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности системы управления электродвигателем. 3 н. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх