RU131508U1 - SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM - Google Patents

SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU131508U1
RU131508U1 RU2013111388/08U RU2013111388U RU131508U1 RU 131508 U1 RU131508 U1 RU 131508U1 RU 2013111388/08 U RU2013111388/08 U RU 2013111388/08U RU 2013111388 U RU2013111388 U RU 2013111388U RU 131508 U1 RU131508 U1 RU 131508U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
adder
input
amplifier
variable gain
Prior art date
Application number
RU2013111388/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Аржанов
Кирилл Владимирович Аржанов
Анна Викторовна Аржанова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Priority to RU2013111388/08U priority Critical patent/RU131508U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU131508U1 publication Critical patent/RU131508U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Самонастраивающаяся система регулирования скорости, содержащая последовательно соединенные задатчик скорости, выход которого соединен с последовательно включенными первым и вторым дифференцирующими звеньями, первый сумматор, регулятор скорости, второй сумматор, регулятор тока, тиристорный преобразователь, электродвигатель, датчик скорости, выход которого связан с первым и третьим сумматорами, датчик тока с шунтом, выход которого соединен со вторым сумматором, третий сумматор, эталонную модель, включенную входом к выходу задатчика скорости и выходом - к входу третьего сумматора, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом первого дифференцирующего звена и выходом соединенный со вторым сумматором, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом второго дифференцирующего звена и выходом соединенный с вторым сумматором, первый выпрямитель, подключенный входом к выходу третьего сумматора, а выходом - к управляющему входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, третье дифференцирующее звено, вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход подключен ко входу второго выпрямителя, выход которого соединен с управляющим входом второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены третий и четвертый усилители, имеющие ограничение по выходу, причем третий усилитель входом соединен с выходом третьего сумматора, а выходом - со входом первого сумматора как положительная обратная связь, а четвертый усилитель входом соединен с выходом третьего дифференцирую�A self-adjusting speed control system, comprising a speed controller connected in series, the output of which is connected to the first and second differentiating links connected in series, a first adder, a speed controller, a second adder, a current controller, a thyristor converter, an electric motor, a speed sensor, the output of which is connected to the first and third adders, a current sensor with a shunt, the output of which is connected to the second adder, a third adder, a reference model, included by the input to the output of the master with axis and output - to the input of the third adder, the first amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the first differentiator and the output connected to the second adder, the second amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the second differentiator and the output connected to the second adder , the first rectifier connected by the input to the output of the third adder, and the output to the control input of the first amplifier with a variable gain, the third differential the link, the input of which is connected to the output of the third adder, and the output is connected to the input of the second rectifier, the output of which is connected to the control input of the second amplifier with a variable gain, characterized in that the third and fourth amplifiers are additionally introduced into it, having an output limitation, moreover, the third amplifier is connected by an input to the output of the third adder, and the output - with the input of the first adder as positive feedback, and the fourth amplifier is connected by the input to the output of the third differential

Description

Полезная модель относится к системам автоматического управления, а именно, к управлению автоматизированными электроприводами постоянного тока и может быть использована в электроприводах металлорежущих станков и робототехнических комплексов.The utility model relates to automatic control systems, namely, to control automated DC electric drives and can be used in electric drives of metal-cutting machines and robotic complexes.

Известна самонастраивающаяся система регулирования скорости [1], в которой для разгона или торможения двигателя до заданной скорости используется положительная обратная связь по скорости, а так же в переходном процессе, по сигналам с датчиков тока и скорости происходит вычисление электромеханической постоянной времени. По значению электромеханической постоянной времени и известных параметров электропривода, в реальном времени, происходит настройка пропорционально-интегрального регулятора скорости, который подключается синхронно с обратной связью по производной от скорости двигателя в момент первого согласования.A self-adjusting speed control system is known [1], in which positive speed feedback is used to accelerate or decelerate the engine to a given speed, and in the transient process, the electromechanical time constant is calculated from signals from current and speed sensors. By the value of the electromechanical time constant and the known parameters of the electric drive, in real time, the proportional-integral speed controller is set up, which is connected synchronously with feedback based on the derivative of the engine speed at the time of the first coordination.

В указанной системе вычисление момента нагрузки в двигателе не производится. Это приводит к основному недостатку: отсутствие оптимизации динамических характеристик по возмущающему воздействию.In this system, the calculation of the load moment in the engine is not performed. This leads to a major drawback: the lack of optimization of dynamic characteristics by disturbance.

Наиболее близким к заявляемому устройству является самонастраивающаяся система регулирования скорости [2].Closest to the claimed device is a self-adjusting speed control system [2].

В этой системе последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор, регулятор скорости, второй сумматор, регулятор тока, тиристорный преобразователь, электродвигатель, датчик скорости и датчик тока с шунтом образуют двухконтурную систему с подчиненным регулированием параметров. В системе применен блок самонастройки, включающий в себя эталонную модель, третий сумматор, первое дифференцирующее звено, второе дифференцирующее звено, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, первый выпрямитель, третье дифференцирующее звено и второй выпрямитель. Вход эталонной модели подключен к выходу задатчика скорости, причем эталонная модель формирует заданную переходную характеристику в системе регулирования скорости.In this system, a speed controller, a first adder, a speed controller, a second adder, a current controller, a thyristor converter, an electric motor, a speed sensor and a current sensor with a shunt are connected in series to form a two-loop system with subordinate parameter control. A self-tuning unit is used in the system, including a reference model, a third adder, a first differentiating link, a second differentiating link, a first variable-gain amplifier, a second variable-gain amplifier, a first rectifier, a third differentiating link and a second rectifier. The input of the reference model is connected to the output of the speed controller, and the reference model generates a given transition characteristic in the speed control system.

В указанной системе происходит улучшение динамических характеристик по управляющему воздействию за счет введения первой и второй производных от задающего сигнала на вход регулятора тока при учете характера динамической характеристики системы.In this system, the dynamic characteristics of the control action are improved by introducing the first and second derivatives of the driving signal to the input of the current regulator, taking into account the nature of the dynamic characteristics of the system.

Недостатком данного устройства является: невысокие динамические характеристики при возмущающем воздействии. Это обусловлено тем, что в самонастраивающейся системе отсутствуют дополнительные компенсирующие связи по возмущающему воздействию.The disadvantage of this device is: low dynamic characteristics with a disturbing effect. This is due to the fact that in a self-tuning system there are no additional compensating connections for the disturbing effect.

Задачей, на которую направлено предлагаемое решение полезной модели, является улучшение динамических характеристик по возмущающему воздействию в самонастраивающейся системе регулирования скорости за счет введения двух дополнительных контуров регулирования: по сигналу ошибки (ошибка между эталонной скоростью вращения и действительной скоростью вращения двигателя) и по сигналу производной от этой ошибки.The task to which the proposed solution of the utility model is directed is to improve the dynamic characteristics of the disturbing effect in a self-adjusting speed control system by introducing two additional control loops: by an error signal (error between the reference speed of rotation and the actual speed of rotation of the engine) and by the signal derived from this error.

Самонастраивающаяся система регулирования скорости, по заявляемой полезной модели, так же как и прототип содержит последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор, регулятор скорости, второй сумматор, регулятор тока, тиристорный преобразователь, электродвигатель, датчик скорости, выход которого связан с первым и третьим сумматорами, датчик тока с шунтом, выход которого соединен со вторым сумматором, третий сумматор, выход задатчика скорости соединен с последовательно соединенными первым и вторым дифференцирующими звеньями, эталонную модель, включенную входом к выходу задатчика скорости и выходом - ко входу третьего сумматора, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом первого дифференцирующего звена и выходом соединенный со вторым сумматором, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом второго дифференцирующего звена и выходом соединенный со вторым сумматором, первый выпрямитель, входом подключенный к выходу третьего сумматора, а выходом - к управляющему входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, третье дифференцирующее звено, вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход подключен к входу второго выпрямителя, выход второго выпрямителя соединен с управляющим входом второго усилителя с переменным коэффициентом усиления.The self-adjusting speed control system, according to the claimed utility model, as well as the prototype, contains a speed controller, a first adder, a speed controller, a second adder, a current controller, a thyristor converter, an electric motor, a speed sensor, the output of which is connected to the first and third adders, current sensor with a shunt, the output of which is connected to the second adder, the third adder, the output of the speed controller is connected to the first and second differentiating links in series s, a reference model included by the input to the output of the speed controller and the output to the input of the third adder, the first amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the first differentiator and the output connected to the second adder, the second amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the second differentiator link and the output connected to the second adder, the first rectifier, the input connected to the output of the third adder, and the output to the control input of the first amplifier with a variable gain, the third differentiating element, the input of which is connected to the output of the third adder, and the output is connected to the input of the second rectifier, the output of the second rectifier is connected to the control input of the second amplifier with a variable gain.

В отличие от прототипа, в устройство дополнительно введены третий и четвертый усилители, имеющие ограничение по выходу, причем третий усилитель входом соединен с выходом третьего сумматора, а выходом - со входом первого сумматора как положительная обратная связь, а четвертый усилитель входом соединен с выходом третьего дифференцирующего звена, а выходом - со входом второго сумматора как положительная обратная связь.In contrast to the prototype, a third and fourth amplifier with an output limit is additionally introduced into the device, the third amplifier being connected to the output of the third adder as an input and the output to the input of the first adder as positive feedback, and the fourth amplifier being connected to the output of the third differentiator link, and the output - with the input of the second adder as a positive feedback.

Сущность полезной модели поясняется с помощью рисунка (Фиг.), где показана функциональная схема предложенной самонастраивающейся системы регулирования скорости.The essence of the utility model is illustrated using the figure (Fig.), Which shows a functional diagram of the proposed self-adjusting speed control system.

Самонастраивающаяся система регулирования скорости, содержит: последовательно соединенные задатчик скорости 1, первый сумматор 2, регулятор скорости 3, второй сумматор 4, регулятор тока 5, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик скорости 8, датчик тока 9 с шунтом 10, эталонную модель 11, третий сумматор 12, первое дифференцирующее звено 13, второе дифференцирующее звено 14, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления 15, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления 16, первый выпрямитель 17, третье дифференцирующее звено 18, и второй выпрямитель 19, третий усилитель 20, четвертый усилитель 21.A self-adjusting speed control system, contains: serially connected speed controller 1, first adder 2, speed controller 3, second adder 4, current controller 5, thyristor converter 6, electric motor 7, speed sensor 8, current sensor 9 with shunt 10, reference model 11 , the third adder 12, the first differentiating link 13, the second differentiating link 14, the first variable-gain amplifier 15, the second variable-gain amplifier 16, the first rectifier 17, the third differentiating link 18, and the second rectifier 19, the third amplifier 20, the fourth amplifier 21.

В заявляемой самонастраивающейся системе регулирования скорости, как и в прототипе, происходит улучшение динамических характеристик по управляющему воздействию за счет введения первой и второй производных от задающего сигнала, причем производные этих сигналов подаются на вход регулятора тока, как положительная связь и регулируются в функции сигнала ошибки и ее производной. При несоответствии заданной динамической характеристики системы (сигнала на выходе эталонной модели 11) и динамической характеристики системы (сигнала на выходе датчика скорости 8) появляется ошибка па выходе третьего сумматора 12 и производная этой ошибки на выходе третьего дифференцирующего звена 18. Сигнал ошибки регулирования с третьего сумматора 12 поступает через выпрямитель 17 на управляющий вход усилителя с переменным коэффициентом усиления 15, выходной сигнал которого (усиленная первая производная по задающему сигналу) как положительная связь подается на вход второго сумматора 4. Сигнал производной от ошибки регулирования поступает через выпрямитель 19 на управляющий вход усилителя с переменным коэффициентом усиления 16, выходной сигнал которого (усиленная вторая производная по задающему сигналу) поступает на второй сумматор 4 как положительная связь. Чем выше ошибка и ее производная, тем большие по величине поступают сигналы по производным на вход регулятора тока 5, и тем быстрее уменьшается динамическая ошибка по управляющему воздействию в системе регулирования.In the inventive self-adjusting speed control system, as in the prototype, the dynamic characteristics of the control action are improved by introducing the first and second derivatives of the driving signal, and the derivatives of these signals are fed to the input of the current regulator as a positive connection and are regulated as an error signal function and its derivative. If the specified dynamic characteristics of the system (signal at the output of the reference model 11) and the dynamic characteristics of the system (signal at the output of the speed sensor 8) do not match, an error occurs at the output of the third adder 12 and a derivative of this error at the output of the third differentiating link 18. Signal of the control error from the third adder 12 enters through the rectifier 17 to the control input of the amplifier with a variable gain 15, the output signal of which (the amplified first derivative with respect to the reference signal) as put An effective communication is fed to the input of the second adder 4. The signal derived from the control error is supplied through the rectifier 19 to the control input of the amplifier with a variable gain 16, the output signal of which (the amplified second derivative with respect to the reference signal) is supplied to the second adder 4 as a positive connection. The higher the error and its derivative, the greater the magnitude of the signals received by the derivatives at the input of the current regulator 5, and the faster the dynamic error in terms of the control action in the control system decreases.

При постоянном входном сигнале (в статическом режиме по задающему сигналу) сигналы по производным от задающего сигнала отсутствуют и может быть только проведена оптимизация динамической точности при изменении момента нагрузки в двигателе.With a constant input signal (in the static mode according to the driving signal), there are no signals derived from the driving signal, and dynamic accuracy can only be optimized when the load moment in the engine changes.

При резком изменении характера нагрузки в двигателе 7 (например, при скачкообразном приложении момента нагрузки в двигателе) появляется сигнал по ошибке на выходе третьего сумматора 12 (ошибка между эталонной скоростью вращения и действительной скоростью вращения двигателя) и сигнала по производной от этой ошибки, а именно, сигнала на выходе третьего дифференцирующего звена 18. Эти сигналы подаются на усилители с ограничением по выходу 20 и 21, далее сигналы подаются на вход первого сумматора 2 и вход второго сумматора 4, как положительные обратные связи. Таким образом, образуются два дополнительных контура регулирования: по сигналу ошибки и по сигналу производной от этой ошибки. Вследствие чего происходит компенсация внешнего момента нагрузки в двигателе и улучшение динамических характеристик самонастраивающейся системы по возмущающему воздействию, а именно, уменьшение динамического падения скорости вращения в двигателе при скачкообразном приложении момента нагрузки в двигателе.With a sharp change in the nature of the load in the engine 7 (for example, with an abrupt application of the load moment in the engine), a signal appears by mistake at the output of the third adder 12 (an error between the reference speed of rotation and the actual speed of the engine) and a signal derived from this error, namely , the signal at the output of the third differentiating link 18. These signals are fed to amplifiers with a limited output 20 and 21, then the signals are fed to the input of the first adder 2 and the input of the second adder 4, as positive tnye connection. Thus, two additional control loops are formed: by the error signal and by the signal derived from this error. As a result of this, the external load torque in the engine is compensated and the dynamic characteristics of the self-adjusting system are improved by disturbing effects, namely, a decrease in the dynamic drop in the rotation speed in the engine when the load torque in the engine is spasmodically applied.

Использованные источникиUsed sources

1. Фиш С.Г., Шиянов А.И., Ефремов Д.А. Самонастраивающаяся система регулирования скорости. Патент РФ №36905 на полезную модель. Заявка №2003133822 от 21 ноября 2003 г. Опубликовано 27 марта 2004 г. в БИ №9.1. Fish S.G., Shiyanov A.I., Efremov D.A. Self-adjusting speed control system. RF patent No. 36905 for utility model. Application No. 2003133822 of November 21, 2003. Published March 27, 2004 in BI No. 9.

2. Аржанов В.В., Фадеев B.C., Копытов В.И. Самонастраивающаяся система регулирования скорости. Авторское свидетельство СССР №1180844. Заявка: №3742048 от 16 мая 1984 г. Опубликовано 23 сентября 1985 г.2. Arzhanov V.V., Fadeev B.C., Kopytov V.I. Self-adjusting speed control system. USSR copyright certificate No. 1180844. Application: No. 3742048 of May 16, 1984 Published on September 23, 1985

Claims (1)

Самонастраивающаяся система регулирования скорости, содержащая последовательно соединенные задатчик скорости, выход которого соединен с последовательно включенными первым и вторым дифференцирующими звеньями, первый сумматор, регулятор скорости, второй сумматор, регулятор тока, тиристорный преобразователь, электродвигатель, датчик скорости, выход которого связан с первым и третьим сумматорами, датчик тока с шунтом, выход которого соединен со вторым сумматором, третий сумматор, эталонную модель, включенную входом к выходу задатчика скорости и выходом - к входу третьего сумматора, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом первого дифференцирующего звена и выходом соединенный со вторым сумматором, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, входом соединенный с выходом второго дифференцирующего звена и выходом соединенный с вторым сумматором, первый выпрямитель, подключенный входом к выходу третьего сумматора, а выходом - к управляющему входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, третье дифференцирующее звено, вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход подключен ко входу второго выпрямителя, выход которого соединен с управляющим входом второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены третий и четвертый усилители, имеющие ограничение по выходу, причем третий усилитель входом соединен с выходом третьего сумматора, а выходом - со входом первого сумматора как положительная обратная связь, а четвертый усилитель входом соединен с выходом третьего дифференцирующего звена, а выходом - со входом второго сумматора как положительная обратная связь.
Figure 00000001
A self-adjusting speed control system, comprising a speed controller connected in series, the output of which is connected to the first and second differentiating links, a first adder, a speed controller, a second adder, a current controller, a thyristor converter, an electric motor, a speed sensor, the output of which is connected to the first and third adders, a current sensor with a shunt, the output of which is connected to the second adder, a third adder, a reference model, included by the input to the output of the master with axis and output - to the input of the third adder, the first amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the first differentiator and the output connected to the second adder, the second amplifier with a variable gain, the input connected to the output of the second differentiator and the output connected to the second adder , the first rectifier connected by the input to the output of the third adder, and the output to the control input of the first amplifier with variable gain, the third differential the link, the input of which is connected to the output of the third adder, and the output is connected to the input of the second rectifier, the output of which is connected to the control input of the second amplifier with a variable gain, characterized in that the third and fourth amplifiers are additionally introduced into it, having an output limitation, moreover, the third amplifier is connected by an input to the output of the third adder, and the output - with the input of the first adder as positive feedback, and the fourth amplifier is connected by the input to the output of the third differential its level, and the output - to the input of the second adder as a positive feedback.
Figure 00000001
RU2013111388/08U 2013-03-13 2013-03-13 SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM RU131508U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111388/08U RU131508U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111388/08U RU131508U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU131508U1 true RU131508U1 (en) 2013-08-20

Family

ID=49163272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013111388/08U RU131508U1 (en) 2013-03-13 2013-03-13 SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU131508U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186982U1 (en) * 2018-12-03 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Self-adjusting speed control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186982U1 (en) * 2018-12-03 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Self-adjusting speed control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015219814B2 (en) Control Device for Machine Apparatus and Gain Determination Method for Friction Compensation
US20180163857A1 (en) Control device
CN104702158B (en) Motor control assembly
KR20160117223A (en) Apparatus for controlling servo motor and method for detecting collision
CN106374801B (en) A kind of electrical servo control system and method adaptively adjusted according to deviation
CN105144575A (en) Motor drive device
CN105978428A (en) Servo motor system and control method thereof
US20150293543A1 (en) Method for controlling the rotational speed of a motor
CN106773652B (en) PID system and automatic parameter adjusting method thereof
JP6281751B2 (en) Position control system
US20160141984A1 (en) Method and System for Traction Motor Torque Ripple Compensation
CN105319963A (en) Motor system
CN102467131A (en) Servo controller
CN102857171B (en) Multi-motor synchronous control system
RU131508U1 (en) SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM
CN104158446B (en) Positioner
RU186982U1 (en) Self-adjusting speed control system
US10352255B2 (en) System for controlling engine operating speed based on operating load
CN104270046A (en) Motor control method based on self-learning of rotating speed-current two-dimensional fuzzy model
CN102201784B (en) Motor drive
RU2450300C1 (en) Self-adjusting electric drive
CN104821772B (en) Control device of electric motor
Aghaee et al. BLDC motor speed control based on MPC sliding mode multi-loop control strategy–implementation on Matlab and Arduino software
EP3784895A1 (en) Speed control method for an internal combustion engine
RU193236U1 (en) Self-adjusting speed control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170314