RU2622183C2 - Motor speed quick-operated adaptive regulator - Google Patents
Motor speed quick-operated adaptive regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622183C2 RU2622183C2 RU2015145548A RU2015145548A RU2622183C2 RU 2622183 C2 RU2622183 C2 RU 2622183C2 RU 2015145548 A RU2015145548 A RU 2015145548A RU 2015145548 A RU2015145548 A RU 2015145548A RU 2622183 C2 RU2622183 C2 RU 2622183C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- controller
- regulator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического регулирования, а именно к регуляторам, включающим в свой состав пропорциональное и интегральное звенья, и может быть использовано при автоматизации различных технологических процессов.The invention relates to the field of automatic regulation, and in particular to regulators that include proportional and integral links, and can be used to automate various technological processes.
Известны регуляторы, содержащие усилители, интегратор, дифференциатор, сумматоры, релейные и нелинейные элементы, например ПД/ПИД-регулятор с системой ограничения дифференцирования [патент ПНР N73281, кл. G05B 11/42, 1975], в котором сигнал, приводящий в действие схему ограничения интегрирования, выдается лишь тогда, когда сигнал дифференцирования близок к нулю. Однако такие регуляторы обладают сложной конструкцией и не обеспечивают установку необходимого соотношения между изменениями выходных сигналов интегратора и дифференциатора в процессе ограничения выходного сигнала всего регулятора, что снижает точность процесса регулирования.Known regulators containing amplifiers, integrator, differentiator, adders, relay and nonlinear elements, for example, PD / PID controller with a system for limiting differentiation [PNP patent N73281, cl. G05B 11/42, 1975], in which a signal driving an integration restriction circuit is issued only when the differentiation signal is close to zero. However, such controllers have a complex structure and do not provide the necessary correlation between changes in the output signals of the integrator and differentiator in the process of limiting the output signal of the entire controller, which reduces the accuracy of the control process.
Известны также ПИД-регуляторы, содержащие параллельно соединенные интегратор и дифференциатор, а также усилитель, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого соединен с нелинейным ограничителем и входом релейного элемента [авт. свид. СССР N696410, кл. G05B 11/36, Бюл. изобр. N41, 1979]. Однако в регуляторах такого типа содержатся дополнительные сумматоры и нелинейный блок, с помощью которых при выходе сигнала регулятора за установленные пределы прекращается процесс интегрирования. Кроме того, когда выходной сигнал регулятора достигает одного из пределов ограничения, предотвращается дальнейшие увеличение выходного сигнала дифференциатора. В этом случае выходной сигнал дифференциатора, являющийся составной частью выходного сигнала регулятора и вызывающий срабатывание схемы ограничения интегрирования, приводит к нежелательному изменению интегральной составляющей. Это явление приводит к значительному ухудшению качества регулирования.PID controllers are also known, containing an integrator and a differentiator connected in parallel, as well as an amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to a nonlinear limiter and the input of the relay element [ed. testimonial. USSR N696410, class G05B 11/36, Bull. fig. N41, 1979]. However, this type of controller contains additional combiners and a non-linear block, with which the integration process is terminated when the controller signal exceeds the set limits. In addition, when the controller output reaches one of the limits, a further increase in the output of the differentiator is prevented. In this case, the output signal of the differentiator, which is an integral part of the output signal of the controller and causes the integration circuit to trigger, leads to an undesirable change in the integral component. This phenomenon leads to a significant deterioration in the quality of regulation.
Наиболее близким по технической сущности (принятый за прототип) является ПИД-регулятор, принятый за прототип, содержащий первый сумматор, к первому, второму и третьему входам которого соответственно через первый блок пропорционального преобразования, блок интегрирования, блок дифференцирования подключен вход пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора непосредственно, выход второго сумматора присоединен через последовательно подключенные первый инвертор и второй блок интегрирования к второму входу сумматора, выход второго блока интегрирования соединен через последовательно подключенные второй инвертор и блок задержки с третьим входом второго сумматора, выход второго сумматора является выходом пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора [патент РФ N1835215, кл. G05B 11/36, 1996]. Однако при использовании такой структуры построения регулятора, за счет введения в него блоков задержки, быстродействие регулятора и системы в целом уменьшается.The closest in technical essence (adopted for the prototype) is the PID controller adopted for the prototype containing the first adder, to the first, second and third inputs of which, respectively, through the first proportional transform unit, the integration unit, the differentiation unit, the proportional-integral-differential input is connected controller, the output of the first adder is connected directly to the first input of the second adder, the output of the second adder is connected through the first connected in series the rotor and the second integration unit to the second input of the adder, the output of the second integration unit is connected through a series-connected second inverter and a delay unit to the third input of the second adder, the output of the second adder is the output of the proportional-integral-differential controller [RF patent N1835215, cl. G05B 11/36, 1996]. However, when using such a structure for constructing the controller, by introducing delay blocks into it, the speed of the controller and the system as a whole decreases.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества работы автоматической системы регулирования частоты вращения электродвигателя.The objective of the proposed technical solution is to improve the quality of the automatic control system of the rotational speed of the electric motor.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение быстродействия системы регулирования частоты вращения электродвигателя при заданных динамических характеристиках, исключение статической и динамической ошибки регулирования частоты вращения электродвигателя.The technical result of the proposed technical solution is to increase the speed of the motor speed control system for a given dynamic characteristics, the exclusion of static and dynamic errors of motor speed control.
Указанный технический результат достигается тем, что в быстродействующем адаптивном регуляторе частоты вращения, содержащем блок инвертирования, пропорциональную и интегральную части регулятора, предусмотрены следующие отличия: введены четыре блока сравнения, два блока умножения, блок единичной функции, блок выделения модуля, нелинейный ограничитель тока, подключены таким образом, что первый выход пропорциональной части регулятора соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с прямым входом четвертого блока сравнения, на инверсный вход которого подается эталонный сигнал (равный единице), а выход четвертого блока сравнения соединен с входом блока единичной функции, один из выходов которого соединен с входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с первым выходом интегральной части регулятора, а выход первого блока умножения соединен с инверсным входом второго блока сравнения на входе интегральной части регулятора, второй выход блока единичной функции соединен с входом блока инвертирования, выход которого соединен с входом второго блока умножения, один из входов которого соединен с выходом с датчика частоты вращения, а выход второго блока умножения соединен с инверсным входом первого блока сравнения, на прямой вход которого подается сигнал задания частоты вращения, выход первого блока сравнения соединен с прямым входом второго блока сравнения, второй выход интегральной части регулятора соединен с прямым входом третьего блока сравнения, выход третьего блока сравнения соединен с входом пропорциональной части регулятора, выход которой соединен с входом нелинейного ограничителя тока.The specified technical result is achieved by the fact that in the high-speed adaptive speed controller containing an inversion unit, the proportional and integral parts of the controller, the following differences are provided: four comparison blocks, two multiplication blocks, a unit function block, a module selection block, a non-linear current limiter are connected so that the first output of the proportional part of the controller is connected to the input of the module selection unit, the output of which is connected to the direct input of the fourth unit input to the inverse input of which a reference signal (equal to unity) is supplied, and the output of the fourth comparison unit is connected to the input of the unit function unit, one of the outputs of which is connected to the input of the first multiplication unit, the second input of which is connected to the first output of the integral part of the controller, and the output the first multiplication unit is connected to the inverse input of the second comparison unit at the input of the integral part of the controller, the second output of the unit function unit is connected to the input of the invert unit, the output of which is connected to the input of the second of the second multiplication unit, one of the inputs of which is connected to the output from the speed sensor, and the output of the second multiplication unit is connected to the inverse input of the first comparison unit, to the direct input of which the speed reference signal is supplied, the output of the first comparison unit is connected to the direct input of the second comparison unit , the second output of the integral part of the controller is connected to the direct input of the third comparison unit, the output of the third comparison unit is connected to the input of the proportional part of the controller, the output of which is connected to the input of the non current limiter.
Техническая сущность и принцип действия предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурная схема регулятора:The technical nature and principle of operation of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a block diagram of a controller:
1, 2, 4, 10 - блоки сравнения;1, 2, 4, 10 - comparison blocks;
3 - интегральная часть;3 - integral part;
5 - пропорциональная часть;5 - proportional part;
6, 7 - блок умножения;6, 7 - multiplication block;
8 - блок инвертирования;8 - invert unit;
9 - блок единичной функции;9 - unit function block;
11 - блок выделения модуля;11 - unit allocation module;
12 - нелинейный ограничитель тока.12 - nonlinear current limiter.
Быстродействующий адаптивный регулятор скорости содержит четыре блока сравнения 1, 2, 4, 10; интегральную часть регулятора 3, пропорциональную часть регулятора 5, два блока умножения 6, 7; блок инвертирования 8, блок единичной функции 9, блок выделения модуля 11, нелинейный ограничитель 12.A fast adaptive speed controller contains four
Первый блок сравнения 1 последовательно соединен со вторым блоком сравнения 2, с интегральной частью регулятора 3, с третьим блоком сравнения 4, с пропорциональной частью регулятора 5 и нелинейным ограничителем тока 12, второй выход пропорциональной части регулятора 5 соединен с блоком выделения модуля 11, выход блока 11 соединен с прямым входом четвертого блока сравнения 10, на инверсный вход которого подается единица, выход четвертого блока сравнения 10 соединен с входом блока единичной функции 9, первый выход этого блока соединен с первым блоком умножения 6, также вход блока 6 соединен с выходом интегральной части регулятора 3, выход первого блока умножения 6 соединен с инверсным входом второго блока сравнения 2, второй выход блока единичной функции 9 соединен с входом блока инвертирования 8, выход которого соединен с входом второго блока умножения 7, на второй вход которого подается сигнал с датчика частоты вращения, выход второго блока умножения 7 соединен с инверсным входом первого блока сравнения 1, на инверсный вход третьего блока сравнения 4 подается сигнал с датчика частоты вращения.The
Принцип действия предложенного технического решения:The principle of operation of the proposed technical solution:
Входным сигналом быстродействующего адаптивного регулятора скорости является сигнал задания частоты вращения. Входной сигнал поступает на первый блок сравнения 1, где сравнивается с сигналом датчика частоты вращения, при условии, что на выход второго блока умножения 7 от блока инвертирования 8 будет приходить сигнал равный единице. В том случае, когда на выходе блока инвертирования 8 единица, на входе первого блока умножения 6 сигнал равный нулю, это говорит о том, что обратная связь, охватывающая интегральную часть регулятора 3, не работает, и сигнал с выхода первого блока сравнения 1 проходит через второй блок сравнения 2, сравнивается с нулем, при этом работает интегральная часть регулятора 3. Сигнал с выхода интегральной части регулятора 3 поступает на вход третьего блока сравнения 4, где сравнивается с сигналом с датчика частоты вращения, дальше сигнал поступает на пропорциональную часть регулятора 5, где усиливается и дальше поступает на нелинейный ограничитель тока 12. Также сигнал с выхода пропорциональной части регулятора 5 поступает на блок выделения модуля 11, после которого в четвертом блоке сравнения 10 сигнал сравнивается с единицей и поступает на вход блока единичной функции 1, на выходе которого сигнал принимает значение «0» (может принимать значение «0» или «1»), с выхода этого блока сигнал поступает на первый блок умножения 6 и блок инвертирования 8. Схема работает по вышеописанному принципу до тех пор, пока сигнал на выходе пропорциональной части регулятора 5 будет меньше единицы по модулю, но как только сигнал превысит значение единицы, на выход блока единичной фунции 9 придет сигнал больше нуля, и на выходе этого блока сигнал примет значение «1», это приведет к тому, что на первый блок умножения 6 придет единица, и интегральную часть регулятора 3 охватит единичная обратная связь, тем самым отключив интегральную часть регулятора 3 и заменив его апериодическим звеном первого порядка. На выходе блока инвертирования 8 будет сигнал равный «0», при этом на инверсный вход первого блока сравнения 1 будет приходить «0».The input signal to the high-speed adaptive speed controller is a speed reference signal. The input signal is supplied to the first block of
Таким образом, в динамических режимах для повышения быстродействия работает пропорциональная часть регулятора, в статических режимах для повышения точности регулирования подключается интегральная часть регулятора, обеспечивающая нулевую статическую ошибку.Thus, in dynamic modes, the proportional part of the controller works in order to increase speed; in static modes, to increase the accuracy of regulation, the integral part of the controller is connected, which ensures zero static error.
Правильность работы была подтверждена математическим моделированием и экспериментальной проверкой опытных образцов регулятора в системе электропривода.The correct operation was confirmed by mathematical modeling and experimental verification of prototypes of the controller in the electric drive system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145548A RU2622183C2 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Motor speed quick-operated adaptive regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145548A RU2622183C2 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Motor speed quick-operated adaptive regulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015145548A RU2015145548A (en) | 2017-04-25 |
RU2622183C2 true RU2622183C2 (en) | 2017-06-13 |
Family
ID=58642084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015145548A RU2622183C2 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Motor speed quick-operated adaptive regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622183C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696410A1 (en) * | 1977-08-15 | 1979-11-05 | Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения | Proportional-integral -differential regulator |
SU1835215A3 (en) * | 1991-05-05 | 1996-02-20 | О.Н. Авдеев | Proportional integral-differential regulator |
RU2325681C2 (en) * | 2006-04-17 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Digital integral controller |
US7692397B2 (en) * | 2004-04-05 | 2010-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Motor control device and corresponding control method |
-
2015
- 2015-10-22 RU RU2015145548A patent/RU2622183C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696410A1 (en) * | 1977-08-15 | 1979-11-05 | Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения | Proportional-integral -differential regulator |
SU1835215A3 (en) * | 1991-05-05 | 1996-02-20 | О.Н. Авдеев | Proportional integral-differential regulator |
US7692397B2 (en) * | 2004-04-05 | 2010-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Motor control device and corresponding control method |
RU2325681C2 (en) * | 2006-04-17 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Digital integral controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015145548A (en) | 2017-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3076261A1 (en) | Machinery control device and gain determination method for friction compensation | |
CN101103517B (en) | Motor control device | |
EP2105810A2 (en) | Apparatus and method for controlling a system | |
US9829877B2 (en) | Servo control apparatus having function of displaying adjustment state in online automatic adjustment to control system | |
WO2015004885A1 (en) | Control device for motor | |
CN105319963A (en) | Motor system | |
CN110300932B (en) | Method for designing filter of delay compensator, feedback control method using the same, and motor control device | |
Vu et al. | Smith predictor based fractional-order PI control for time-delay processes | |
EP2096507A1 (en) | Servo control apparatus and control method thereof | |
CN105867194A (en) | Equipment control method and device | |
CN104104296B (en) | For the method and apparatus that mechanical resonant suppresses | |
RU2622183C2 (en) | Motor speed quick-operated adaptive regulator | |
CN107181437B (en) | Excitation control method for synchronous generator | |
CN112334845A (en) | Feedback control method and feedback control device | |
RU2565490C1 (en) | Adaptive compensation method of influence of harmonic oscillations of moment of load in electromechanical system, and device for its implementation | |
US10355635B2 (en) | Motor control device | |
EP3784895B1 (en) | Speed control method for an internal combustion engine | |
RU2428735C1 (en) | Automatic control device of electromechanical system | |
KR101567446B1 (en) | Horsepower limiting device and horsepower limiting method | |
CN109085747B (en) | Method and device for acquiring differential signal | |
KR100973210B1 (en) | Pid equivalent controller that does not include derivative and method thereof | |
JP2017004144A (en) | Control device | |
RU2605946C1 (en) | Electric motor adaptive control system | |
RU2573731C2 (en) | Proportional-integral controller operating method | |
RU2584925C1 (en) | Feedback system |