RU2655723C1 - Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment - Google Patents
Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655723C1 RU2655723C1 RU2017118210A RU2017118210A RU2655723C1 RU 2655723 C1 RU2655723 C1 RU 2655723C1 RU 2017118210 A RU2017118210 A RU 2017118210A RU 2017118210 A RU2017118210 A RU 2017118210A RU 2655723 C1 RU2655723 C1 RU 2655723C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moments
- electric
- electric drive
- coordinates
- kinematic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 22
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 10
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 101150029975 MPM1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
-
- 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
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
- H02P5/50—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another by comparing electrical values representing the speeds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления взаимосвязанными электроприводами с индивидуальными силовыми преобразователями и упругими механическими передачами с зазорами от электродвигателей к общей массе, применяемыми в опорно-поворотных устройствах, металлообрабатывающих станках, механизмах металлургического производства и других системах управления движением, требующих высокого быстродействия и точности регулирования координат.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control interconnected electric drives with individual power converters and elastic mechanical gears with gaps from electric motors to the total mass used in slewing rings, metalworking machines, metallurgical production mechanisms and other motion control systems requiring high speed and accuracy of regulation of coordinates.
Известен способ управления взаимосвязанными электроприводами с упругими звеньями и зазорами в кинематических передачах по принципу электромеханического распора (Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982, с. 226-230), согласно которому токи электроприводов формируют силовыми преобразователями, индивидуальными для каждого электропривода, моменты распора и движущие моменты электроприводов формируют контурами регулирования электромагнитных моментов, индивидуальными для каждого электропривода, а регулирование целевой координаты общей массы осуществляют контуром, общим для всех электроприводов, при этом динамику регулирования моментов распора и движущих моментов каждого электропривода корректируют последовательными регуляторами, затем динамику и точность регулирования целевой координаты корректируют последовательным регулятором.There is a method of controlling interconnected electric drives with elastic links and gaps in kinematic transmissions on the principle of electromechanical pressure (Basharin A.V., Novikov V.A., Sokolovsky G.G. Control of electric drives. L.: Energoizdat, Leningrad branch, 1982, p. 226-230), according to which the currents of the electric drives are formed by power converters, individual for each electric drive, the thrust moments and the driving moments of the electric drives are formed by individual control loops of electromagnetic moments, individual and for each electric drive, and the target coordinate of the total mass is controlled by a circuit common to all electric drives, while the dynamics of regulation of thrust moments and driving moments of each electric drive are adjusted by sequential regulators, then the dynamics and accuracy of regulation of the target coordinate are corrected by a sequential regulator.
Недостатком данного технического решения является существенное ухудшение показателей точности и быстродействия регулирования координат при снижении жесткости кинематических передач.The disadvantage of this technical solution is a significant deterioration in the accuracy and speed of coordinate control while reducing the rigidity of kinematic gears.
Известен также способ управления взаимосвязанными электроприводами с упругими звеньями и зазорами в кинематических передачах по принципу электромеханического распора (Иванков В.А. Разработка и исследование цифровой системы контурно-позиционного управления редукторными электроприводами многоцелевых металлорежущих станков. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет, 2008.), согласно которому токи электроприводов формируют силовыми преобразователями, индивидуальными для каждого электропривода, моменты распора и движущие моменты электроприводов формируют контурами регулирования моментов упругости кинематических передач, индивидуальными для каждого электропривода, а регулирование целевой координаты общей массы осуществляют контуром, общим для всех электроприводов, при этом динамику регулирования моментов распора и движущих моментов каждого электропривода корректируют параллельными регуляторами в зависимости от координат силовых преобразователей, электрических двигателей и кинематических передач, а динамику регулирования целевой координаты корректируют параллельным регулятором в зависимости от координат силовых преобразователей, электрических двигателей, кинематических передач и общей массы, причем темп регулирования движущих моментов и моментов распора устанавливают единым и выше темпа регулирования целевой координаты.There is also a method of controlling interconnected electric drives with elastic links and gaps in kinematic transmissions according to the principle of electromechanical pressure (Ivankov V.A. Development and research of a digital system for contour-position control of gear electric drives of multi-purpose metal-cutting machines. Abstract for the degree of candidate of technical sciences. GOU VPO "Ivanovo State Energy University, 2008.), according to which the currents of electric drives form power converts For individual drives for each electric drive, the thrust moments and driving moments of the electric drives are formed by control loops of elastic kinematic gears, individual for each electric drive, and the target coordinates of the total mass are controlled by a circuit common to all drives, while the dynamics of the control of driving times and driving moments of each electric drives are adjusted by parallel regulators depending on the coordinates of power converters, electric motors s and the kinematic transmission, and dynamic adjustment target coordinates corrected parallel regulator, depending on coordinates of power converters, electric motors, gears and kinematic total mass, the rate regulation drive torque and thrust moments set one and rate above a target coordinate regulation.
Недостатками данного технического решения являются пониженное быстродействие контура регулирования целевой координаты, сложность реализации параллельных регуляторов, а также низкая точность регулирования целевой координаты и стабилизации моментов распора при движении общей массы и при воздействии момента нагрузки.The disadvantages of this technical solution are the reduced speed of the control loop of the target coordinate, the complexity of the implementation of parallel controllers, as well as the low accuracy of controlling the target coordinate and stabilization of thrust moments during the movement of the total mass and under the influence of the load moment.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ управления взаимосвязанными электроприводами (патент RU на изобретение №2316886, опубл. 10.02.2008, МПК Н02Р 5/46), согласно которому токи электроприводов формируют силовыми преобразователями, индивидуальными для каждого электропривода, моменты распора и движущие моменты электроприводов формируют контурами регулирования моментов упругости кинематических передач, индивидуальными для каждого электропривода, а регулирование целевой координаты общей массы осуществляют контуром, общим для всех электроприводов, при этом динамику регулирования моментов распора и движущих моментов каждого электропривода корректируют параллельными регуляторами в зависимости от координат силовых преобразователей, электрических двигателей и кинематических передач, в том числе от интегральных составляющих моментов упругости кинематических передач, а динамику и точность регулирования целевой координаты корректируют параллельным регулятором в зависимости от координат общей массы, в том числе от интегральной составляющей целевой координаты, причем темп регулирования движущих моментов и моментов распора устанавливают единым и выше темпа регулирования целевой координаты.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for controlling interconnected electric drives (RU patent for invention No. 2316886, publ. 02/10/2008, IPC
Недостатками настоящего технического решения являются пониженное быстродействие контура регулирования целевой координаты из-за наличия некомпенсированной инерционности, сложность реализации параллельного регулятора для повышения быстродействия регулирования целевой координаты, а также многократное завышение темпа регулирования моментов распора и движущих моментов электроприводов, что ведет к увеличению динамических нагрузок на электрические двигатели.The disadvantages of this technical solution are the reduced speed of the control loop of the target coordinate due to the presence of uncompensated inertia, the difficulty of implementing a parallel controller to increase the speed of regulation of the target coordinate, as well as the multiple overestimation of the pace of regulation of torques and driving moments of electric drives, which leads to an increase in dynamic loads on electric engines.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и точности при регулировании координат взаимосвязанных электроприводов с упругими звеньями и зазорами в кинематических передачах по принципу электромеханического распора с астатической стабилизацией моментов распора.The technical task of the invention is to increase speed and accuracy when adjusting the coordinates of interconnected electric drives with elastic links and gaps in kinematic transmissions on the principle of electromechanical pressure with astatic stabilization of pressure moments.
Технический результат заключается в повышении производительности машин и механизмов, а также повышении качества выполнения движений.The technical result consists in increasing the productivity of machines and mechanisms, as well as improving the quality of movement.
Это достигается тем, что в известном способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов с упругими звеньями и зазорами в кинематических передачах по принципу электромеханического распора, включающем формирование токов, моментов распора и движущих моментов электроприводов и регулирование целевой координаты общей массы контуром, общим для всех электроприводов, причем темп регулирования движущих моментов и моментов распора устанавливают единым и выше темпа регулирования целевой координаты, формирование токов каждого электропривода осуществляют контурами регулирования токов, индивидуальными для каждого электропривода, при этом динамику регулирования токов корректируют последовательными регуляторами, затем формирование моментов распора и движущих моментов электроприводов осуществляют внешними и внутренними контурами регулирования моментов упругости кинематических передач, индивидуальными для каждого электропривода, при этом динамику регулирования моментов распора и движущих моментов каждого электропривода корректируют параллельными регуляторами внутренних контуров в зависимости от координат электрических двигателей и кинематических передач, затем динамику формирования моментов распора и движущих моментов каждого электропривода корректируют последовательными регуляторами внешних контуров, далее динамику и точность регулирования целевой координаты корректируют последовательным регулятором и параллельным регулятором контура регулирования целевой координаты в зависимости от координат общей массы.This is achieved by the fact that in the known method of regulating the coordinates of interconnected electric drives with elastic links and gaps in kinematic transmissions according to the principle of electromechanical expansion, including the formation of currents, moments of expansion and driving moments of the electric drives and regulation of the target coordinate of the total mass by a circuit common to all electric drives, and the pace regulating the driving and thrust moments set a single and higher rate of regulation of the target coordinate, the formation of currents of each electric The electric drive is carried out by current control loops, individual for each electric drive, while the dynamics of current regulation is adjusted by sequential regulators, then the formation of thrust moments and driving moments of the electric drives is carried out by external and internal control loops of elasticity of kinematic gears, individual for each electric drive, while the dynamics of control of moments of thrust and the driving moments of each electric drive are adjusted parallel to the orams of internal circuits depending on the coordinates of electric motors and kinematic transmissions, then the dynamics of the formation of thrust moments and driving moments of each electric drive are corrected by sequential regulators of external circuits, then the dynamics and accuracy of regulation of the target coordinate are corrected by a serial controller and a parallel controller of the control loop of the target coordinate depending on the coordinates total mass.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема системы регулирования координат взаимосвязанных электроприводов, реализующей заявленный способ регулирования координат взаимосвязанных электроприводов, на фиг. 2 представлены диаграммы изменения основных координат электроприводов при пуске, приложении нагрузки, снятии нагрузки и реверсе, на фиг. 3 представлены диаграммы изменения основных координат электроприводов при отработке движения общей массы с постоянной скоростью, на фиг. 4 показаны диаграммы изменения положения общей массы при отработке скачка задающего воздействия при предложенном способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов с повышенным быстродействием и точностью и способе по прототипу, на фиг. 5 представлены диаграммы изменения положения общей массы при ее движении с постоянной скоростью при предложенном способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов с повышенным быстродействием и точностью и способе по прототипу.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of a coordinate control system for interconnected electric drives that implements the claimed method for controlling the coordinates of interconnected electric drives, FIG. 2 shows diagrams of changes in the basic coordinates of electric drives during start-up, application of load, unloading and reverse, in FIG. 3 presents diagrams of changes in the basic coordinates of electric drives when practicing the movement of the total mass at a constant speed, FIG. 4 shows diagrams of the change in the position of the total mass during the development of a jump in the set point with the proposed method for regulating the coordinates of interconnected electric drives with increased speed and accuracy and the prototype method, FIG. 5 presents diagrams of the change in the position of the total mass during its movement at a constant speed with the proposed method for regulating the coordinates of interconnected electric drives with increased speed and accuracy and the prototype method.
На графических изображениях приняты следующие обозначения координат электроприводов: I1, I2, ω1, ω2, ε1, ε2, Му1, Му2 - токи, скорости вращения и ускорения электрических двигателей, моменты упругости кинематических передач первого и второго электроприводов соответственно; ϕз - заданное положение общей массы; ωз - заданная скорость движения общей массы; ϕ0, ω0, ε0 - угловое положение, скорость движения и ускорение общей массы; Мн0 - момент нагрузки, приложенный к общей массе; Мр - момент распора. Целевой координатой регулирования движения общей массы является ее положение ϕ0.The following notation of the coordinates of the electric drives is adopted on the graphic images: I 1 , I 2 , ω 1 , ω 2 , ε 1 , ε 2 , M y1 , M y2 - currents, rotation speeds and accelerations of electric motors, elastic moments of kinematic gears of the first and second electric drives respectively; ϕ s - a given position of the total mass; ω s - a given speed of movement of the total mass; ϕ 0 , ω 0 , ε 0 - angular position, speed and acceleration of the total mass; M n0 - load moment applied to the total mass; M p - moment of break. The target coordinate of the regulation of the movement of the total mass is its position ϕ 0 .
Функциональная схема системы регулирования координат взаимосвязанных электроприводов содержит электрический двигатель первого электропривода 1 (ЭД1) и электрический двигатель второго электропривода 2 (ЭД2), при этом электрический двигатель первого электропривода 1 связан первой упругой кинематической передачей 3 (КП1), содержащей зазор, с первым входом общей массы 5 (ОМ), электрический двигатель второго электропривода 2 связан второй упругой кинематической передачей 4 (КП2), содержащей зазор со вторым входом общей массы 5. Силовая цепь электрического двигателя первого электропривода 1 содержит первый датчик тока 6 (ДТ1), подключенный к выходу первого силового преобразователя 7 (СП1). Силовая цепь электрического двигателя второго электропривода 2 содержит второй датчик тока 8 (ДТ2), подключенный к выходу второго силового преобразователя 9 (СП2). На валу электрического двигателя первого электропривода 1 расположен первый датчик скорости 10 (ДС1), на валу электрического двигателя второго электропривода 2 расположен второй датчик скорости 11 (ДС2). На первой упругой кинематической передаче 3 расположен первый датчик момента упругости кинематической передачи 12 (ДМУ1), на второй упругой кинематической передаче 4 расположен второй датчик момента упругости кинематической передачи 13 (ДМУ2). Вход первого силового преобразователя 7 соединен с выходом регулятора тока первого электропривода 14 (РТ1), первый вход которого соединен с первым датчиком тока 6, а второй вход соединен с выходом суммирующего усилителя внутреннего контура регулирования момента упругости кинематической передачи первого электропривода 16 (СУ1). Вход силового преобразователя 9 соединен с выходом регулятора тока второго электропривода 15 (РТ2), первый вход которого соединен со вторым датчиком тока 8, а второй вход соединен с выходом суммирующего усилителя внутреннего контура регулирования момента упругости кинематической передачи второго электропривода 17 (СУ2).The functional diagram of the coordinate control system of interconnected electric drives contains an electric motor of the first electric drive 1 (ED1) and an electric motor of the second electric drive 2 (ED2), while the electric motor of the first
При этом элементы 6, 7, 14 образуют контур регулирования тока первого электропривода, элементы 8, 9, 15 образуют контур регулирования тока второго электропривода.In this case, the
На валу общей массы 5 установлены датчик скорости общей массы 18 (ДС0) и датчик положения общей массы 19 (ДП0).On the shaft of the
Первый вход суммирующего усилителя внутреннего контура регулирования момента упругости кинематической передачи первого электропривода 16 соединен с выходом модального регулятора момента упругости кинематической передачи первого электропривода 20 (МРМ1), а второй его вход соединен с выходом регулятора момента упругости кинематической передачи первого электропривода 21 (РМ1). Первый вход суммирующего усилителя внутреннего контура регулирования момента упругости кинематической передачи второго электропривода 17 соединен с выходом модального регулятора момента упругости кинематической передачи второго электропривода 22 (МРМ2), а второй его вход соединен с выходом регулятора момента упругости кинематической передачи второго электропривода 23 (РМ2).The first input of the summing amplifier of the internal loop of the moment of elasticity of the kinematic transmission of the first
Первый вход модального регулятора момента упругости кинематической передачи первого электропривода 20 соединен с первым выходом первого датчика момента упругости кинематической передачи 12, второй вход соединен с первым выходом первого датчика скорости 10, третий вход подключен к выходу первого вычислителя ускорения 24 (ВУ1), вход которого соединен со вторым выходом первого датчика скорости 10 первого электропривода.The first input of the modal regulator of the moment of elasticity of the kinematic transmission of the first
Первый вход модального регулятора момента упругости кинематической передачи второго электропривода 22 соединен с первым выходом второго датчика момента упругости кинематической передачи 13, второй вход соединен с первым выходом второго датчика скорости 11, третий вход подключен к выходу второго вычислителя ускорения 25 (ВУ2), вход которого соединен со вторым выходом второго датчика скорости 11 второго электропривода.The first input of the modal controller of the moment of elasticity of the kinematic transmission of the second
Элементы 10, 12, 16, 20, 24 и контур регулирования тока первого электропривода образуют внутренний контур регулирования момента упругости кинематической передачи первого электропривода. Элементы 11, 13, 17, 22, 25 и контур регулирования тока второго электропривода образуют внутренний контур регулирования момента упругости кинематической передачи второго электропривода.
Первый вход регулятора момента упругости кинематической передачи первого электропривода 21 соединен с выходом первого сумматора 26, первый вход которого соединен с катодом первого диодного элемента 27 (ДЭ1), а второй вход подключен к задатчику момента распора положительного направления 28 (ЗМ1). Второй вход регулятора момента упругости кинематической передачи первого электропривода 21 соединен со вторым выходом первого датчика момента упругости кинематической передачи 12.The first input of the kinematic transmission elasticity moment regulator of the first
Первый вход регулятора момента упругости кинематической передачи второго электропривода 23 соединен с выходом второго сумматора 29, первый вход которого соединен с анодом второго диодного элемента 30 (ДЭ2), а второй вход подключен к задатчику момента распора отрицательного направления 31 (ЗМ2). Второй вход регулятора момента упругости кинематической передачи второго электропривода 23 соединен со вторым выходом второго датчика момента упругости кинематической передачи 13.The first input of the kinematic transmission elasticity moment regulator of the second
Элементы 12, 21 и внутренний контур регулирования момента упругости кинематической передачи первого электропривода образуют внешний контур регулирования момента упругости кинематической передачи первого электропривода. Элементы 13, 23 и внутренний контур регулирования момента упругости кинематической передачи второго электропривода образуют внешний контур регулирования момента упругости кинематической передачи второго электропривода.
Анод первого диодного элемента 27 подсоединен к первому выходу регулятора целевой координаты (положения) 32 (РП) общей массы 5, катод второго диодного элемента 30 подсоединен ко второму выходу регулятора целевой координаты (положения) 32 общей массы 5, первый вход которого соединен с выходом задатчика перемещения 33 (ЗП), а второй вход соединен с выходом модального регулятора целевой координаты (положения) 34 (МРП) общей массы 5. При этом регулятор целевой координаты 32 общей массы 5 и модальный регулятор целевой координаты 34 общей массы 5 являются общими для обоих электроприводов. Первый и второй выходы регулятора целевой координаты 32 общей массы 5 и сигналы на них идентичны.The anode of the
Первый вход модального регулятора целевой координаты 34 общей массы 5 соединен с выходом датчика положения общей массы 19, второй вход соединен с первым выходом датчика скорости общей массы 18, третий вход подсоединен к выходу вычислителя ускорения общей массы 35 (ВУ0), вход которого соединен со вторым выходом датчика скорости общей массы 18. На третий вход общей массы 5 воздействует момент нагрузки.The first input of the modal controller of the
Элементы 5, 18, 19, 26, 27, 29, 30, 32, 34, 35 и внешние контуры регулирования моментов упругости кинематических передач образуют контур регулирования целевой координаты общей массы 5, общий для всех электроприводов.
Электрический двигатель первого электропривода 1 и электрический двигатель второго электропривода 2 могут быть постоянного тока независимого возбуждения, асинхронные, синхронные вентильные с электромагнитной системой возбуждения или с возбуждением от постоянных магнитов. Первый 7 и второй 9 силовые преобразователи выполнены на основе полупроводниковой техники и реализуют управление электрическими двигателями в зависимости от типов последних: двигателями постоянного тока независимого возбуждения по якорной цепи, частотное или векторное управление асинхронными, синхронными вентильными электрическими двигателями с электромагнитной системой возбуждения или с возбуждением от постоянных магнитов.The electric motor of the first
В качестве первого 6 и второго 8 датчиков тока, первого 10 и второго 11 датчиков скорости, первого 12 и второго 13 датчиков момента упругости кинематической передачи, датчика скорости общей массы 18, датчика положения общей массы 19 могут быть использованы соответствующие измерительные устройства любого типа.As the first 6 and second 8 current sensors, the first 10 and second 11 speed sensors, the first 12 and second 13 sensors of the moment of elasticity of the kinematic transmission, the speed sensor of the
Все регуляторы 14, 15, 20, 21, 22, 23, 32, суммирующие усилители 16, 17, а также первый 26 и второй 29 сумматоры могут быть реализованы на базе аналоговой техники (операционных усилителях) или на базе программно-аппаратных средств цифровой вычислительной техники.All
В качестве задатчика момента распора положительного направления 28, задатчика момента распора отрицательного направления 31 и задатчика перемещения 33 могут быть использованы регулируемые источники напряжения или цифровые элементы цифровой вычислительной техники.Adjustable voltage sources or digital elements of digital computer technology can be used as a setpoint for the moment of thrust of the
Первый 24 и второй 25 вычислители ускорения, а также вычислитель ускорения общей массы 35 могут быть реализованы на базе программно-аппаратных средств цифровой вычислительной техники. Первый 27 и второй 30 диодные элементы могут быть выполнены на полупроводниковых приборах при реализации системы управления на основе аналоговой техники или на базе программно-аппаратных средств при реализации системы управления на основе цифровой вычислительной техники. Первый 27 и второй 30 диодные элементы выполнены с однонаправленными характеристиками «вход - выход».The first 24 and second 25 acceleration calculators, as well as the acceleration calculator of the
Реализация указанной системой регулирования предлагаемого способа регулирования координат взаимосвязанных электроприводов осуществляется следующим образом.Implementation of the specified regulatory system of the proposed method for regulating the coordinates of interconnected electric drives is as follows.
Питание электрических двигателей осуществляют управляемые реверсивные первый 7 и второй 9 силовые преобразователи. Первым 6 и вторым 8 датчиками тока измеряют координаты - токи электрических двигателей 1 и 2 первого и второго электроприводов соответственно. По измеренному току электрического двигателя первого электропривода 1 замыкают контур регулирования тока первого электропривода. По измеренному току электрического двигателя второго электропривода 2 замыкают контур регулирования тока второго электропривода. Для коррекции этих контуров при формировании токов используют последовательные пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) тока первого электропривода 14 и тока второго электропривода 15. Параметры регуляторов токов настраивают так, чтобы скомпенсировать электромагнитную инерцию электрических двигателей первого 1 и второго 2 электроприводов. При этом быстродействие контуров регулирования тока ограничено быстродействием первого 7 и второго 9 силовых преобразователей.The electric motors are powered by controlled reversible first 7 and second 9 power converters. The first 6 and second 8 current sensors measure the coordinates - the currents of
Первым датчиком скорости 10 и первым датчиком момента упругости кинематической передачи 12 измеряют координаты электрических двигателей первого 1 и второго 2 электроприводов - скорости их вращения. Первый 24 и второй 25 вычислители ускорения рассчитывают координаты электрических двигателей первого 1 и второго 2 электроприводов - их ускорения. Первый 12 и второй 13 датчики момента упругости кинематической передачи измеряют координаты кинематических передач - моменты упругости первой 3 и второй 4 упругих кинематических передач первого и второго электроприводов. Обратные связи по координатам электрических двигателей и кинематических передач каждого из электроприводов, а именно по моментам упругости кинематических передач, скоростям и ускорениям электрических двигателей, образуют параллельные регуляторы 20 и 22 внутренних контуров регулирования моментов упругости кинематических передач. Эти регуляторы и суммирующие усилители 16 и 17 настраивают в соответствии с процедурой модального синтеза таким образом, чтобы обеспечить заданные динамику и темп регулирования моментов упругости кинематических передач каждого электропривода. При этом быстродействие внутренних контуров регулирования моментов упругости кинематических передач ограничено быстродействием контуров регулирования токов.The
Внешние контуры регулирования моментов упругости кинематических передач каждого электропривода корректируют последовательными регуляторами 21 и 23, которые представляют собой пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). Их настраивают таким образом, чтобы скомпенсировать инерционность внутренних контуров. Интегрирующие составляющие регуляторов 21 и 23 обеспечивают астатическую стабилизацию моментов распора в условиях движения общей массы. Внешние контуры замыкают обратными связями по моментам упругости кинематических передач, измеренными первым 12 и вторым 13 датчиками момента упругости кинематической передачи. При этом быстродействие внешних контуров регулирования моментов упругости кинематических передач ограничено быстродействием внутренних контуров регулирования моментов упругостей кинематических передач.The external contours of the control of the moments of elasticity of the kinematic gears of each electric drive are adjusted by
Задатчик момента распора положительного направления 28 и задатчик момента распора отрицательного направления 31 задают моменты распора противоположных знаков. Задатчиком перемещения 33 задают величину целевой координаты общей массы 5.The positive moment thrust
Датчик скорости общей массы 18 и датчик положения общей массы 19 измеряют координаты общей массы - скорость движения и ее положение соответственно. Вычислитель ускорения общей массы 35 рассчитывает координату общей массы - ее ускорение. Контур регулирования целевой координаты (положения) общей массы корректируют последовательным регулятором 32, который представляет собой ПИД-регулятор. Его настраивают таким образом, чтобы скомпенсировать инерционности внешних контуров регулирования моментов упругости кинематических передач. Интегрирующая составляющая указанного регулятора обеспечивает астатическую стабилизацию целевой координаты общей массы 5 при наличии момента нагрузки, приложенного к ней. Параллельный модальный регулятор 34 контура регулирования целевой координаты (положения) общей массы 5 образован обратными связями по координатам общей массы 5 - ускорению, скорости и положению. Модальный регулятор целевой координаты 34 настраивают в соответствии с процедурой модального синтеза таким образом, чтобы обеспечить заданные динамику, точность и темп регулирования целевой координаты. При этом быстродействие указанного контура ограничено быстродействием внешних контуров регулирования моментов упругости кинематических передач.The speed sensor of the
На катоде первого диодного элемента 27 и аноде второго диодного элемента 30 формируются управляющие воздействия для задания движущих моментов соответственно первому и второму электроприводам. При этом первый 27 и второй 30 диодные элементы задают управляющее воздействие только на тот электропривод, который в данный момент должен быть движущим.At the cathode of the
Совместное действие регуляторов 14, 20, 21 первого электропривода, регуляторов 15, 22, 23 второго электропривода, регулятора целевой координаты (положения) 32 и модального регулятора целевой координаты (положения) 34 компенсирует инерционности. Это приводит к снижению порядка характеристического полинома замкнутого контура регулирования целевой координаты (положения) общей массы 5. Для получения желаемых динамических свойств этого контура его достаточно замкнуть тремя обратными связями - по целевой координате и двум ее производным (по положению, скорости и ускорению). Следовательно, контур регулирования целевой координаты по сравнению с прототипом имеет большее быстродействие, а именно больший темп нарастания целевой координаты до заданного значения, меньшее транспортное запаздывание и большую точность, которая характеризуется добротностью.The combined action of the
Динамику и точность регулирования координат взаимосвязанных электроприводов иллюстрируют графики изменения координат в различных режимах движения, показанные на фиг. 2 и фиг. 3. Способ реализует заданную динамику регулирования координат и астатическую стабилизацию целевой координаты общей массы при воздействии на нее момента нагрузки Мн0, о чем свидетельствуют графики на фиг. 2, где в статическом режиме действительная координата ϕ0 равна заданной ϕз.The dynamics and accuracy of the coordinate control of the interconnected electric drives are illustrated by the graphs of the coordinate changes in various driving modes, shown in FIG. 2 and FIG. 3. The method implements a predetermined dynamics of coordinate control and astatic stabilization of the target coordinate of the total mass when exposed to a load moment M n0 , as evidenced by the graphs in FIG. 2, where in static mode the actual coordinate ϕ 0 is equal to the given ϕ s .
Повышение быстродействия и точности при регулировании координат взаимосвязанных электроприводов иллюстрируют графики изменения координат в различных переходных режимах и режимах установившегося движения, показанные на фиг. 4 и фиг. 5.The increase in speed and accuracy when adjusting the coordinates of interconnected electric drives is illustrated by graphs of changes in coordinates in various transient and steady-state modes, shown in FIG. 4 and FIG. 5.
Способ реализует астатическую стабилизацию момента распора при движении общей массы с постоянной скоростью, о чем свидетельствуют графики, показанные на фиг. 3, где действительные величины моментов упругости Му1 и Му2 равны заданным величинам ±Мp момента распора, благодаря чему исключается раскрытие зазоров кинематических передач.The method implements astatic stabilization of the thrust moment when the total mass moves at a constant speed, as evidenced by the graphs shown in FIG. 3, where the actual values of the moments of elasticity M y1 and M y2 are equal to the specified values ± M p of the moment of thrust, which eliminates the opening of the gaps of the kinematic gears.
График 1 на фиг. 4 показывает изменение во времени скачкообразного задающего воздействия ϕз. График 2 на фиг. 4 показывает изменение положения ϕ0 общей массы при отработке скачкообразного задающего воздействия при предложенном способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов с повышенным быстродействием и точностью. График 3 на фиг. 4 показывает изменение положения ϕ0 общей массы при отработке скачкообразного задающего воздействия при способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов по прототипу. В обоих случаях задан одинаковый темп формирования моментов распора и движущих моментов электроприводов. График 2 по сравнению с графиком 3 имеет меньшее транспортное запаздывание и больший темп нарастания до заданного уровня (график 1), что свидетельствует о повышении быстродействия регулирования координат взаимосвязанных электроприводов. При этом в предлагаемом изобретении для обеспечения заданного темпа регулирования целевой координаты не требуется завышать темп формирования моментов распора и движущих моментов электроприводов более чем в 2-3 раза.
График 1 на фиг. 5 показывает изменение во времени линейно нарастающего задающего воздействия ϕз. График 2 на фиг. 5 показывает изменение положения ϕ0 общей массы при отработке линейно нарастающего задающего воздействия при предложенном способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов с повышенным быстродействием и точностью. График 3 на фиг. 5 показывает изменение положения ϕ0 общей массы при отработке линейно нарастающего задающего воздействия при способе регулирования координат взаимосвязанных электроприводов по прототипу. График 2 по сравнению с графиком 3 имеет меньшее отставание от задающего воздействия (график 1), что свидетельствует о повышении точности регулирования координат взаимосвязанных электроприводов.
Использование изобретения позволяет повысить быстродействие и точность систем регулирования координат взаимосвязанных электроприводов, в том числе опорно-поворотных устройств различного назначения, металлообрабатывающих станков, механизмов металлургического производства и других механизмов, требующих высокого быстродействия и точности регулирования координат.The use of the invention improves the speed and accuracy of coordinate control systems for interconnected electric drives, including slewing rings for various purposes, metalworking machines, metallurgical production mechanisms and other mechanisms requiring high speed and accuracy of coordinate control.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118210A RU2655723C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118210A RU2655723C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655723C1 true RU2655723C1 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118210A RU2655723C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655723C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726951C1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method and device for selection of backlash in kinematic transmission of support-rotary device with two interconnected electric drives |
| RU2783044C1 (en) * | 2022-03-22 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Electromechanical drive with a mechanical characteristic adaptive to the action of the load |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079940A (en) * | 1964-12-09 | 1967-08-16 | Vnii Pk I Metall Maschino | Stand for helical rolling |
| JPH02119595A (en) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Motor driver |
| RU2007836C1 (en) * | 1992-03-26 | 1994-02-15 | Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина | Method of control over multimotored electric drive |
| US5708332A (en) * | 1995-01-31 | 1998-01-13 | Kba-Planeta Ag | Dual motor drive system |
| WO2001043271A2 (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Picanol N.V. | Method for driving drive motors of at least two machines, and set of machines |
| RU2185019C1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling multimotor drive |
| RU2316886C1 (en) * | 2006-04-27 | 2008-02-10 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" | Method for controlling interconnected electric motors (variants) |
-
2017
- 2017-05-25 RU RU2017118210A patent/RU2655723C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079940A (en) * | 1964-12-09 | 1967-08-16 | Vnii Pk I Metall Maschino | Stand for helical rolling |
| JPH02119595A (en) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Motor driver |
| RU2007836C1 (en) * | 1992-03-26 | 1994-02-15 | Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина | Method of control over multimotored electric drive |
| US5708332A (en) * | 1995-01-31 | 1998-01-13 | Kba-Planeta Ag | Dual motor drive system |
| DE19502909B4 (en) * | 1995-01-31 | 2006-02-09 | Koenig & Bauer Ag | Multi-motor drive |
| WO2001043271A2 (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Picanol N.V. | Method for driving drive motors of at least two machines, and set of machines |
| US20020180399A1 (en) * | 1999-12-10 | 2002-12-05 | Walter Bilcke | Method for driving drive motors of at least two machines, and set of machines |
| RU2185019C1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling multimotor drive |
| RU2316886C1 (en) * | 2006-04-27 | 2008-02-10 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" | Method for controlling interconnected electric motors (variants) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726951C1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method and device for selection of backlash in kinematic transmission of support-rotary device with two interconnected electric drives |
| RU2783044C1 (en) * | 2022-03-22 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Electromechanical drive with a mechanical characteristic adaptive to the action of the load |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102969968B (en) | Permanent magnet synchronous motor control method | |
| JP5656193B2 (en) | Actuator positioning device with wave gear device | |
| CN111865169B (en) | Model-free integral sliding mode control method of ultrasonic motor servo system | |
| Brock et al. | New approaches to selected problems of precise speed and position control of drives | |
| Kiruthika et al. | Mathematical modelling and speed control of a sensored brushless DC motor using intelligent controller | |
| Zuo et al. | Simultaneous identification of multiple mechanical parameters in a servo drive system using only one speed | |
| RU2655723C1 (en) | Method of the interconnected electric drives coordinates adjustment | |
| CN112072974A (en) | Fan electric variable pitch motor drive control system | |
| CN105680734A (en) | Dual-motor synchronous driving system and algorithm | |
| Cheng et al. | Robust proximate time-optimal servomechanism with speed constraint for rapid motion control | |
| RU2428735C1 (en) | Automatic control device of electromechanical system | |
| Yuefei et al. | A decoupled active disturbance rejection controller for PMSM speed-regulation system with position feedback | |
| RU2399080C1 (en) | Self-tuning electric drive | |
| RU2316886C1 (en) | Method for controlling interconnected electric motors (variants) | |
| CN107733307B (en) | Optimization method for driving motor speed regulator under AMT (automated mechanical transmission) gear shifting of electric automobile | |
| DeBoon et al. | Backlash-compensated active disturbance rejection control of nonlinear multi-input series elastic actuators | |
| Naik et al. | Speed control of DC motor using linear and non-linear controllers | |
| CN109308008B (en) | Active disturbance rejection control device with abnormality coping capability | |
| CN112039388A (en) | Permanent magnet synchronous motor control method for industrial robot | |
| Huang et al. | Torque balance of double motors drive system based on exponential reaching law VSSMC | |
| CN110543096B (en) | Force feedback composite control method suitable for electric simulation loading system | |
| Xiao et al. | Study on load torque disturbance observation and compensation in electromechanical actuator | |
| Xinghua et al. | Application of active disturbance rejection controller for high precision servo system | |
| Domanov et al. | Solution of electric drive with a variable moment of inertia | |
| Zeng et al. | CNC servo system base on PMSM |