Способ регулирования момента двигателя постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системахуправления электроприводами постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности регулирования момента. Устройство, реализующее способ регулирования момента двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, содержит нелинейный регулятор 1 момента, выход которого подключен ко входу преобразователя 18, Регулирование динамики электропривода определяется линейным дифференциальным уравнением первого порядка за счет введения в нелинейный регулятор 1 момента двух умножителей 11 и 13 и двух функциональных преобразователей 6 и 10. 2 ил.
СОЮЗ. СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 P 5/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Н
Cd
О (.)
СО (21) 4764942/07 (22) 05.12.89 (46) 15.02.92.Бюл. N 6 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С.М,Пересада и И.Л.Бакшеев . (53) 621.316.718 (088 8) (56) Ключев В.И. Теория электропривода.—
М.: Знергоатомиздат, 1985, с. 145. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОМЕНТА
ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах
„„Я „„1713068 А1 управления злектроприводами постоянного тока. Целью изобретения является повышение точности регулирования момента.
Устройство, реализующее способ регулирования момента двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, содержит нелинейный регулятор 1 момента, выход. которого подключен ко входу преобразователя 18. Регулирование динамики электропривода определяется линейным дифференциальным уравнением первого порядка за счет введения в нелинейный регулятор 1 момента двух умножителей 11 и 13 и двух функциональных преобразователей 6 и 10. 2 ил.
1713068
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах . управления электроприводами постоянноГо TOKB.
Цель изобретения — повышение точности регулирования момента.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства управления, которое реализует данный способ регулирования; на фиг. 2 — ее эквивалентная линейная модель, Устройство управления двигателем постоянного тока последовательного возбуждения содержит нелинейный регулятор момента 1, состоящий из первого усилителя
2, на вход 3 которого подается напряжение задания, выход первого усилителя 2 связан с первым входом первого сумматора 4, выход которого соединен с входом второго усилителя 5, первого функционального элемента 6, первый вход которого связан с выходом второго усилителя 5, а выход — с первым входом второго сумматора 7, третьего сумматора 8, первый вход которого связан с выходом второго сумматора 7, и третьего усилителя 9, выход которого связан с вторым входом третьего сумматора 8, причем на вход третьего усилителя 9, который связан с входом второго функционального элемента 10, вторым входом первого начального элемента 6 и. входом первого умножителя 11, подается сигнал 12 тока якоря, выход второго функционального элемента 10 связан с третьим входом первого функционального элемента 6; вторым входом первого умножителя 11 и первым входом второго умножителя 13, выход первого умножителя 11 подключен к входу четвертого усилителя 14, выходной сигнал которого подается на второй вход первого сумматора 4, на второй вход второго умножителя 13 подается сигнал 15 скорости вращения двигателя постоянного тока, выход второго умножителя 13 связан с входом пятого усилителя 16, выход которого подключен к второму входу второго сумматора
7. Поскольку напряжение, выдаваемое нелинейным регулятором момента недостаточно для управления двигателем, то необходимо ввести преобразователь с коэффициентом усиления Кпр, Однако для приведения в соответствие этих двух напряжений перед преобразователем необходимо ввести звено с коэффициентом
1/К
Выходной сигнал 17 нелинейного регулятора момента 1 подается на вход преобразователя 18, выходной сигнал 19 которого, а именно напряжение us(), прикладывается к двигателю 20, Устройство работает следующим образом.
Уравнение динамики двигателя постоянного тока с последовательным возбужде;
5 нием имеет вид: о 4
Us=iÿ Rs, + -, + бс
+ wa — — "- - - кФ (i ° ) и, 30 М=КФ(4)4; (2) Us= lsRsZ + (Lsz + бФ i,), di„
35 д is с) (3) Анализ уравнения (3) позволяет сделать вывод о том, что индуктивность якорной цедФ 1я
40 пи (Ls< + Мв д. ) и коэффициент
К Ф(4) изменяются в связи с насыщением магнитной системы, поэтому постоянная времени якорной цепи, определяемая как
45 дФ
f, Ts(ls)= 1 я + We . /Rs
Z д4 противоЭДС Е= К Ф(4)в и момент двигателя
M= К ©(ts)is являются нелинейными функциями тока якоря.
Дифференциальное уравнение (2), записанное относительно момента двигателя имеет вид: ,г
dM бФ 4) бс 4 бт я+Ф(ls) 1 ).
4 is (4) где Us — напряжение, прикладываемое к двигателю;
15 4 — ток якорной цепи двигателя;
Rsz — суммарное сопротивление якорной цепи;
Ls,— суммарная индуктивность якорной обмотки;
20 Р4 — число витков обмотки возбуждения; /
Ф(4) — поток двигателя, являющийся нелинейной функцией тока якоря;
К вЂ” конструктивный коэффициент двига25 тел я; в — угловая скорость двигателя.
Момент, развиваемый двигателем, определяется уравнением:
1713068
15 где
20 (7) 25 (8)
Ом= К Ф(1я) 4.
40.(9) (10) Омз=UaM Км.
d4
Из уравнения (3) находят и подбт ставляют в (4) di, (бФ(ií} )i 5
dt Яе В d 4. х (U;lя. Rÿ,— КФ (4 ) В ); (5)
dM
= Kp(4) > х (Оя !я Вя КФ (4)N), (6) p(4) =(.. 4+Ф(4))х
ЭФ 4 нелинейный коэффициент.
dM 1
dt
= — (Мз — М) =
1 — (Kì О з.м .— K e (i я ) я ), где z — эквивалентная постоянная времени регулирования момента;
Км — коэффициент. связывающий заданный момент Мз с напряжением Озм.
Приравняв правые части уравнения (6) и (8), получают закон управления
Ug(t)= — (Мз-М)(К P (4)) +
+ 4R + КФ(4)(с), Таким образом, если к двигателю приложено напряжение, изменяющееся во времени в соответствии с (9), то динамика момента определяется линейным дифференциальным уравнением первого порядка (8).
В исходном положении напряжение 19 преобразователя 18 равно О, поэтому ток якоря и скорость вращения двигателя 20 постоянного тока также равны О.
При поступлении на вход 3 на входе усилителя 2 сигнала задайия формируется сигнал, пропорциональный заданному моменту М, Так как в начальный момент времени сигнал 12 тока якоря и сигнал 15 скорости вращения равны нулю, то на выходах элементов 14, 16, 10 и 9 сигналы также отсутствуют. Сигнал Омз проходит через сумматор
4 и поступает на вход усилителя 5, на выходе которого формирует сигнал UM3/т, который подается на первый вход функционального элемента 6, на двух других входах в этот момент времени сигналы отсутствуют. Поскольку функция ф я) равна
О, то (К р(4)) = оо, на выходе функциональ.— . -1 ного элемента 6 формируется сигнал, амплитуда которого зависит от исполнения и схемы элемента 6 (в случае применения операционных усилителей амплитуда выходного сигнала равна напряжению питания операционных усилителей). Выходной сигнал элемента 6 проходит через сумматоры 7 и 8 без изменений и подается на вход преобразователяя 18. Пос кол ьку в да н ном случае коэффициент усиления преобразователя выбран равным единице, то входное напряжение 19 преобразователя 18 прикладывается к двигателю 20. Двигатель 20 начинает вращаться, следовательно появляются сигнал 12 тока якоря и сигнал 15 скорости двигателя 20, отличие от нуля. Появляется сигнал и на выходе функционального элемента 10. На выходе усилителя 14 появляется сигнал момента
Этот сигнал подается на второй вход сумматора 4, на выходе которого формируется сигнал
01= 0мз Ом= Озм KM КФ(1я) 1я. (12) Этот сигнал проходит через усилитель 5 и поступает на вход функционального элемента 6, Поскольку на два других входа этого элемента поступают сигналы 12 тока якоря и сигнала с выхода функционального элемента 10, то на выходе элемента 6 формируется сигнал
02=(0зм Км KQ(4) я) — (K P(4)) ., (13)
1 где ф(4) — функция, определяемая в (7).
Сигнал Uz подается на первый вход сумматора 7, на второй вход которого подается сигнал ЭДС двигателя, сформированный с помощью второго умножителя 13 и усилителя 16 в виде
1713068 8 (14) UE= К Ф(4)М х (Кф4)) +КФ (4) й) (15) Ъ
15 (16) Ug> 4Rs
Соста вител ь В.Трофимен ко
Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай
Заказ 543 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
На выходе сумматора 7 получается сигнал
1
0з=02+ 0е=(0зм KM КФ(4) 4) — x
Этот сигнал подается на первый вход. сумматора 8, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 9, определяемый как
На выходе сумматора 8 формируется сигнал, который через преобразователь 18 прикладывается к двигателю 20. Таким об- 20 разом формируется напряжение, при котором динамика момента определяется линейным дифференциальным уравнением (8) первого порядка.
Способ позволяет с высокой точностью 25 регулировать момент и существенно упрощает управление.
Формула изобретения
Способ регулирования момента двига- 30 теля постоянного тока последовательного возбуждения, при котором измеряют ток якорной цепи, определяют разность между заданным и действительным моментами двигателя и формируют управляющее на- 35 пряжение, прикладываемое к двигателю, о тл ича ющийся тем,что,с цельюповышения точности регулирования момента, дополнительно определяют противоЭДС двигателя, поток двигателя, мгновенное значение индуктивности якорной цепи, как функцию тока якоря, и управляющее напряжение формируют в виде суммы трех слагаемых, первое из которых — противоЭДС двигателя, второе — суммарное падение напряжение в якорной цепи, а третье определяется в соответствии с соотношением где Мэ — задан н ы и момент;
М вЂ” действительный момент; т — эквивалентная постоянная времени регулирования момента;
К вЂ” конструктивный коэффициент двигателя;
Ф(4) — поток двигателя;
4 — ток якорной цепи; оФ 4 мгновенное значение ин4 дуктивности якорной цепи;
Ья — суммарная индуктивность якорной цепи;
Ив — число витков обмотки возбуждения,
