Способ регулирования электроприводов постоянного тока



Способ регулирования электроприводов постоянного тока
Способ регулирования электроприводов постоянного тока
Способ регулирования электроприводов постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2517324:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" (RU)

Изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам. Техническим результатом является повышение точности управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока за счет снижения отклонения от заданной скорости вращения двигателя. Способ регулирования электроприводов постоянного тока заключается в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости, при этом в системе формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, который усиливается с эмпирическим коэффициентом и подается на вход сумматора контура тока. 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам.

Из предшествующего уровня техники известен способ подчиненного регулирования электроприводов постоянного тока, состоящий в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости [1].

В контурах регулирования приводов используются ПИД-регуляторы, которые описываются выражением:

U ( t ) = K e ( t ) + 1 T i 0 t e ( t ) d t + T d d e ( t ) d t

где u - выходная величина регулятора,

е - сигнал рассогласования,

t - время,

K - пропорциональный коэффициент (безразмерный),

Ti - постоянная интегрирования (размерность времени),

Td - постоянная дифференцирования (размерность времени) [2].

На практике постоянная дифференцирования чаще всего равна нулю, то есть используются только пропорциональная и интегральная составляющие регулятора в связи с тем, что дифференциатор усиливает высокочастотные помехи, короткие выбросы и шум [2]

Таким образом, система подчиненного регулирования электропривода постоянного тока имеет вид, изображенный на фиг.1, с первой по пятую позиции, где приняты следующие обозначения: 1 - сумматор контура скорости, 2 - передаточная функция регулятора скорости, 3 - сумматор контура тока, 4 - передаточная функция регулятора тока якоря, 5 - двигатель постоянного тока, g(t) - сигнал задания скорости вращения, eС(t) - сигнал рассогласования скорости вращения, uРС(t) - выходной сигнал регулятора скорости вращения, eТ(t) - сигнал рассогласования тока якоря, uРТ (t) - выходной сигнал регулятора тока якоря, I(t) - ток якоря, ω(t) - скорость вращения, КРС - пропорциональный коэффициент регулятора скорости, ТРС - постоянная интегрирования регулятора скорости, KРТ - пропорциональный коэффициент регулятора тока. ТРТ - постоянная интегрирования регулятора тока, RЯ - сопротивление якоря, TЭ - электромагнитная постоянная времени, КФ - коэффициент связи между током якоря и электромагнитным моментом, J - суммарный момент инерции якоря и нагрузки, Кω - коэффициент связи между скоростью и ЭДС.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в снижении отклонения от заданной скорости вращения двигателя, что позволит повысить точность управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока и уменьшить рассогласования между синхронно работающими приводами.

Решение данной задачи достигается за счет того, что в описанной системе подчиненного электропривода постоянного тока формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, усиливается с эмпирическим коэффициентом усиления, равным 0,06-0,14, и подается на вход сумматора контура тока, что отображено на фиг.1 в виде позиции 6, где Kd - коэффициент усиления. Таким образом, выражение, описывающее ПИД-регулятор контура скорости, принимает вид:

U ( t ) = K e ( t ) + 1 T i 0 t e ( t ) d t + K d d g ( t ) d t

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение величины рассогласования до двух раз и снижение времени выхода на заданное значение до десяти раз. Кроме того, в данном случае на дифференцирующую составляющую не оказывают влияние никакие внешние шумы. На фиг.2 и 3 отображены графики рассогласования от заданной скорости вращения без добавления описанного сигнала и с ним, соответственно.

Список использованной литературы

1. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов. Часть 1, Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат: Учеб. пособие для вузов. - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос.проф.-пед. ун-та 1997. - 279 с., с.80-91.

2. Astrom K.J., Hagglund T. Advanced PIDcontrol. - ISA - The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2006, 460 p.

Способ регулирования электроприводов постоянного тока, заключающийся в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости, отличающийся тем, что в системе формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, который усиливается с эмпирическим коэффициентом и подается на вход сумматора контура тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Регулятор // 2427868
Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления технологическим процессами в промышленности, теплотехнике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с упругим валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с идеальным валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оптических телескопах и лидарных станциях обнаружения и сопровождения космических объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в промышленных установках. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на магнитных подшипниках. Технический результат заключается в повышении точности и надежности управления магнитным подшипником. Управление положением ротора осуществляют по напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах, использующихся в качестве основных опорных подшипников, информация об изменении которой поступает в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и силовой преобразователь, которые регулируют напряжение на двух электромагнитах, управляющих неустойчивостью ротора. Устройство управления магнитным подшипником содержит магнитные подшипники на постоянных магнитах, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, два электромагнита, датчики положения ротора, выполненные в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение используется в электротехнике - преобразовательной технике. Технический результат - снижение потерь энергии и электромагнитных помех. Регулятор тока пропорционально-интегрального типа содержит блок уставки, усилители пропорционального и интегрального каналов, датчик тока, включенный последовательно с выпрямителем и нагрузкой, управляемый блок зона нечувствительности, сумматор и блок нелинейности. 1 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться при автоматизации технологических процессов, например, в регуляторах температуры. Техническим результатом является стабилизация частоты несущих колебаний при отказах релейных элементов и тем самым сохранение требуемой полосы пропускания (динамической точности) регулятора. Для этого предложен многозонный интегрирующий регулятор, который содержит последовательно включенные источник сигнала управления, первый сумматор, интегратор, выход которого подключен к информационным входам группы из n-го числа релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора и соединен с выходной клеммой устройства, при этом n-1 из числа релейных элементов содержат управляющие входы, при этом в него введены дешифратор и n-е число блоков диагностики, содержащих последовательно включенные делитель частоты на 2,0, пропорционально-дифференцирующее звено, демодулятор и пороговый элемент, причем вход делителя частоты на 2,0 соединен с выходом соответствующего релейного элемента, выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу дешифратора, а выходы дешифратора соединены с соответствующими управляющими входами релейных элементов. 5 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления электроприводами для преобразования аналогового напряжения в код. Техническим результатом является совмещение в одном устройстве преобразования входного напряжения в цифровой код с выполнением определенной математической операции, ускорение и упрощение обработки информации с различных датчиков, выходной сигнал которых имеет нелинейную зависимость от входной величины. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, два набора резисторов, ключи. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Техническим результатом является повышение быстродействия и динамической точности электромагнитного подвеса ротора. В системе управления электромагнитным подвесом ротора каждый канал содержит датчик (1) положения ротора, интегральный регулятор (2), пропорциональный регулятор (3), дифференцирующее звено (4), пропорционально-дифференциальный регулятор (5), силовой преобразователь (6), два электромагнита (7 и 8), блок (9) задания, пропорциональное звено (10), блоки (11 и 12) вычитания, блок (13) выделения знака, регистр (14), сумматор (15) и мультиплексор (16). 4 ил. .

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат - повышение качества процессов управления в различных системах автоматики. Регулирующее устройство содержит два интегратора, сумматор, нелинейный функциональный элемент, усилитель, нормально разомкнутый управляемый ключ и нормально замкнутый управляемый ключ. Второй интегратор имеет большую постоянную времени, чем первый. Нелинейный функциональный элемент имеет характеристику где x - входной сигнал устройства; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы; x0 - пороговое значение. 4 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат заключается в повышении качества регулирования путем уменьшения выходного сигнала интегратора при переходных процессах и повышения точности за счет гарантированного сохранения астатического регулирования. Для этого обеспечивается малый коэффициент передачи интегратора в течение переходного процесса, при длительном действии больших нагрузок статическая ошибка всегда интегрируется, т.е. происходит астатическое регулирование. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для выбора оптимального по точности режима работы электрического двигателя. Технический результат - увеличение точности управления за счет применения эффективного математического метода решения обратных задач. Устройство содержит: блок хранения констант; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый блок произведения; блок возведения в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый блок сложения; первый, второй, третий блок модуля; блок деления; блок формирования знака выражения; первый, второй, третий блок инверсии; первый, второй блок интегрирования; блок производной; блок вычитания. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями. Техническим результатом является повышение быстродействия следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем. Следящий электропривод (фиг. 1) содержит блоки 1 и 2 задания, интегральный регулятор 3, пропорциональный регулятор 4, блок 5 деления, регуляторы 6 и 7 тока, преобразователь 8 координат, блок 9 дифференцирования, блок 10 интегрирования, сумматор 11, силовой преобразователь 12, асинхронный электродвигатель 13 с исполнительным механизмом 14, датчик 15 тока, датчик 16 положения и пропорционально-дифференциальный регулятор 17. Предлагаемый электропривод позволяет повысить быстродействие следящих систем с асинхронными исполнительными двигателями. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нагнетателях, компрессорах, турбодетандерах газоперекачивающих агрегатов с тяжелыми роторами горизонтального исполнения массой, например, не менее 900 кг. Техническим результатом является обеспечение низкого уровня вибрации, высокого быстродействия. В системе автоматического управления электромагнитным подвесом ротора каждый канал содержит датчик положения ротора (1), блок задания положения вала (2), элемент сравнения (3), блок обработки сигнала вибрации (4), пропорциональный (5), интегральный (6), дифференциальный (7), пропорционально-дифференциальный (8) регуляторы, элемент сравнения (9), пропорциональный регулятор тока (10), датчик тока (11), силовой преобразователь (12) и два электромагнита (13 и 14). Выходное значение датчика положения ротора (1) вычитается из значения блока задания (2) положения ротора в элементе сравнения (3). Разница подается на вход блока (4) обработки сигнала вибрации, выходной сигнал которого подается одновременно на входы пропорционального (5), интегрального (6) и дифференциального (7) регуляторов. Сумма выходных значений регуляторов (5, 6, 7) подается на вход пропорционально-дифференциального регулятора (8), из выходного значения которого в элементе сравнения (9) вычитается значение силы тока, измеренного датчиком тока (11) в обмотках электромагнитов (13, 14). Разница подается на вход пропорционального регулятора тока (10), выход которого соединен с входом силового преобразователя (12), к выходу которого подключены обмотки электромагнитов (13 и 14). 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх