способ регулирования электроприводов постоянного тока
| Классы МПК: | G05B11/36 с возможностью получения отдельных характеристик, например пропорциональной (линейной), интегральной, дифференциальной |
| Автор(ы): | Сорокин Георгий Александрович (RU), Кожевников Александр Вячеславович (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2012-07-02 публикация патента:
27.05.2014 |
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. 
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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:
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, (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, К
- 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:
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.
Класс G05B11/36 с возможностью получения отдельных характеристик, например пропорциональной (линейной), интегральной, дифференциальной
