You are currently viewing Управление позиционированием асинхронного электропривода с упругой механической связью

Управление позиционированием асинхронного электропривода с упругой механической связью

Содержание

Задача позиционирования непосредственно асинхронного электродвигателя (АД) рассмотрена в работе [1].

Этот вариант управления применим к реализации в случае весьма большой жесткости компонентов механического передаточного устройства (МПУ), то есть, когда скорости вала ротора электродвигателя (ω1) и исполнительного органа (ω2) практически равны.

Исходные условия для решения задачи позиционирования

В случае конечной жесткости компонентов МПУ происходит следующее:

  • При изменяющейся нагрузке на исполнительном органе (МС) величины скоростей будут разниться друг от друга.
  • Величины электромагнитного момента электродвигателя (М) и момента упругости трансмиссии (Му), тоже будут разными.

На рисунке 1 приведен пример для 2-х массовой расчетной схемы:

Рисунок 1 – Динамика изменения параметров 2-х массовой системы электропривода при изменяющейся нагрузке
Рисунок 1 – Динамика изменения параметров 2-х массовой системы электропривода при изменяющейся нагрузке

где

  • ω1, ω2 — частота вращения ротора АД и исполнительного органа ИО.
  • y1, y2 — углы поворота вала ротора электродвигателя и ИО (в обозначениях на рисунках как Gamma).
  • М — электромагнитный момент АД.
  • М — упругий момент в трансмиссии.
  • Мс — момент сопротивления на валу ЭД.
  • J1, J2 — моменты инерции АД и ИО.
  • с — приведенная жесткость МПУ.
  • b — коэффициент диссипации.

Следует учесть, что динамический момент обозначен на рисунках как DeltaM, и показывает следующее отношение:

  • ΔМ=Мyс.

Решение задачи позиционирования

Рассмотрим решение задачи позиционирования по условию обеспечения максимального быстродействия при следующих условиях:

  • При переходе системы электропривода из одного состояния в другое.
  • При изменяющейся нагрузке на валу исполнительного органа во время переходов.

Поскольку управляющее воздействие при позиционировании, это динамический момент на исполнительном органе (ДМ).

Поэтому в качестве исполнительного двигателя примем асинхронный электродвигатель (АД) с его математической моделью по аналогии как в работе [1].

Уравнения движения системы известны:

Позиционирование исполнительного органа обеспечивается при выполнении следующего условия:

  • |Myс|=const.

При этом знак разности моментов обеспечивается следующими действиями при определении основных параметров системы.

Определение нахождения фазовой токи в полуплоскости:

Задание линии переключения определяется:

Формирование необходимого значения электромагнитного момента АД производится через решение системы уравнений:

Возможность обеспечить необходимое значение М имеется при реализации управления величиной электромагнитного момента АД на основании патента [2].

При этом правила формирования необходимых значений управляющих воздействий (напряжений фаз АД) для обеспечения минимума разности |Mz-М| при управлении со стороны статора в координатной системе α и β.

 Следовательно, получим следующую систему уравнений:

Результаты моделирования процесса позиционирования исполнительного органа МПУ при формировании Мс реактивного момента примет вид:

На основании проведенных изысканий произведем оформление математических моделей в программной среде реализации MatLab и Delphi.

Модель объекта управления и структура системы управления при решении задачи в среде MatLab:

Рисунок 2 – Модель электропривода на базе АД для изучения процессов управления углом поворота вала исполнительного органа МПУ при изменяющейся нагрузке в среде Matlab Simulink
Рисунок 2 – Модель электропривода на базе АД для изучения процессов управления углом поворота вала исполнительного органа МПУ при изменяющейся нагрузке в среде Matlab Simulink

Моделирование в среде Delphi при изменении момента сопротивления и обеспечении постоянства динамического момента показано на рисунке 3:

Рисунок 3 – Процесс последовательного, с паузами, поворота исполнительного органа МПУ на угол 2π, 4π при изменении момента сопротивления и обеспечении постоянства динамического момента
Рисунок 3 – Процесс последовательного, с паузами, поворота исполнительного органа МПУ на угол 2π, 4π при изменении момента сопротивления и обеспечении постоянства динамического момента

С использование данного ПО в среде Delphi отражаются зависимости системы в режиме позиционирования, представленные на рисунке 4:

Рисунок 4 – Изменение скорости и угла поворота исполнительного органа МПУ в режиме позиционирования
Рисунок 4 – Изменение скорости и угла поворота исполнительного органа МПУ в режиме позиционирования

На основании проведенных изысканий можно сделать выводы, что данные математические модели можно использовать при проектировании систем с электроприводами.

Список литературы

  1. Управление позиционированием электропривода с асинхронным электродвигателем.
  2. Ещин Е.К., Григорьев А.В., Соколов И.А., Способ управления величиной электромагнитного момента электрической машины переменного тока (варианты). Патент №2395157, Заявление от 31.03.2008 г., опубликован 20.07.2010 г., Бюллетень № 20.

Источник: Управление позиционированием асинхронного электропривода с упругой механической связью / Е.К. Ещин // Вестник КузГТУ. — 2012. — №4. — C. 137-139.

Статья в редактируемом формате для читателей

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org