Спосіб ідентифікації об’єктів керування електроприводів

Спосіб ідентифікації об'єкта керування електIi - струм якірного ланцюга двигуна в момент часу роприводів, що включає визначення параметрів і (при і = 0,1,2...); об'єкта керування за допомогою виміру основних Ui - напруга на якірному ланцюзі двигуна в моелектромеханічних величин з подальшим обчисленням параметрів об'єкта керування, який відрімент часу і (при і =0,1,2...); зняється тим, що визначення параметрів об'єкта Dt - інтервал часу, значно менший постійної часу керування здійснюють безпосередньо під час осякірного ланцюга, через який відбувається вимір новної роботи електроприводу, а величину паранеобхідних величин: напруги, струму і кутової метрів знаходять по наступних формулах: швидкості вала двигуна, - для електромагнітної частини двигуна без ураху= i1 - i0 i2 - i1 i3 - i2 K in - in -1 ; = = Dt = вання зміни сФ: - для електромагнітної частини двигуна з урахуванням зміни сФ: C2 2 (19) 1 3 87810 Винахід відноситься до електропривода постійного струму, що регулюється, зокрема до приводів з високими вимогами до якості регулювання. Відомий спосіб ідентифікації об'єктів керування електроприводів, у якому визначення параметрів об'єкта керування відбувається за допомогою виміру основних електромеханічних величин і подальшим обчисленням параметрів об'єкта керування (Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: [Труды конференции] / Под общей редакцией В. Б. Клепикова, Л. В. Акимова. -Харьков: Основа, 1997,68-69 с). Недоліком цього способу є неможливість визначення сумарного опору якірного ланцюга двигуна R і сумарної індуктивності якірного ланцюга двигуна L під час основної роботи електропривода, для їхнього визначення необхідне загальмування двигуна. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб ідентифікації об'єктів керування електроприводів, у якому за рахунок визначення параметрів об'єкта керування без зупинки двигуна досягається ідентифікація об'єкта керування під час основної роботи електропривода. Поставлена задача досягається тим, що в способі ідентифікації об'єкта керування електроприводів, що включає визначення параметрів об'єкта керування за допомогою виміру основних електромеханічних величин з подальшим обчисленням параметрів об'єкта керування, згідно з винаходом, визначення параметрів об'єкта керуван 4 ня відбувається безпосередньо під час основної роботи електроприводу, а величину параметрів знаходять по наступним формулах: - для електромагнітноїчастини двигуна без урахування зміни сФ: - Ui +1Ii +1 + cФwi + 2Ii +1 - cФwi +1Ii + 2 ; I U L = D t i + 2 i +1 Ii +12 - Ii + 2Ii Ui +1Dt - сФwi +1Dt - L(Ii +1 - Ii ) , Ii +1Dt де с - конструктивна постійна двигуна; Ф - магнітний потік двигуна; L - сумарна індуктивність якірного ланцюга двигуна; R - сумарний активний опір якірного ланцюга двигуна. wі - кутова швидкість вала двигуна в момент часу і (при і = 0,1,2...); Іi - струм якірного ланцюга двигуна в момент часу і (при і = 0,1,2...); Ui - напруга на якірному ланцюзі двигуна в момент часу і (при і =0,1, 2...); Dt - інтервал часу значно менший постійної часу якірного ланцюга, через який відбувається виміру необхідних величин: напруги, струму і кутової швидкості вала двигуна. Dt = і1 – і0 = І2 – і1 = і3 – І2 = ...іn-іn-1 - для електромагнітної частини двигуна з урахуванням зміни сФ: R= - Ui + 3wi + 2Ii +1 + Ui + 2Ii +1wi + 3 - Ui + 2Ii + 3wi +1 + Ui +1Ii + 3wi + 2 - Ui +1Ii + 2wi + 3 U w I ; L = Dt i +1 i+1i + 2 wi + 3Ii + 2Ii - wi + 3Ii +12 + wi + 2Ii +1Ii + 2 - wi + 2Ii + 3Ii + wi +1Ii + 3Ii +1 - wi +1Ii + 2 U w Dt - Ui + 2wi +1Dt + L(Ii + 2 - Ii +1)wi +1 - L(Ii +1 - Ii )wi + 2 R = i +1 i + 2 ; Ii +1wi + 2Dt - Ii + 2wi +1Dt (I - I ) Ui +1 - Ii +1R - L i +1 i Dt сФ = wi +1 - для електромеханічної частини електропривода: - wi +1)(Ii + 2 - Ii +1) (w ; Ic = Ii + 2 - i + 2 wi + 2 _ wi - 2wi +1 J (I - I )Dt = i +1 c , сФ (wi +1 - wi ) Де J - сумарний момент інерції, приведений до вала двигуна. усе це дозволяє ідентифікувати об'єкт керування під час основної роботи електропривода. Рівняння, що описують динаміку електроприводу у випадку двигуна постійного струму з незалежним збудженням, мають вид: - wi +1)(Ii + 2 - Ii +1) (w Ic = Ii + 2 - i + 2 (1) wi + 2 _ wi - 2wi +1 J dw I = IC + (2) сФ dt де U - напруга на якорі двигуна; с - конструктивна постійна двигуна; Ф - магнітний потік двигуна; w - кутова швидкість обертання валу двигуна; І - струм якірної обмотки двигуна; R - сумарний активний опір якірної обмотки двигуна; L - сумарна індуктивність якірної обмотки двигуна; Iс- статичний струм якоря двигуна; J- сумарний момент інерції, приведений до вала двигуна. Для визначення параметрів електромагнітної частини двигуна використовуємо рівняння 1. Якщо немає необхідності у визначенні величини сФ в електромагнітній частині двигуна визначаються тільки два параметри R і L. Обчислення цих параметрів зводиться до рішення системи з двох рівнянь складеної виходячи з рівняння 1 і Фіг.1: dI1 ì (3) ïU1 = СФw1 + I1R + L Dt ; ï í (4) ïU = СФw + I R + L dI2 . 2 2 ï 2 Dt î Заміняючи в рівнянні 3 і 4 похідні на збільшення, одержимо: 5 87810 I1 - I0 ì (5) ïU1 = СФw1 + I1R + L Dt ; ï í ïU = СФw + I R + L I2 - I1 . (6) 2 2 ï 2 Dt î Вирішуючи рівняння 5 і 6 відносно L і R, одержимо: I U - U 2 I1 + c Ф w 2 I1 - c Ф w 1 I 2 ; L = D t i+ 2 1 (7) 2 I1 - I2 I0 U Dt - сФw1Dt - L(I1 - I0 ) R= 1 (8) I1Dt При необхідності визначення параметрів R, L і параметра сФ необхідно скористатися результа том рішення системи з трьох рівнянь, складеної по Фіг.1 і рівнянню 1 і представленої нижче: dI1 ì (9) ïU1 = сФw1 + I1R + L dt ; ï dI2 ï ; íU2 = сФw2 + I2R + L (10) dt ï ï dI3 . ïU3 = сФw3 + I3R + L dt î (11) Замінивши похідні в рівняннях 9,10, 11 на збільшення, як це зроблено було вище в рівняннях 3 і 4 і вирішивши рівняння відносно сФ, R і L одержимо: U w I - U3w1I2 + U2I1w3 - U2I3w1 + U1I3w2 - U1I2w3 L = Dt 3 1 2 ; w3I2I0 - w3I12 + w2I1I2 - w2I3I0 + w1I3I1 - w1I22 U w Dt - U2w1Dt + L(I2 - I1)w1 - L(I1 - I0 )w2 R = i1 2 ; I1w2 Dt - I2w1Dt (I - I ) U1 - I1R - L 1 0 (14) Dt сФ = w1 Для визначення параметрів електромеханічної частини двигуна використовуємо рівняння 2 і Фіг.1, по яких складемо систему з двох рівнянь, вирішиJ вши яку, одержимо IC і : сФ J dw1 ì (15) ïI1 = IC + сФ dt ; ï í ïI = I + J dw2 . (16) ï 2 C сФ dt î Замінивши в рівняннях 15 і 16 похідні на збільшення і вирішивши систему рівнянь відносно IC і J , одержимо: сФ ( w - w1)(I2 - I1) IC = I2 - 2 (17) w2 + w0 - 2w1 J (I - I )Dt = 1 C (18) сФ w1 - w0 На Фіг.1 зображені умовні перехідні процеси напруги на якорі двигуна U, струму якоря І і кутової швидкості вала двигуна w. Спосіб ідентифікації об'єктів керування електроприводів, здійснюється таким чином. 6 (12) (13) Через рівні проміжки часу Dt (величина яких значно меньше величини постійної часу якірного ланцюга) відбувається вимір основних електромагнітних величин двигуна: напруга на якірній обмотці U, струму якірної обмотки двигуна І, кутової швидкості обертання вала двигуна w під час основної роботи електропривода. Далі за результатами зроблених вимірів і формулам 7, 8, 12, 13,14, 17, 18 відбуваються обчислення шуканих величин: R - сумарного опору якірного ланцюга; L - сумарної індуктивності якірного ланцюга; ІC - статичний струм двигуна; J коефіцієнт, рівний зворотному інтегральсФ ний электро- механічному коефіцієнту зв'язку струму якоря двигуна і кутової швидкості двигуна c ×Ф (w = ò × Idt ) ; J сФ - пропорційного коефіцієнта зв'язку кутової швидкості двигуна і EPC(Е = cФw). Використання пропонованого винаходу дозволить визначити сумарний опір якірного ланцюга двигуна R і сумарну індуктивність якірного ланцюга двигуна L під час основної роботи електропривода без необхідності загальмування двигуна. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 87810 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601