Аннотация
Для формирования сигналов обратных связей в регулируемом электроприводе применение датчиков угловой скорости в ряде случаев является технически нецелесообразным, при этом используют наблюдатели, которые на основе сигналов от датчиков тока и напряжения и математической модели двигателя восстанавливают оценки необходимых сигналов. При построении наблюдателя полного порядка формируется сигнал невязки между измеренным током и оценкой тока, полученной в наблюдателе. Используя сигнал невязки, в наблюдатель вводят корректирующие сигналы, которые возможно преобразовать согласно пропорциональному (П-принципу) и пропорционально-интегральному (ПИ-принципу) принципам. Введение пропорционального сигнала в сумматор, выход которого непосредственно влияет на динамику тока в наблюдателе, позволяет компенсировать рассогласование начальных условий в наблюдателе и наблюдаемом объекте. Введение пропорционального сигнала невязки на вход сумматора механической подсистемы позволяет значительно уменьшить динамическую ошибку при набросе/сбросе нагрузки, однако попытки уменьшить статическую ошибку по возмущению приводят к появлению колебательности в сигнале оценки угловой скорости и даже к потере устойчивости наблюдателя. Введение пропорционально-интегральной связи на вход сумматора механической подсистемы позволяет значительно уменьшить динамическую ошибку по возмущению и полностью исключить статическую ошибку. Приведенная методика расчета граничного коэффициента усиления невязки в контуре регулирования оценки тока и рекомендации по выбору постоянной времени
ПИ-связи позволяют осуществить предварительную настройку наблюдателя перед началом математического моделирования. Работоспособность наблюдателя и влияние пропорциональных и пропорционально-интегральных связей на динамику были проверены путем математического моделирования.
Ключевые слова: наблюдатель полного порядка, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, невязка, пропорциональный принцип, пропорционально-интегральный принцип, настройка коэффициентов, начальные условия, компенсация момента сопротивления нагрузки, математического моделирование
Список литературы
1. Luenberger D.G. Observing the state of a linear system // IEEE Transactions on Military Electronics. – 1964. – Vol. 8, iss. 2. – P. 74–80. – doi: 10.1109/TME.1964.4323124.
2. Kalman R.E., Bucy R.S. New results in linear filtering and prediction // Transactions of the ASME. Ser. D, Journal of Basic Engineering. – 1961. – Vol. 83, iss. 1. – P. 95–108. – doi: 10.1115/1.3658902.
3. Bose B.K. Modern power electronics and AC drives. – New Jersey: Prentice-Hall, 2002. – 711 p.
4. Speed observer system for advanced sensorless control of induction motor / H. Abu-Rub, J. Guzinski, Z. Krzeminski, H.A. Toliyat // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2003. – Vol. 18, iss. 2. – P. 219–224. – doi: 10.1109/TEC.2003.811735.
5. Characteristics of speed sensorless vector controlled dual induction motor drive connected in parallel fed by a single inverter / K. Matsuse, H. Kawai, Y. Kouno, J. Oikawa // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2004. – Vol. 40, iss. 1. – P. 153–161. – doi: 10.1109/TIA.2003.821805.
6. Ohyama K., Asher G.M., Sumner M. Comparative analysis of experimental performance andstability of sensorless induction motor drives // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2005. – Vol. 53, iss. 1. – P. 178–186. – doi: 10.1109/TIE.2005.862298.
7. Виноградов А.Б., Сибирцев А.Н., Журавлев С.В. Бездатчиковый электропривод подъемно-транспортных механизмов // Силовая электроника. – 2007. – № 1. – С. 46–52.
8. Вдовин В.В., Панкратов В.В. Синтез адаптивного наблюдателя координат бездатчикового асинхронного электропривода // Известия Томского политехнического университета. – 2012. – Т. 320, № 4. – С. 147–153.
9. Воевода А.А., Трошина Г.В. Оценивание параметров моделей динамики и наблюдения для линейных стационарных дискретных систем с использованием информационной матрицы Фишера // Научный вестник НГТУ. – 2006. – № 3 (24). – С. 199–200.
10. Каширских В.Г. Динамическая идентификация параметров и управление состоянием электродвигателей приводов горных машин: дис. ... д-ра техн. наук: 05.09.03. – Кемерово, 2005. – 356 с.
11. Завьялов В.М. Управление динамическим состоянием асинхронных электроприводов горных машин: дис. ... д-ра техн. наук: 05.09.03. – Кемерово, 2009. – 327 с.
12. Синтез нейронного наблюдателя для асинхронного привода с прямым управлением момента / И.Я. Браславский, А.М. Зюзев, З.Ш. Ишматов, М.А. Аверьянов, Е.И. Барац, А.В. Костылев // Электротехника. – 2001. – № 12. – С. 31–34.
13. Зюзев А.М., Нестеров К.Е. Методы косвенной оценки скорости двигателей в системах ТПН-АД // Электротехника. – 2009. – № 9. – С. 45–49.
14. Timoshkin V.V., Glazyrin A.S., Kozlova L.E. Reasoning of the use of TVR-IM electric drives of closed-loop type by the angular velocity observer for solving technological problems //
Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698. – P. 131–135. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.131.
15. Bolovin E.V., Glazyrin A.S., Polishchuk V.I. Induction motor drive parameters identification applying difference schemes // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698. – P. 65–68. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.65.
16. Tkachuk R.Y., Glazyrin A.S., Polishchuk V.I. Induction motor drives parameters identification using genetic algorithms // 7th International Forum on Strategic Technology (IFOST–2012), Tomsk, September 18–21, 2012: proceedings: in 2 vol. – Tomsk: TPU Press, 2012. – Vol. 2. – P. 586–589.
