Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем. сборник научных трудов. Муратов А.В., Макаров О.Ю

Метод демпфирования (рис. 3) необходим для снижения устранения резонанса двигателя и вибрации.

В диапазоне низких скоростей проблема резонанса естественна и всегда происходит со всеми шаговыми двигателями. В этом исследовании, ∆I используется для удаления всех резонансов, уравнение движения с учётом низко- и скоростной компенсации функции выглядит как:

где I – усиление микрошага; ∆I – функция компенсации;

ϕ - Сдвиг фазы jth-гармоники.

Рис. 3. Блок-схема управления демпфированием

Петля обратной связи, основанная на опережении по фазе, необходима для преодоления проблемы потери точной позиции и скоростных показателей при рассинхронизации мотора.

Электрическое уравнение в (5) рассматриваются для расчёта регулятора тока, шагового двигателя и конструкции

21

контроля тока обеих фаз двигателя одинаков. На рис. 4 показан токовый контур управления фазы B двигателя. Улучшенный ПИ-регулятор тока предлагается как (6):

di

L dt = υ −R∙i +K ∙ω∙sinθ,

(5)

di

L dt = υ −R∙i −K ∙ω∙sinθ,

где υ ,υ - фазные напряжения; i ,i - фазные токи;

ω - механическая скорость вала ротора; θ - электрическое положение ротора; R – сопротивление;

L – индуктивность;

Ktпостоянный крутящий момент.

Рис. 4. Блок-схема токовой петли управления

где s – текущая ошибка;

Kр - пропорциональный коэффициент; K - интегральный коэффициент.

По сравнению с обычным алгоритмом управления ПИ, предложенный улучшенный ПИ-регулятор тока имеет ещё одно

22

усиление, называется усилением компенсации скорости K . В этом исследовании оба коэффициента усиления Kр и K .зависят от параметров двигателя. (R и L), тогда как усиление K определяется рабочей скоростью двигателя. Следовательно, улучшенный ПИ-регулятор тока адаптируется к изменению параметров двигателя и рабочей скорости. Используется метод отмены нуля и сравнение характеристического полинома замкнутого контура текущего управления, цикл показан на рисунке 2 для стандартной системы второго порядка с коэффициентом затухания ξ и собственной частотой ω0 получаем коэффициенты предложенного усовершенствованного ПИ-регулятора как:

где ξ - коэффициентом затухания.

Область очень низкой скорости: эта область скорости ниже резонансных скоростей. Скорость 4000 pps ([0:500,000 PPS (импульсов в секунду)] (эквивалентно [0: 3000,000 об / мин]) выбрана для тестирования. Без демпфирования фактическая скорость колеблется довольно сильно, как видно на рис. 5 (а). Соответствующая максимальная ошибка скорости, составляет около 1000 pps, как показано на рис. 5 (б). Технология угла наклона, показанная на рис. 6 (в), кажется, не влияет на характеристики скорости двигателя в этом диапазоне. Абсолютная максимальная ошибка скорости, показана на рис. 6 (г), представляет собой такое же значение, как и без демпфирования 1000 pps. Рис. 7 (д-е) показывают производительность с предлагаемым методом демпфирования. Колебания значительно уменьшены, и абсолютная максимальная ошибка скорости уменьшена до 500 pps, как показано на рис.7 (д). В целом, предлагаемый способ демпфирования достигает лучшего быстродействия в этом скоростном диапазоне.

23

Рис. 5. Скорость двигателя и ошибка скорости при 4000 pps. без демпфирования (a; б)

Рис. 6. Скорость двигателя и ошибка скорости при 4000 pps. с технологией наклона угла (в; г)

Рис. 7. Скорость двигателя и ошибка скорости при 4000 pps. с предложенным методом демпфирования (д; е)

24

В этой статье представленный метод контроля улучшает параметры ПИ-регулятора. Создание высокого крутящего момента с избеганием пропусков шагов и синхронизации скорости гарантировано.Предложенный метод контроля вероятнее лучше, чем технология наклона угла, особенно в диапазонах с низкой и очень низкой скоростью.

Все предложенные алгоритмы просты, надёжны и эффективны; они не требуют каких-либо преобразований. Результаты имеют явное потенциальное применение для промышленных задач для повышения надёжности и качества. Однако схема демпфирования требует процедуры идентификации резонансов. Кроме того, этот метод демпфирования ограничен применением различных нагрузок. В будущем, может быть целесообразно обновить систему управления шаговым двигателем, рассматривая методы интерактивной резонансной идентификации для адаптации к различным нагрузкам.

Литература

1.Онищенко Г.Б.,М.И. Аксенов, В.П. Грехов, М.Н. Зарицкий, А.В. Куприков, А.И. Нитиевская Автоматизированный электропривод промышленных установок. – М.: РАСХН – 2001, 520 с.

2.Островлянчик Виктор Юрьевич, Кубарев Василий Анатольевич, Корнеев Виктор Александрович, Галлямова Ольга Радиковна Реализация на основе ПЛИС системы технологической автоматики и защит подъёмной установки с электроприводом переменного тока // Вестник КузГТУ. 2017. №5 (123). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-na-osnove-plis-sistemy- tehnologicheskoy-avtomatiki-i-zaschit-podyomnoy-ustanovki-s- elektroprivodom-peremennogo-toka (дата обращения: 11.03.2020).

3.Ратмиров В. А., и др. Системы с шаговыми двигателями, М. – Л., Издательство «Энергия», 1964, 136 с. с черт.

4.Шаповалов Андрей Анатольевич, Курмашев Арон Даутханович Контурная система согласованного управления промышленным роботом // Доклады ТУСУР. 2012. №1-2 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/konturnaya-sistema-

25