Источник: Ковальов П.С., Толочко О.І. Идентификация скорости и статического тока в системе электропривода постоянного тока // Вісник кафедри «Електротехніка» за підсумками наукової діяльності студентів. – Донецьк, ДонНТУ, 2009
В последние годы появляется всё больше работ, посвящённых идентификации координат электромеханических систем, не доступных для непосредственного измерения, так как дополнительная информация об объекте регулирования позволяет строить более качественные системы управления и автоматизации. Одним из известных устройств идентификации являются наблюдатели состояния (НС), синтез которых ведется в пространстве состояний по определенным правилам, разработанным в теории автоматического управления.
В данной работе представлен нестандартный подход к идентификации в системе электропривода постоянного тока скорости W и статического момента Mc , который при постоянстве потока возбуждения пропорционален статической составляющей тока якоря (Mc=cIc). В основу устройства идентификации положена модель двигателя постоянного тока, входным сигналом которой служит напряжение якоря двигателя Uя . Выходным сигналом является сигнал, пропорциональный скорости двигателя при работе без нагрузки. Данный метод основан на сравнении одинаковых координат объекта и модели и введении информации об ошибке в модель через динамическое корректирующее звено, а не в виде статических корректирующих связей на входы интеграторов, как это принято в классических НС [1, 2]. Структурная схема такого устройства в относительных единицах приведена на рис. 1, где обозначены: Tя ,Tм - электромагнитная и электромеханическая постоянные времени двигателя.
В качестве сравниваемых координат выбраны измеряемый ток якоря двигателя Iя и соответствующий ему сигнал, формируемый идентификатором I ^я . Сигнал ошибки, через корректирующее звено, вводится в ту точку модели, в которую следует вводить сигнал пропорциональный статическому току.Если передаточную функцию корректирующего звена Wk(p) подобрать таким образом, чтобы ошибка на его входе стремилась к нулю, то предлагаемый идентификатор будет асимптотически оценивать статический ток.
Определим передаточную функцию корректирующего звена Wk(p). Для этого выполним некоторые структурные преобразования исходной схемы, последовательность которых отображена на рис. 2а,б. Вариант рис. 2а получен из схемы рис.1 при Uя=0, а рис. 2б – после эквивалентного переноса отрицательной обратной связи по I ^я на вход системы рис.2а.
Главным недостатком такого корректирующего звена является наличие в ПФ (1) дифференцирующей составляющей. Ее можно устранить с помощью переноса корректирующего сигнала пропорционального I ^c на выход интегратора. Тогда передаточная функция корректирующего звена Wkэ(p) примет вид:
Однако при таком преобразовании теряется информация о статическом токе. Для устранения этого недостатка добавим в схему идентификатора вторую модель объекта. В качестве сравниваемых координат выберем выделенную идентификатором скорость двигателя W ^ и соответствующий ей сигнал W ^^, формируемый второй моделью.
Сигнал ошибки через корректирующее звено с ПФ
Исследования предложенного идентификатора, выполненные методом математического моделирования при идеальном совпадении параметров объекта регулирования и его моделей, на которых построен идентификатор, подтвердили правильность основных теоретических положений, выдвинутых при его синтезе. В дальнейшем планируется сравнить предложенный идентификатор с классическими НС, исследовать чувствительность его к изменению основных параметров, разработать рекомендации по выбору постоянной времени Тi и по практической реализации устройства.