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直流力矩電機力矩波動抑制方法比較
發布時間:2017-09-23 11:38:54| 瀏覽次數:

為了使直流力矩電機運行速度的控制精度降低擾動對系統輸出的影響,應盡可能地增加系統的開環放大倍數。但是隨著系統開環放大倍數的提高,系統的穩定性受到影響,為了提高系統的控制精度和魯棒性,在前向通路中串聯速度調節器(采用二階超前滯后算法)以改善系統的動態性能并提高系統的控制精度和穩定性。

由波動力矩引起的速度波動量為:

 

由于系統力矩波動的影響,直流力矩電機的電樞電流會產生波動,在速度環中加入電流環增加系統的阻尼以抑制電樞電流的波動。系統電流環的帶寬應為速度環帶寬的5-10倍,這樣電流內環才能起到快速調節電流的作用,改善速度輸出的平穩性。電流、速度閉環控制系統的模型如圖1所示。


由引入電流環后波動力矩引起的速度波動量為:


 

通過狀態觀測器設計,對系統的極點進行重新配置,也可以實現對系統力矩波動的抑制,將電樞電流和輸出的角速度作為狀態觀測器的狀態變量,輸入變量為控制電壓和力矩波動值,通過合理的參數設計,就可以很好的抑制輸出轉速的波動。直流力矩電機的數學模型為:


 

得出直流力矩電機的動態方程:


 

為了驗證上述三種方法對力矩波動的抑制效果,分別建立速度閉環仿真模型,電流、速度雙閉環仿真模型和狀態觀測器仿真模型,得出仿真結果,并且比較各種算法對直流力矩電機波動力矩的抑制效果。

將系統輸入信號設定為0.1°/s,力矩波動信號設定為0.01sin0.89t)的正弦波信號,電機波動力矩引起的速度波動幅值為0.02°/s 。若采用速度閉環控制方法,力矩波動減少至0.0004°/s。若采用電流、速度雙閉環控制方法,其仿真結果減少至0.00028°/s。比較三種算法的仿真結果,可以得出電流、速度閉環控制方法對電機的力矩波動抑制效果最為明顯,能夠提高系統的低速穩定精度,有效抑制直流力矩電機力矩波動。

 

 
 
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