Управление малоинерционным сервоприводом

Ответить
Анатолий К.!
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 17 фев 2021, 10:07

Управление малоинерционным сервоприводом

Сообщение Анатолий К.! » 24 фев 2021, 17:26

Здравствуйте.
Если возможно, то хотелось бы получить рекомендации по управлению нижеописанным приводом и понять туда ли я иду.

Описание привода:
Двигатель синхронный.
Ротор немагнитный, полый с постоянными магнитами.
Число пар полюсов 11
Номинальная частота вращения 2100 об/мин
Крутящий момент 13,1871238 Н·м
Максимальный крутящий момент 27,6929601 Н·м
Момент инерции ротора 964 кг·мм2 = 0,000964 кг·м2
Датчик - абсолютный энкодер, 65536 меток.
Напряжение ЗПТ 160В.
Инвертор построен на IGBT - транзисторах с рабочим током 90A, максимальная частота переключений 30 кГц
Датчики тока шунтовые.
Контроллер НИИЭТ К1921ВК01Т.
ПО - на основе MotorControlDemo с доработками под наш инвертор и датчик.
Трехконтурная система с контурами положения, скорости и тока.

Стоит задача поддержания положения и максимально быстрой его смены под нагрузкой.
Точность поддержания положения 0.3 градуса.
Существует требование по АЧХ, где ротор должен совершать синусоидальные колебания амплитудой 180 градусов от 1 до 10 Гц без затухания и от 10 до 30 Гц с линейным затуханием до 0,4 на 30 Гц.
Существует требование по отработке скачка задания в 5 оборотов за 0,25 секунды, с допустимым перерегулированием в 60 градусов

Сейчас частота расчета системы 20 кГц, частота ШИМ 20 кГц, мертвое время 0,5 мкс.
Напряжение при работе двигателя довольно таки мало, 8-10 В при 40 А и заведомо никогда не достигает напряжения ЗПТ даже при токах в 70-80 А.
Сейчас работаем с ограничение по току в 40А.
Если повышать ток (к примеру до 50-60 А), то в режиме удержания положения ключи и/или обратные диоды довольно быстро перегреваются и сгорают(охлаждение - радиаторы и вентиляторы). И сам движок тоже ощутимо нагревается.
В режиме постоянной смены положения( АЧХ ) такого конечно нет. Зато в этом режиме на частотах больше 8 Гц регуляторы тока постоянно находятся в насыщении. Получаются такие прямоугольники, а не синус.

Достаточно ли быстро я считаю систему? 2100 об\мин, 11 пар полюсов - это 385 Гц. Какая частота обсчета достаточна для такого привода?
И как можно подобрать оптимальную частоту ШИМ? 20 кГц - это просто наугад - вроде как-то работает и ладно.
Есть какие-то улучшалки для режима насыщения, кроме коррекции интегральной составляющей?
А еще вся система очень любит автоколебания. Стоит немного подкрутить Кп положения вверх, сделать пожёстче, то достаточно щелкнуть пальцем по валу и движок срывается в колебания частотой 8-9 Гц и ощутимой амплитудой, градусов этак 10.
А мягкий регулятор не позволяет выдать АЧХ как надо. Тут можно что-то сделать?

Аватара пользователя
Лашкевич Максим
Сообщения: 342
Зарегистрирован: 30 дек 2015, 10:38

Re: Управление малоинерционным сервоприводом

Сообщение Лашкевич Максим » 24 фев 2021, 20:08

Доброго времени суток.
20кГц выглядит достаточно по частоте.
Касательно всего остального - нужны осциллограммы всего происходящего. Поставьте себя на место регуляторов и посмотрите, могли бы ли вы сами управлять приводом лучше. Есть ли места на осциллограмме, где управление неоптимальное.
Покажите, например, весь спектр осциллограмм при отработке скачка задания 5об/мин по скорости.
Я бы смотрел такие:
1. Задание скорости, текущая скорость, ток по оси q заданный, ток по оси q текущий (с масштабом времени, чтобы было видно выход на задание)
2. Ток по оси q заданный, ток по оси q текущий, ток по оси d заданный, ток по оси d текущий (с дискретизацией 20кГц)
3. Ток по оси q текущий, ток по оси d текущий, выход регулятора тока по оси d, выход регулятора тока по оси q (с дискретизацией 20кГц)

Начать можно с этого
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

Ответить