НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o330.pdf (1061.96Кб)

УДК 621. 313. 323

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Рассматривается разомкнутый шаговый электропривод с электрическим дроблением шага и питанием двигателя от управляемого инвертора тока, к которому предъявляется требование отработки заданной траектории движения произвольной формы с высокой точностью. Показано, что при традиционном программном управлении, когда фазные токи двигателя формируют одинаковой амплитуды и переменной частоты пропорциональной заданной скорости движения, из-за невозможности воздействия на динамический момент двигателя возможны значительные ошибки, снижающие точность отработки заданной траектории, динамические показатели, провоцирующие колебательные процессы и даже выпадение двигателя из синхронизма.
Предложен и обоснован новый способ определения алгоритма управления, адекватного параметрам привода и программируемой траектории движения, обеспечивающий минимизацию ошибки регулирования и повышение за счет этого точности отработки заданных параметров движения и расширяющий динамические возможности привода. Суть предлагаемого способа состоит в использовании видоизмененной математической модели привода в d,q координатах при питании двигателя от источника тока, в которой в качестве входного воздействия выбирается программируемая траектория движения, а необходимый закон управления находится из решения соответствующих уравнений. Приведено описание разработанной имитационной модели шагового электропривода в среде MATLAB – SIMULINK, с помощью которой на типовых примерах проверена и подтверждена эффективность предложенного способа определения закона управления.
Установлено, что отработка без ошибки заданной тахограммы движения при наличии в ней изломов технически не реализуема, поскольку требует бесконечно больших форсировок напряжения силового источника питания для обеспечения мгновенных положительных или отрицательных сдвигов фазы токов, формируемых в обмотках двигателя.
Полученные результаты могут быть использованы при проектировании программно управляемых прецизионных шаговых электроприводов в роботах, станках с числовым программным управлением, в сборочном оборудовании.

1. Acarnley P. Stepping motors. A guide to theory and practice. 4^thеd. London: Institution of Engineering and Technology, 2007. 159 p.
2. Чиликин М.Г., Ивоботенко И.А., Рубцов В.П., Садовский Л.А., Цаценкин В.К. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / под общ. ред. М.Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. 624 с.
3. Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф. Шаговый электропривод в робототехнике. М.: МЭИ, 1984. 101 с.
4. Stephen J. Chapman Electric Machinery Fundamentals. McGraw - Hill Companies , 2003. 746 p .
5. Ситников А.В. Синтез системы управления шаговым двигателем // Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 10. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/738896.html (дата обращения 01.02.2015).
6. Firoozian R. Servo Motors and Industrial Control Theory. Springer US, 2009. 229 p. DOI:10.1007/978-0-387-85460-1
7. Ситников А.В., Ажгиревич И.Л., Пущин А.В. Стенд для управления шаговым двигателем // Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 5. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/709836.html (дата обращения 01.02.2015).
8. Harprit Singh Sandhu. Running Small Motors With PIC Microcontrollers. The McGraw-Hill Companies, 2009. 334 p .
9. Красовский А.Б. Разработка высокочастотного модульного электропривода гибких автоматизированных производств с управляемыми инверторами тока: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., МЭИ, 1985. 20 с.
10. Красовский А.Б. Применение имитационного моделирования для исследования вентильно-индукторного электропривода // Электричество. 2003. № 3. С. 35-45.