Реализация PI-регулятора скорости двигателя постоянного тока методом математического моделирования

Авторы

  • Александр Сергеевич Семёнов Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный https://orcid.org/0000-0001-9940-3915
  • Юрий Владимирович Бебихов Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный https://orcid.org/0000-0002-8366-4819
  • Илья Анатольевич Якушев Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный https://orcid.org/0000-0003-2539-7334
  • Олег Васильевич Федоров Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева, г. Нижний Новгород https://orcid.org/0000-0001-5268-6399

DOI:

https://doi.org/10.25206/1813-8225-2022-184-75-81

Ключевые слова:

двигатель постоянного тока, PI-регулятор, математическое моделирование, MatLab, скорость вращения, установившаяся ошибка

Аннотация

Работа посвящена математическому моделированию системы управления скоростью вращения двигателя постоянного тока, основанной на применении PI-регулятора. Двигатели постоянного тока нашли широкое применение в промышленности для приведения в движение механизмов циклического действия, где требуется высокая скорость отклика, высокий пусковой крутящий момент, линейное управление. Основные методы управления требуемыми характеристиками скорости вращения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением заключаются в управлении параметрами обмоток якоря и возбуждения, питаемых от разных источников. PI-регулятор находит широкое применение в программируемых логических контроллерах благодаря простоте и ясности математического аппарата. Предлагаемая математическая модель PI-регулятора основана на выборе оптимальных параметров, обеспечивающих поддержание фактической скорости, близкой к заданной. Были определены оптимальные коэффициенты PI-регулятора KP и KI, дающие наилучший результат для постоянной скорости. Результаты компьютерного моделирования в MatLab были сопоставлены с результатами имитационного моделирования на лабораторной установке. Полученные данные при применении PI-регулятора по установившейся ошибке и времени переходного процесса выглядят предпочтительнее имитационной модели с регулировкой напряжения. Разработанная математическая модель показала следующие основные результаты: время разгона < 0,3 с; время переходного процесса < 0,5 с; перерегулирование не превышает 0,5 %; установившаяся ошибка
не превышает 0,1 %. В результате исследования была разработана математическая модель и проанализирована работа двигателя постоянного тока с PI-регулятором, позволяющим практически полностью устранить вынужденные колебания и установившуюся ошибку. Отмечено преимущество предложенного метода применения PI-регулятора как более привычного и простого в использовании элемента управления при внедрении в существующую
систему управления без особых изменений.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Александр Сергеевич Семёнов, Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный

кандидат физико-математических наук, доцент (Россия), директор Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, Политехнический институт (филиал), г. Мирный.

Юрий Владимирович Бебихов, Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электроэнергетики и автоматизации промышленного производства Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, Политехнический институт (филиал), г. Мирный.

Илья Анатольевич Якушев, Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, г. Мирный

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры фундаментальной и прикладной математики Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, Политехнический институт (филиал), г. Мирный.

Олег Васильевич Федоров, Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева, г. Нижний Новгород

доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры управления инновационной деятельностью Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева, г. Нижний Новгород.

Загрузки


Просмотров аннотации: 25

Опубликован

30.11.2022

Как цитировать

[1]
Семёнов, А.С., Бебихов, Ю.В., Якушев, И.А. и Федоров, О.В. 2022. Реализация PI-регулятора скорости двигателя постоянного тока методом математического моделирования. ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. 4(184) (ноя. 2022), 75–81. DOI:https://doi.org/10.25206/1813-8225-2022-184-75-81.

Выпуск

№ 4(184) (2022)

Раздел

Электроника, фотоника, приборостроение и связь

Лицензия

Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)

by-nc-sa