Incremental digital quasi-ideal integrator application for advance flux estimation of controled induction machine

Abstract

The performance of the speed controlled induction machine principally depends on the accuracy of the estimated flux. The proposed method compensates the error produced by the inherent problem in the “pure” integrator and measurement error. This paper describes the problem associated with a quasi-ideal digital integrator in particularly a modern DDA-type (Digital Differential Analyzer) – an incremental digital integrator (IDI). The paper essentially discusses the development of the approach to the total error correction of DDA-type IDI. It is an element for processing incremental digital input-output signals using DDA principles. The basic types of errors of the incremental digital integrator are presented and then the reasons for their appearance are examined. The differential equation dY=aYdx as an example the quantitative relation of errors is investigated. The IDI error from the analytical solution is not exceeding one increment (quant) of sub-integral function Y even during a very long interval of integration variable x. This means that the IDI becomes a practically ideal integrator. The suggested methods of correcting IDI errors can be applied in simulation, modeling, especially for dynamic systems control, etc. This method is easily applied in a DSP based induction machine control to estimate the flux.

Эффективность управления скоростью индукционной машины (ИМ – асинхронной машины) преимущественно зависит от точности измерения текущего значения её магнитного потока. Данная статья развивает проблему, связанную с квази-идеальным цифровым интегратором в форме современного цифрового дифференциального анализатора (ЦДА) – инкементнего цифрового интегратора ИЦИ. Предложенный метод компенсирует общую погрешность, возникающую собственно в "чистом" интеграторе и в результате ошибки измерения. В работе подробно рассматривается разработка метода полного исправления (коррекции) погрешности ИЦИ типа цифрового дифференциального анализатора. ИЦИ это – элемент для обработки цифровых сигналов ввода-вывода, используя принцип ЦДА. В первую очередь представлены основные типы погрешностей ИЦИ, а также исследованы причины их появления. Исследовано типовое дифференциальное уравнение dY=aYdx, как пример для анализа количественного соотношения погрешностей. Погрешность ИЦИ по сравнению с аналитическим решением не превышает одного кванта подинтегральной функции Y даже для очень длинного интервала интегрирования переменной x. Это означает, что ИЦИ становится фактически идеальным интегратором. Предложенные методы коррекции погрешностей ИЦИ могут быть применены в имитации, моделировании, и особенно для управления динамическими системами, и т.д. Этот метод легко применим в устройствах управления скоростью индукционной машины основанных на косвенном способе измерении магнитного потока машины.