Общетеоретическое решение задачи векторного управления асинхронными двигателями без измерения механических координат

Abstract

Предложено общетеоретическое решение задачи векторного управления угловой скоростью и модулем вектора потокосцепления асинхронных двигателей без измерения механических координат при действии постоянного неизвестного момента нагрузки. Разработана концепция управления и метод синтеза алгоритмов бездатчикового векторного управления с использованием прямого полеориентирования. Синтезированный на их основе алгоритм векторного управления обеспечивает асимптотическую отработку заданных траекторий угловой скорости и модуля вектора потокосцепления, асимптотическое оценивание угловой скорости и потока, асимптотическое полеориентирование по вектору потокосцепления ротора со свойствами локальной экспоненциальной устойчивости. Теоретические результаты подтверждены результатами экспериментального тестирования. Предложенное решение основывается на реально достижимых упрощающих допущениях и может использоваться в электромеханических системах технологических объектов со средним уровнем требований к показателям качества управления механическими координатами.

Запропоновано загальнотеоретичне рішення задачі векторного керування кутовою швидкістю та модулем вектора потокозчеплення асинхронних двигунів без вимірювання механічних координат в умовах дії постійного невідомого моменту навантаження. Розроблено концепцію керування та метод синтезу алгоритмів бездавачевого керування з використанням прямого полеорієнтування. Синтезований на їхній основі алгоритм векторного керування забезпечує асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій кутової швидкості та потоку, асимптотичне оцінювання кутової швидкості та потокозчеплення ротора, асимптотичне полеорієнтування за вектором потокозчеплення ротора з властивостями локальної експоненційної стійкості. Теоретичні результати підтверджено результатами експериментального тестування. Запропоноване рішення ґрунтується на реалістичних спрощуючих припущеннях і може бути використане при серійному виробництві бездавачевих електромеханічних систем для технологічних об’єктів з середнім рівнем вимог до показників якості керування механічними координатами.

A novel speed sensorless control for the full order model of induction motors with unknown constant load torque is presented. The proposed nonlinear controller exploits the concept of direct field orientation in combination with a reduced-order adaptive speed observer based on the torque current dynamic. It guarantees local asymptotic tracking of smooth speed and rotor flux reference trajectories, asymptotic field orientation, and asymptotic speed estimation with local exponential stability properties. The developed solution can be used for industrial electromechanical systems since no significant simplifying assumptions are used. Experimental tests confirm theoretical results and show that the proposed controller is suitable for medium performance applications.