Adaptive control of the drive system with elastic coupling using fuzzy Kalman filter with dynamic adaptation of selected coefficients

• Autorzy: Dróżdż K.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2015.4.11

Warianty tytułu

PL

Sterowanie adaptacyjne układu napędowego z połączeniem sprężystym wykorzystujące rozmyty filtr Kalmana z dynamiczną adaptacją wybranych współczynników

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In the paper issues related to damping of torsional vibrations in electric drive systems with elastic joint with changeable inertia of the load machine using an adaptive control structure are presented. In order to state variables estimation of a drive system, the extended Kalman filter with a dynamic adaptation of selected coefficients has been applied. Adaptation of selected coefficients of the Kalman filter’s covariance matrix ensures an improvement of the state variables and parameter estimation quality of the considered drive system with changeable inertia. The element implementing the adaptation is a fuzzy system, whose input signals are a current estimated value of a time constant of the load machine and a processed signal of an absolute value of difference between the electromagnetic and shaft torques. Theoretical considerations and simulation studies have been verified by tests with laboratory set-up.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z tłumieniem drgań skrętnych w elektrycznych układach napędowych z połączeniem sprężystym o zmiennym momencie bezwładności maszyny roboczej poprzez zastosowanie struktury sterowania adaptacyjnego. W celu odtwarzania zmiennych stanu rozpatrywanego układu wykorzystano zmodyfikowany algorytm rozszerzonego filtru Kalmana z dynamiczną adaptacją wybranych współczynników. Adaptacja współczynników macierzy kowariancji zapewnia poprawę jakości estymacji zmiennych stanu i parametru układu w obecności zmiennego momentu bezwładności. Elementem realizującym wspomnianą adaptację jest system rozmyty, którego sygnałami wejściowymi są aktualna estymowana wartość stałej czasowej maszyny roboczej oraz przetworzony sygnał modułu różnicy pomiędzy momentami elektromagnetycznym i skrętnym. Rozważania teoretyczne i badania symulacyjne zostały zweryfikowane przez testy na stanowisku rzeczywistym.

Słowa kluczowe

EN

two-mass system; vibrations damping; estimation; Kalman filter

PL

układ dwumasowy; tłumienie drgań; estymacja; filtr Kalmana

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 4
• Strony: 561--568
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dróżdż K.

• Wrocław University of Technology Faculty of Electrical Engineering Department of Electrical Machines, Drives and Measurements Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Brock S, Deskur J, Janiszewski D, Muszyński R. Active damping of torsional vibrations in servodrives. Power Electronics and Electrical Drives. Selected Problems. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2007: 278-297.
• 2. Butler D H E, Churches M A, Vergan E R, Anbe Y, Naitoh H. Compensation of a digitally controlled static power converter for the damping of rolling mill torsional vibration. IEEE Transactions on Industry Applications 1992; 28(2): 427-433, http://dx.doi.org/10.1109/28.126752.
• 3. De Luca A, Schroder D, Thummel M. An Acceleration-based State Observer for Robot Manipulators with Elastic Joints. IEEE International Conference on Robotics and Automation 2007: 3817-3823, http://dx.doi.org/10.1109/robot.2007.364064.
• 4. Gierlotka K. Układy sterowania napędów elektrycznych z elementami sprężystymi. Gliwice: Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej 1992; 129(1181).
• 5. Kamiński M. Implementacja neuronowego estymatora prędkości napędu dwumasowego w układzie FPGA. Przegląd Elektrotechniczny 2010; 2: 225-230.
• 6. Karolewski B, Ligocki P. Modelling of long belt conveyors. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 2: 179-187.
• 7. Michael C A, Safacas A N. Dynamic and Vibration Analysis of a Multimotor DC Drive System With Elastic Shafts Driving a Tissue Paper Machine. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2007; 54(4): 2033-2046, http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2007.895149.
• 8. Poleszak J. The adaptive control of the injection timing in the diesel engine. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2003; 2: 52-55.
• 9. Szabat K. Struktury sterowania elektrycznych układów napędowych z połączeniem sprężystym. Wrocław: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej 2008; 61(19).
• 10. Szabat K, Dybkowski M. Tłumienie drgań skrętnych w układzie dwumasowym z luzem mechanicznym. Przegląd Elektrotechniczny 2010; 2: 376-379.
• 11. Szabat K, Orłowska-Kowalska T. Adaptive Control of Two-Mass System using Nonlinear Extended Kalman Filter. 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics IECON 2006: 1539-1544.
• 12. Szabat K, Orłowska-Kowalska T. Vibration Suppression in Two-Mass Drive System using PI Speed Controller and Additional Feedbacks - Comparative Study. IEEE Transaction on Industrial Electronics 2007; 54(2): 1193-1206, http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2007.892608.
• 13. Szabat K, Serkies P J. Zastosowanie sterowania predykcyjnego w układzie napędowym z połączeniem sprężystym. Przegląd Elektrotechniczny 2010; 2: 380-383.
• 14. Świć A, Taranenko W. Adaptive control of machining accuracy of axial-symmetrical low-rigidity parts in elastic-deformable state.Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 3: 17-25.
• 15. Zoller T, Leibfried T, Miri A M. Application of Power Electronics for Damping of Torsional Vibrations. 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems PEDS 2007: 521-525, http://dx.doi.org/10.1109/peds.2007.4487750.