Comparison of the control methods of electrical drives with an elastic coupling allowing to limit the torsional torque amplitude

• Autorzy: Serkies P.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.2.7

Warianty tytułu

PL

Porównanie metod sterowania napędem elektrycznym z połączeniem sprężystym pozwalające na ograniczenie amplitudy momentu skrętnego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents some aspects of the speed control of a drive with an elastic coupling which allows to limit the torsional torque amplitude. The limitation of the amplitude of this state variable increases the life of the mechanical couplings of a drive. In the work three regulation systems: PI controller with additional couplings, a cascade control based on the FDC method and MPC (model predictive control) are compared. The subsequent sections present the control system model and describe the discussed control algorithms. Next comprehensive simulation and experimental research is discussed.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane ze sterowaniem prędkością napędu z połączeniem sprężystym, które pozwala na ograniczenie amplitudy momentu skrętnego. Ograniczenie amplitudy tej zmiennej stanu wpływa na wydłużenie żywotności połączeń mechanicznych napędu. W pracy porównano trzy układy regulacji: regulator PI z dodatkowymi sprzężeniami, kaskadowy regulator bazujący na metodzie FDC, oraz regulator predykcyjny MPC. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model układu regulacji, oraz opisano rozpatrywane algorytmy sterowania. Następnie przedstawiono wszechstronne badania symulacyjne i eksperymentalne.

Słowa kluczowe

EN

drive with elastic coupling; torsional vibration attenuation

PL

napęd z połączeniem sprężystym; tłumienie drgań skrętnych

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 2
• Strony: 203--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Serkies P.

• Katedra Maszyn Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechnika Wrocławska Wyb. Wyspiańskiego 27, 50 - 370 Wrocław

Bibliografia

• 1. Bemporad A., Morari M., Dua V., Pistikopoulos E.N., The explicit linear quadratic regulator for constrained systems, Automatica 2002; 38 (1): 3-20, https://doi.org/10.1016/S0005 1098(01)00174-1.
• 2. Boukhezzar B., Siguerdidjane H., Comparison between linear and nonlinear control strategies for variable speed wind turbines, Control Engineering. Prac. 2010; 18(12): 1357-1368.
• 3. Brock S., Luczak D., Nowopolski K., Pajchrowski T., Zawirski K., Two Approaches to Speed Control for Multi-Mass System with Variable Mechanical Parameters, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2016; early accepted.
• 4. Chang Y.C., Yen H.M., Design of a robust position feedback tracking controller for flexible joint robots, IET Control Theory and Applic. 2011; 5(2): 351-363, https://doi.org/10.1049/iet cta.2010.0166.
• 5. Cychowski M., Szabat K., Efficient real-time model predictive control of the drive system with elastic transmission, IET Control Theory & Applic. 2010; 4(1): 37-49, https://doi.org/10.1049/iet cta.2008.0358.
• 6. Cychowski M., Szabat K., Orlowska-Kowalska T., Constrained Model Predictive Control of the Drive System With Mechanical Elasticity, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2009; 56(6): 1963-1973, https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2015753.
• 7. Derugo, P., Szabat, K., Adaptive neuro-fuzzy PID controller for nonlinear drive system, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering 2015; 34(3): 792 - 807, https://doi.org/10.1108/COMPEL-10-2014-0257.
• 8. Dróżdż K. Adaptive control of the drive system with elastic coupling using fuzzy Kalman filter with dynamic adaptation of selected coefficients. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2015; 17 (4): 561-568, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2015.4.11.
• 9. Erenturk K., Nonlinear two-mass system control with sliding-mode and optimised proportional integral derivative controller combined with a grey estimator, IET Control Theory & Applic. 2008; 2(7): 635-642, https://doi.org/10.1049/iet-cta:20070330.
• 10. Karolewski B., Ligocki P., Modelling of long belt conveyors, Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2014; 16(2): 179-187.
• 11. Kvasnica M., Grieder P., Baotic M., Morari M., Multi-Parametric Toolbox (MPT), HSCC (Hybrid Systems: Computation and Control), Lecture Notes in Computer Science 2004; 2993: 448-465, https://doi.org/10.1007/978-3-540-24743-2_30.
• 12. Montague R., Bingham C., Atallah K., Servo Control of Magnetic Gears, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2012; 17(2): 269-278, https://doi.org/10.1109/TMECH.2010.2096473.
• 13. Preitl S., Precup R-E., Stînean A-I., Dragos C-A., Radac M-B., Control structures for variable inertia output coupled drives, 2012 4th IEEE International Symposium on Logistics and Industrial Informatics, https://doi.org/10.1109/lindi.2012.6319484.
• 14. Schuster H., Hackl C., Westermaier C., Schroder D., Funnel-control for electrical drives with uncertain parameters, The 7th International Power Engineering Conference, (IPEC), Singapore 2005; 516-522
• 15. Serkies P., Szabat K., Application of the MPC controller to the Position Control of the Two Mass Drive System, IEEE Trans. on Industrial Electr. 2013; 60(9): 3679 - 3688, https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2208435.
• 16. Serkies P., Szabat K., Dodds S., Cascade speed control structure with limited of torsional torque based on the FDC method in two-mass drive, IECON 2015 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society: November 9-12, 2015, Yokohama, Japan. [Piscataway, NJ]: IEEE, cop. 2015: 3969-3973.
• 17. Szabat K., Orlowska-Kowalska T., Vibration Suppression in a Two-Mass Drive System Using PI Speed Controller and Additional Feedbacks-Comparative Study, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2007; 54(2): 1193-1206, https://doi.org/10.1109/TIE.2007.892608.
• 18. Szabat K., Orłowska-Kowalska T., Application of the Kalman Filters to the High-Performance Drive System With Elastic Coupling, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2012; 59(11): 426 4235, https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2183836.
• 19. Szabat K., Tran-Van T., Kamiński M., A Modified Fuzzy Luenberger Observer for a Two Mass Drive System, IEEE Trans. on Industrial Informatics 2015; 11(2): 531 - 539, https://doi.org/10.1109/TII.2014.2327912.
• 20. Valenzuela M. A., Bentley J. M., Lorenz R. D., Computer-Aided Controller Setting Procedure for Paper Machine Drive Systems, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2009; 45(2): 638-650, https://doi.org/10.1109/tia.2009.2013588.
• 21. Vasak M., Baotic M., Petrovic I., Peric N., Hybrid Theory-Based Time-Optimal Control of an Electronic Throttle, IEEE Trans. on Industrial Electronics 2007; 54(3): 1483- 1494, https://doi.org/10.1109/TIE.2007.893060.
• 22. Zhang G., Furusho J., Speed control of two-inertia system by PI/PID control, IEEE Trans. On Industrial Electronics 2000;. 47(3): 603-609, https://doi.org/10.1109/41.847901.