Nierównomierność prędkości napędu bezpośredniego z silnikiem momentowym

• Autorzy: Deskur J. , Kaczmarek T.

Warianty tytułu

EN

Speed ripples in direct drive with torque motor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie tętnień prędkości kątowej w napędzie bezpośrednim z momentowym silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. Pulsacje momentu i prędkości w precyzyjnym serwonapędzie, np. w obrabiarkach i manipulatorach, wpływają bezpośrednio na dokładność sterowania ruchu. Przedstawiono analizę teoretyczną i doświadczalną pulsacji prędkości napędu, spowodowanych pasożytniczymi składowymi momentu zależnymi od kąta obrotu wirnika, jak również od błędów pomiaru prędkości. W szczególności badano wpływ układu regulacji prędkości na amplitudę tętnień. Wyprowadzono zależności analityczne umożliwiające wyznaczenie zakresu regulacji prędkości obrotowej dla zadanej wartości współczynnika nierównomierności prędkości oraz parametrów napędu i układu regulacji. Badania doświadczalne na stanowisku laboratoryjnym potwierdziły wyniki obliczeń i symulacji.

EN

The problem of angular speed oscillations in direct drive equipped with a Permanent Magnet Synchronous Torque Motor is presented in the paper. The torque and speed ripples in precise servo drives, e.g. in machine tools and manipulators, influence directly the accuracy of motion control. A theoretical and experimental analysis of the drive speed pulsation, caused by parasitic torque components, depending on rotor angular position, as well as by speed measurements errors was done. In particular, the impact of speed control system on ripple amplitude was tested. Analytical formulas, determining the speed control range at given admissible speed ripple coefficients and control systems parameters, were derived. Some laboratory experiments verified results of computation and simulation tests.

Słowa kluczowe

PL

napęd bezpośredni; silnik momentowy; silnik synchroniczny o magnesach trwałych

EN

direct drive; torque motor; synchronous motor

• Wydawca: Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk
• Czasopismo: Studia z Automatyki i Informatyki
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 30
• Strony: 37--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Deskur J.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Zakład Sterowania i Elektroniki Przemysłowj, ul. Piotrowo 3a, 62-385 Poznań

autor

Kaczmarek T.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Zakład Sterowania i Elektroniki Przemysłowj, ul. Piotrowo 3a, 62-385 Poznań

Bibliografia

• [1] Bianchi N., Bolognani S., Reducing Torque Ripple in PM Synchronous Motors, Proceedings of the International Conference on Electrical Machines, Helsinki 2000.
• [2] Cho K.-Y., Bae J.-D., Chung S.-K., Youn M.-J., Torque Harmonics Minimisation in Permanent Magnet Synchronous Motor with back EMF Estimation, IEE Proceedings on Electrical Power Application., 1994, Vol. 141(6), s. 323-330.
• [3] Chung S.-K., Kim H.-S., Kim C.-G., Ypun M.-J., A New Instantaneous Torque Control of PM Synchronous Motor High-performance Direct-drive Applications, IEEE Transactions on Power Electronics, 1998, Vol. 13(3), s. 388-400.
• [4] Deskur J., Odporny regulator PID serwonapędu, IX Sympozjum Energoelektronika w Nauce i Dydaktyce, Poznań 2004, s. 45-52.
• [5] Ferreti G., Magnani G., Rocco P., Modeling, Identification, and Compensation of Pulsating Torque in Permanent Magnet AC Motors, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1998,Vol. 45(6), s. 912-920.
• [6] Grćar B., Cafuta P., Śtumberger G., Stankowić A.M., Control-based Reduction of Pulsating Torque for PMAC Machines, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2002, Vol. 17(2), s. 169-175.
• [7] Hanselman D., Minimum Torque Ripple, Maximum Efficiency Excitation of Brushless Permanent Magnet Motors, IEEE Transactions on Industry Electronics, 1994, Vol. 41(3), s. 292-300.
• [8] Holtz J., Springob L., Identification and Compensation of Torque Ripple in High-precision Permanent Magnet Motor Drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1996, Vol. 43(2).
• [9] Huang S., Aydin M., Lipo T.A, Low Noise and Smooth Torque Permanent Magnet Propulsion Motors. Comparision of Non-slotted and Slotted Radial and Axial Flux Topologies.
• [10] Jahns T.M., Soong W.L, Pulsating Torque Minimization Techniques for Permanent Magnet AC Motor Drives - a Review, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1996, Vol. 43(2).
• [11] Le-Huy H., Perret R., Feuillet R., Minimization of Torque Ripple in Brushless DC Motor Drives, IEEE Transactions on Industry Applications, 1986, Vol. 22(4), s. 748-755.
• [12] Low T.S., Tseng K.J., Lee T.H., Lim K.W., Lock K.S., Strategy for the Instantaneous Torque Control of Permanent-magnet Brushless DC Drives, IEE Proceedings. Part B, 1990, Vol. 137(6), s.355-363.
• [13] Petrowić V., Ortega R., Stanković A.M., Tadmor G., Design and Implementation of an Adaptive Controller for Torque Ripple Minimization in PM Synchronous Motors, IEEE Transactions on Power Electronics, 2000, Vol. 15(5).
• [14] -, Polska Norma PN-85/M-55613: Obrabiarki do metali. Elektryczne układy napędowe prądu stałego mechanizmów posuwu obrabiarek sterowanych numerycznie. Klasyfikacja i ogólne wymagania techniczne.
• [15] Stachowiak D., Wyznaczanie momentu elektromagnetycznego maszyn magnetoelektrycznych metodą węzłowych i krawędziowych elementów skończonych, rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki Przemysłowej, Poznań 2004.
• [16] Wallmark O., Control of a Permanent Magnet Synchronous Motor with Non-sinusoidal Flux Density Distibution, praca magisterska, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden 2001.
• [17] Wajs K., Problemy zakresu sterowania prędkości napędów prądu stałego, Przegląd Elektrotechniczny R. LVI, 1980, z. 10, s. 417-421.
• [18] -, Odporne sterowanie precyzyjnym napędem bezpośrednim z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, sprawozdanie z projektu badawczego KBN 8T10A 07521, Poznań 2004.