Wind turbine performance is affected by wind speed, which can cause fluctuations in the frequency and voltage levels of the grid, leading to blackouts. To preserve grid stability, it is important to regulate wind turbine speed. In this paper, a comparative study of a super-twisting sliding mode controller and a NARMA L2 neuro-controller is implemented to control variable speed in a wind generator system, regarding their overshoot value, settling time, and rise time. The proposed controller’s performance has been verified in MATLAB®/Simulink. The simulation results indicate the greater performance of the NARMA-L2 neuro-controller in terms of robustness and the fastest dynamic response.
PL
Na wydajność turbiny wiatrowej wpływa prędkość wiatru, która może powodować wahania częstotliwości i napięcia w sieci, co prowadzi do przerw w dostawie prądu. Aby zachować stabilność sieci, ważne jest, aby regulować prędkość turbiny wiatrowej. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę porównawczą super-skrętnego regulatora trybu ślizgowego i neuro-kontrolera NARMA L2 do sterowania zmienną prędkością w systemie generatora wiatrowego, w odniesieniu do ich wartości przekroczenia, czasu ustalania i czasu narastania. Działanie proponowanego regulatora zostało zweryfikowane w programie MATLAB®/Simulink. Wyniki symulacji wskazują na większą wydajność neurosterownika NARMA-L2 w zakresie odporności i najszybszej odpowiedzi dynamicznej.
The article presents the outcomes of extensive computer investigations the purpose of which was to identify the impact of cutting heads’ rotational speed on the load applied on the cutting heads drive as well as on the efficiency and energy consumption of the cutting process. The investigations were performed based on a simulation of the rock cutting process within a wide range of rocks’ compressive strength with a roadheader transverse head equipped with 80 conical picks. Variations were taken into consideration in the rotational speed of the cutting heads and variations in the factors connected with the properties of the drives driving the cutting heads on the load condition of the cutting system and on the energy consumption of the cutting process. The computer simulations carried out indicate that a reduction is possible in the energy consumption of cutting the rocks with low workability by decreasing the cutting heads’ rotational speed thus preventing also the excessive load on the cutting heads drive. Possibilities are presented along with a concept of the heads‘ automatic speed adjustment according to the power utilised in the cutting process.
PL
W artykule przedstawione zostały wyniki obszernych badań komputerowych, których celem było określenie wpływu prędkości obrotowej głowic urabiających na obciążenie napędu głowic urabiających, wydajność oraz energochłonność procesu urabiania. Badania te przeprowadzone zostały w oparciu o symulację procesu urabiania skał w szerokim zakresie ich wytrzymałości na ściskanie głowicą poprzeczną kombajnu chodnikowego wyposażoną w 80 noży stożkowych. Uwzględniono przy tym wpływ sposobu zmiany prędkości obrotowej głowic urabiających oraz czynników związanych z właściwościami napędów realizujących ruch głowic urabiających na stan obciążenia układu urabiania oraz energochłonność procesu urabiania. Przeprowadzone symulacje komputerowe wskazują na możliwość redukcji energochłonności urabiania trudnourabialnych skał w wyniku obniżania prędkości obrotowej głowic urabiających, co przeciwdziała także nadmiernemu przeciążeniu napędu głowic urabiających. Wskazano możliwości oraz przedstawiono ideę układu automatycznej zmiany prędkości obrotowej głowic w oparciu o moc zużywaną do realizacji procesu urabiania.
Przedstawiono stanowisko laboratoryjne do badań napędów elektrycznych i hydraulicznych. Do napędu pomp o stałej objętości geometrycznej zastosowano podstawowe rodzaje silników, tj. indukcyjny oraz ze wzbudzeniem od magnesów trwałych (synchroniczny i bezszczotkowy prądu stałego), które zasilano z falownika napięcia. Stanowisko wyposażono w typowe hydrauliczne zawory proporcjonalne, w tym: regulacyjny, dławiący, przelewowy oraz rozdzielacz, które umożliwiają uzyskanie różnej konfiguracji funkcjonalnej stanowiska. Do pomiaru wielkości elektrycznych, mechanicznych i hydraulicznych zastosowano specjalizowane, mikroprocesorowe układy pomiarowe. Zaprezentowano możliwości badawcze stanowiska oraz wybrane wyniki badań eksperymentalnych.
EN
The laboratory research stand of electric and hydraulic drives was presented. The basic constructions of inverter-fed drives, asynchronous (80 Hz) and synchronous with the excitation from permanent magnet BLDC and PMSM with power equal to 2,5 kW were used. Electric drives were applied to drive hydraulic pumps (gear and piston). The hydraulic part is controlled by proportional valves: flow control, directional control and direct operated control valve. Specialised measuring system to control and diagnose electric drives, pumps, and another hydraulic elements was applied. The research capabilities of the stand and the example results of experimental tests for the chosen control methods were presented.
In the paper semi-industrial computer-based research stand of induction heated rotating cylinder has been presented. The control of cylinder rotation speed has been focused on. Advantages and imperfections of PID control of cylinder rotation speed has been discussed. The studies included variable load braking torque.
PL
W artykule przedstawiono półprzemysłowe, komputerowo sterowane stanowisko badawcze do nagrzewania indukcyjnego obracającego się walca stalowego. Szczególną uwagę zwrócono na zagadnienia regulacji prędkości obrotowej walca. Przedstawiono zalety i wady zastosowania regulacji PID prędkości obrotowej walca. W badaniach uwzględniono zmienne obciążenie momentem hamującym.
Two alternative methods of supply and speed control of BLDC motor are presented in the paper. The motoe is supplied via electronic commutator, which calculated rotor position on the basis of signals received from Hall sensors. The system consists of transistor bridge connecting the supply voltage to the motor windings in accordance with control sequence. The bridge is controlled by microprocessor, which works out the control basing on rotor position signals and motor input current value. In the first supply variant motor's average winding voltage is controlled via pulse width modulation of supply voltage (this is done by electronic commutator). In the second supply variant the system is supplemented with power electronics converter, decreasing electronic commutator supply voltage, so that the commutator is controlled on the basis of rotor position sensors only (with no pulse width modulation). The possibility of decreasing supply voltage (average value) of the BLDC motor allows smooth regulation of motor speed.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Różnorodne zastosowania silników elektrycznych narzucają potrzebę regulacji prędkości obrotowej, często w szerokim zakresie. Z uwagi na trudności związane z praktyczną regulacją prędkości, tanie i proste w eksploatacji klatkowe silniki asynchroniczne nie znajdowały szerokiego zastosowania w układach wymagających zmiennej prędkości. Najczęściej w takich aplikacjach wykorzystywano silniki prądu stałego. Dynamiczny rozwój elektroniki sprawił jednak, że częstotliwościowa regulacja prędkości obrotowej silników asynchronicznych przestała być możliwością teoretyczną. Dostępne obecnie przemienniki częstotliwości pozwalają na budowę układów napędowych, których właściwości dynamiczne dorównują układom napędowym z silnikami prądu stałego. Nie stanowi też problemu napęd falownikowy na napięciu 6kV. Jednocześnie wraz z nowymi możliwościami technicznymi pojawiły się nowe zagrożenia i problemy eksploatacyjne.
EN
Various applications of electric motors require controlling of the rotation speed, often to a very broad extent. Due to challenges related to practical aspects of speed regulation, the economical and efficient asynchronous squirrel cage motors have not be widely used in variable speed systems, giving way to DC engines. However, owing to the recent dynamic development of power electronics, variable speed frequency regulation of asynchronous motors is no more just a theoretical possibility. Currently available frequency converters allow to deploy drive systems, the dynamic characteristics of which are similar to those of the DC motor systems. Also, 6 kV inverter drive systems are no longer a problem. These innovations, however, can also be a source of new threats and operation and maintenance challenges.
W artykule przedstawiono charakterystykę wybranych stanowisk testowych regulatorów prędkości obrotowej dla silników okrętowych i trakcyjnych. Opisano rozwiązania techniczne stanowisk testowych firm Woodward Governor oraz Regulateurs Europa. Zaprezentowano stan techniki i tendencje rozwojowe w zakresie funkcjonalności współczesnych stanowisk testowych regulatorów prędkości obrotowej.
EN
Paper presents characteristics of selected marine and traction engines governor test stands. Test stands manufactured by Woodward Governor and Regulateurs Europa have been presented. State-of-art of modern speed governor test stands functionality has been shown.
Dynamic properties of control system with induction motor driving the mixer of polymerizer are studied in the paper. The parameters of angular velocity controller are calculated as a result of these studies. The field oriented control system applying phase current hysteresis controllers was chosen for analysis as a typical example. Taking into consideration both equations and block diagram the logarithmic frequency responses corresponding to transfer of both set and upset signals were made. The frequency response corresponding to transfer of set signal allows adjusting the angular velocity controller. The frequency response corresponding to transfer of upset signal gives some information about the way to reduce the impact of upset signal. Basing on obtained operational relationships the presence of free vibration in mechanical subsystem is shown. The consequences of this vibration are also described.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono układ napędowy, w którym do regulacji prędkości obrotowej wahliwego siłownika pneumatycznego zastosowano hamulec magnetoreologiczny (MR). Do zmiany kierunku obrotów wału siłownika służą dwa dwupołożeniowe zawory rozdzielające. Sterowanie prędkością odbywa się przez zmianę momentu oporowego hamulca MR. Opisano budowę i zasadę działania hamulca MR, stanowisko, na którym wykonywano badania, układ sterowania oraz przykładowe wyniki badań eksperymentalnych.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiony układ napędowy współbieżny z silnikami indukcyjnymi pierścieniowymi z kaskadą tyrystorową kształtującą przebieg charakterystyki mechanicznej jest układem stosunkowo prostym, tanim i niezawodnym, zapewniającym możliwość regulacji prędkości wypadkowej napędu w zakresie najczęściej wymaganym przez pompy wirowe, wentylatory, przenośniki itp.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.