W artykule przedstawiono projekt i realizację struktury bezczujnikowego sterowania układu napędowego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. W oparciu o rozszerzony filtr Kalmana został zbudowany układ estymatora położenia, prędkości obrotowej i momentu obciążenia. Obserwator pozwala w układzie napędowym ramienia robota uniknąć użycia czujnika położenia, prędkości, a także przetwornika siły czy momentu obciążenia, co jest ważnym aspektem podczas pracy ramienia manipulatora. Tak stworzona struktura obserwatora wraz z układem sterowania bezczujnikowego została zaimplementowana przy wykorzystaniu procesora sygnałowego w jednoosiowym zestawie laboratoryjnym. Proponowana struktura wykazuje dobre właściwości podczas pracy bezczujnikowej, a co ważne, dobre właściwości estymacyjne przekładają się na jakość regulacji.
EN
The paper presented the design and application of sensorless drive structure with permanent magnet synchronous motor. Observer for shaft speed, position and load torque based on Extended Kalmana Filter is proposed. Observer can avoid mechanical sensors of speed, position and force transducers in robot arm, which is an important aspect of manipulation arms working. The created observer structure with vector control was implemented using Digital Signal Processor in the laboratory single axis setup. The proposed structure shows good properties during sensorless operation, and quality estimated values increase quality control.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono metodę obserwacji zmiennych mechanicznych napędu, takich jak: położenie i prędkość kątowa wału, a także moment obciążenia silnika synchronicznego o magnesach trwałych (PMSM) na podstawie pomiaru jedynie zmiennych zaciskowych. Estymator został opracowany na podstawie zaprezentowanego modelu matematycznego silnika i teorii obserwatorów optymalnych Kalmana. Przedstawiono metodę doboru macierzy kowariancji. Działanie układu estymacji zmiennych sprawdzono symulacyjnie w środowisku MATLAB/Simulink.
EN
The paper deals with the method of state variable estimation of drive with permanent magnet synchronous motor (PMSM): angular position, velocity and load torque. The mathematical model of the machine is presented. The extended Kalman filter has been applied for drive state variable estimation using only electric variables that can be measured. The paper presents the method of tuning covariance matrices. Simulation results in MATLAB/ Simulink show positive qualities of the proposed system.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono koncepcje i realizacje struktury bezczujnikowego sterowania układu napędowego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. W oparciu o rozszerzony filtr Kalmana został zbudowany układ estymatora położenia mechanicznego wału, prędkości obrotowej i momentu obciążenia. Pozwala on uniknąć czujnika położenia, prędkości obrotowej, a także przetwornika momentu obciążenia. Zaprezentowana struktura została zaimplementowana w układzie napędowym ramienia robota z użyciem procesora sygnałowego. Podczas badań skupiono się na zachowaniu się układu sterowania z estymatorem przy różnych wartościach momentu bezwładności napędzanego układu mechanicznego. Uzyskane rezultaty pokazują dobre właściwości zaproponowanego obserwatora.
EN
These papers deals with project and realization structure of sensorless control drive with permanent magnet synchronous motor. The estimator of shaft position, velocity and load torque is based on Extended Kalman Filter theory. Observer allows to avoid speed-position and load torque sensors on the robots arm drive. Presented structure was implemented on a DSP system. During the experimental verification, it was concentrated on behavior of control system and estimator with the different moments of inertia mechanical part of drive. Presented results show good properties of proposed system.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono koncepcję, konstrukcję i wyniki badań wstępnych serwonapędu bezczujnikowego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, zasilanym z falownika MSI. Sterowanie silnika jest wektorowe, a w układzie są mierzone tylko prądy silnika. Na ich podstawie, jak i na podstawie składowych sygnału sterującego falownika, są estymowane sygnały prędkości i położenia wału silnika, wykorzystywane w układzie regulacji. Wielkości te są estymowane z użyciem rozszerzonego filtru Kalmana. Zaproponowany układ regulacji pozwala wyznaczyć dodatkowo moment obciążenia silnika. W artykule opisano stanowisko badawcze z układem sterowania wyposażonym w procesor sygnałowy. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, potwierdzających zadowalające działanie układu.
EN
In the paper the conception, construction and result of the introductory investigation of the sensorless PMSM servodrive fed from PWM inverter are presented. The motor has vector control. Only motor current is measured in the system. The signals of the motor speed and position, needed in the control system, are estimated on the base of current components and components of the inverter control signal. The extended Kalman filter is used for estimation. It allows to reconstruct the motor load torque as well. The investigation plant with implementation of the control system on digital signal processor is described. The experimental investigation result, confirmed satisfactory operation of the system, are presented.