CC BY
32
Машиностроение
УДК 62-526
К.В. Змеу, М.Н. Невмержицкий, Б.С. Ноткин, А.В. Вара, В.А. Ковалёв
ЗМЕУ КОНСТАНТИН ВИТАЛЬЕВИЧ - кандидат технических наук, заведующий кафедрой технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. Е-mail: zmeu.kv@dvfu.ru НЕВМЕРЖИЦКИЙ МАКСИМ НИКОЛАЕВИЧ - аспирант кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. Е-mail: nevmerzhitskiy.mn@dvfu.ru НОТКИН БОРИС СЕРГЕЕВИЧ - кандидат технических наук, научный сотрудник (Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток). Радио ул., 5, Владивосток, 690041. Е-mail: dr.notkin@gmail.com ВАРА АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - научный сотрудник кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. Е-mail: varandreyv@gmail.com
КОВАЛЁВ ВИКТОР АНДРЕЕВИЧ - научный сотрудник кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. Е-mail: heaven848@gmail.com
Наблюдатель момента нагрузки и положения элементов нежесткого многомассового механизма с электроприводом
Рассмотрена задача оценки положения механизма с последовательной кинематикой при наличии нежесткости в шарнирах. Для определения фактического положения элементов кинематической цепи при наличии деформационных смещений в нежестких шарнирах использована оценка момента нагрузки на валу регулируемого электропривода. Выполнен обзор основных подходов оценки момента нагрузки электропривода. Предложен метод оценки момента нагрузки по прямым измерениям сигналов скорости и тока электропривода, основанный на усредненной оценке момента нагрузки на скользящем окне. Представлены результаты натурных сравнительных экспериментов, выполненные на примере нежесткого многомассового механизма.
Ключевые слова: нежесткий шарнир, сосредоточенные массы, вентильный электропривод, оценка положения, оценка момента нагрузки, наблюдатель нагрузки, скользящее среднее.
© Змеу К.В., Невмержицкий М.Н., Ноткин Б.С., Вара А.В., Ковалёв В.А., 2015
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по Государственному контракту № 02.G25.31.0025.
Введение
В промышленности широко применяются механические системы последовательной кинематической структуры с наличием так называемой нежесткости в шарнирах. Причиной такой нежесткости обычно являются соединения и передачи типа тяг, тросов, ремней, длинных валов, шестеренных и волновых передач, передач винт-гайка [4]. Примерами рассматриваемых систем могут служить промышленные роботы-манипуляторы, а также различные подъемные и транспортные механизмы: лифты, шахтные подъемные установки, конвейеры, эскалаторы. Нежесткость соединений конструкции может быть как неустранимым свойством используемых материалов, так и свойством, намеренно в нее заложенным [2]. В режимах работы с большим размахом и скоростью такого рода нежесткости могут приводить к неконтролируемым смещениям звеньев кинематической цепи. Как правило, в данных механизмах возникает проблема - недоступность прямого измерения положения рабочих точек кинематической цепи. Данная проблема особо актуальна для ро-бототехнических систем, к которым предъявляются высокие требования по динамической точности. Для определения положения может быть использована оценка деформационных смещений в шарнирах под воздействием моментов нагрузки, фиксируемых в электроприводах. Такой метод обеспечивает точность оценки при условии, что модель деформации известна [17]. Наиболее часто модель деформации строится на основе закона Гука.
В настоящее время существует ряд подходов к оценке момента нагрузки в электроприводе. Классическое решение - оценка момента нагрузки по току якоря электропривода [3, 8]. Фактически данное решение состоит в косвенной оценке электромагнитного момента. Такой способ оценки применим лишь в установившемся режиме. Однако по данным этой оценки трудно судить о моменте нагрузки в переходных процессах, так как в уравнении движения электропривода появляется динамический момент. Вместе с тем в некоторых работах демонстрируются возможности такого подхода [5, 11], реализуемого с применением аппарата нейронных сетей и других вычислительных алгоритмов.
Другой подход представлен в работах [6, 7, 12, 14], где восстановление момента нагрузки выполняется по данным момента и ускорения на валу двигателя, что прямо вытекает из уравнения движения электропривода. Однако измерение ускорения или его оценка часто вызывает проблемы, связанные с его достоверностью и зашумленностью. В некоторых работах для восстановления сигнала ускорения используется скорость [13, 19], а для повышения точности оценки момента нагрузки - восстановление отдельных параметров электропривода [9, 18].
В работах [10, 15, 16] реализован подход, в котором оценка момента нагрузки производится по разности двух значений скорости электропривода: измеренной и восстановленной наблюдателем состояния, либо его упрощенными реализациями. В данном подходе оценка момента нагрузки выполняется опосредовано через оценку скорости, а качество оценки зависит от знания параметров модели электропривода.
В настоящей статье мы рассмотрим оценку момента нагрузки нежесткого многомассового механизма. В нашем решении, основанном на уравнении движения электропривода, предлагается получить оценку по интегральным значениям переменных скорости и тока на скользящем окне. В качестве базы для сравнения в работе использован метод, описанный в [16]. Предложенный метод оценки момента нагрузки использован для оценки деформационных смещений между звеньями исследуемого нежесткого многомассового механизма. Модель деформации построена на основе закона Гука.
Синтез предложенного метода оценки момента нагрузки
На рис. 1 изображена стандартная структурная схема регулируемого электропривода в режиме управления по току, приведенная к классической форме.
Рис. 1. Структурная схема электропривода. Переменные: и(с) - задание тока на входе контура тока; 1(ь) - ток в якорной цепи; Т(ь) - электромагнитный момент; Ть(ь) - момент нагрузки на валу двигателя; Т5(ь) - суммарный момент сопротивления на валу двигателя; ^(ь) - динамический момент сопротивления; у(ь) и у(ь) - угловая скорость и угловое ускорение вала двигателя соответственно; кх - коэффициент трения; ке - коэффициент влияния противо-ЭДС в якорной цепи; Ь - индуктивность; И - сопротивление; кт - коэффициент пропорциональности между электромагнитным моментом и током электродвигателя; к} = 1/] - коэффициент приведенного момента инерции на валу двигателя, где } - приведенный момент
инерции
В предлагаемом решении для оценки момента нагрузки Т^) использовано динамическое уравнение скорости вала синхронного электродвигателя:
i i m =j(T(t) - TL(t) - kxy(t)) = -(kTI(t) - TL(t) - kxy(t)).
(1)
Для переменных TL(t) и y(t), подлежащих измерению в приводе, использован метод локального усреднения для измерения входной координаты y(t) по ее среднему значению на интервале. Такой метод дополнительно позволяет снизить влияние погрешности измерения входных сигналов на точность оценки TL(t). При оценке момента нагрузки TL(t) принимаем допущение, что момент нагрузки постоянен на интервале скользящего окна At:
TL(^)\r£(.t-At,t) = const. (2)
Выделим часть схемы на рис. 1, которая связывает момент и скорость (рис. 2, а), и выразим момент нагрузки TL(t) исходя из известных параметров. Преобразуем схему на рис. 2, a к виду, показанному на рис. 2, б, который удобен для оценки неизвестной переменной TL(t).
Рис. 2. Структурная схема механической части электропривода (а) и результат ее преобразования (б)
Исходя из условия (2) и схемы на рис. 2, б, интегральные значения моментов и скорости на интервале скользящего окна № могут быть описаны в следующем виде:
Sy(t) = kjkx ft-Aty(т)dт,
Sm(t~) = kj ¡¡:-AtT(T)dT
(3)
(4)
= к] Ть(т)йт = к]Ть(г) йт = к^ЮМ,
(5)
где - интегральное значение переменной скорости; 5т(1) - интегральное значение переменной электромагнитного момента; 51(1) - интегральное значение переменной момента нагрузки с учетом допущения (2). Тогда приращение скорости на интервале скользящего окна № можно записать в следующем виде:
у(г) - у(г - М) = Бт(г) - Бу(г) - (6)
Подставляя (5) в (6) и выражая момент нагрузки Ть(£), получим его усредненную оценку на интервале скользящего окна Д^
Ш)=т^(5т(^-у(1)+у(1-М)-5уЮ). (7)
Предлагаемое решение представлено в виде схемы на рис. 3а, где вычисление значений определенных интегралов Бу(1) и Бт(^ реализовано по формуле Ньютона-Лейбница.
Рис. 3. Структурные схемы: а - предложенного алгоритма оценки момента нагрузки; б - алгоритма оценки
момента нагрузки по разности скоростей
В работе [16] рассмотрено решение, в котором наблюдатель момента нагрузки построен по разности скоростей: фактически измеренной на валу двигателя и ее оценки. Данное решение представлено в виде схемы на рис. 3, б. Входными величинами в данной структуре, как и в предложенной, являются электромагнитный момент и скорость вала двигателя. При реализации данного решения динамика оценки момента нагрузки Т'ь(£) определяется настроечным параметром Ь1, в предлагаемом решении эта настройка реализуется путем выбора ширины скользящего окна Д^
Метод оценки положения элементов нежестких многомассовых механизмов
с последовательной кинематической структурой
Рассматриваемый метод оценки положения может быть применен к нежестким механизмам с последовательной кинематической структурой. Общая расчетная схема такой структуры приведена на рис. 4. Если звенья кинематической цепи механизма связаны друг с другом через упругие шарниры, то каждую такую связь можно рассмотреть как пружину. Для схемы примем следующие условия.
• Углы деформационных смещений в шарнирах малы, поэтому гибкость ограничена в линейной области и может быть описана законом Гука.
• Роторы приводов смоделированы как сплошные тела с центром массы на оси вращения. Измерительные элементы расположены на валу каждого привода.
• Каждый электропривод смонтирован на механизме в основании его ведомого звена.
Рис. 4. Общая расчетная схема для нежестких многомассовых механизмов с последовательной кинематической структурой, где I - порядковый номер звена. Переменные для звена ¿: ^ - положение, измеренное на валу электропривода; - деформационное смещение звена I относительно звена I + 1;
^ - фактическое положение звена с учетом деформационного смещения; Л^ - внешний момент нагрузки на валу двигателя; Ф^ - момент статического трения; ^ - динамический момент сопротивления;
¡1 - приведенный момент инерции
Необходимо отметить, что на каждом звене / момент нагрузки Тц складывается не только из внешнего момента нагрузки ЛI, но также из момента статического трения Ф^ и динамического момента сопротивления ^. Поэтому на валу электропривода звена / внешний момент нагрузки ЛI, приводящий к деформационному смещению звена, можно выразить следующим образом:
Л1=ты-Ф1-У1. (8)
По схеме (рис. 4) запишем уравнение положения звена /:
(¿1 = Ашц+1 . (9)
Деформационное смещение звена / относительно звена / — 1, вызванное моментом нагрузки Л^, можно выразить следующим образом:
= —Г(Лд , (10)
где /(Л^) - функция упругой деформации нежесткого соединения звена /.
Таким образом, момент нагрузки Тц, приложенный к звену /, позволяет оценить фактическое положение этого звена. Уравнения (8)-(10) демонстрируют данный метод.
Экспериментальный стенд
В качестве объекта исследования использован стенд, состоящий из модуля SIEMENS SI-MODRIVE 611U с двумя платами управления и двумя вентильными двигателями (рис. 5, а).
Рис. 5. Экспериментальный стенд: а - фотография; б - кинематическая схема
Валы двигателей связаны между собой через клиноременную передачу. На валах установлен нежесткий многомассовый механизм. Кинематическая схема стенда приведена на рис. 5, б. Механизм состоит из трех дисков, которые установлены на одном валу в подшипниковых опорах
и связаны между собой эластичным резиновым жгутом. Первый диск соединен поликлиновым ремнем с ведущим двигателем М^ Третий диск жестко зафиксирован на валу и связан поликлиновым ремнем с двигателем М2. Двигатель М2 используется в качестве источника момента нагрузки на валу двигателя . Момент и скорость на валах обоих двигателей доступны для прямого измерения. Второй диск связан резиновым жгутом с первым и третьим дисками. Для измерения положения второго диска использована высокоскоростная съемка.
Для верификации результатов оценки углового положения дисков нежесткого многомассового механизма использованы возможности высокоскоростной видеосъемки. Использована высокоскоростная камера FASTCAM Mini UX100 type 800K-M-16G с объективом Nikon AF-S Zoom-Nikkor 17-35mm f/2.8D IF-ED. Оптическая ось камеры установлена на уровне второго диска механизма. Фотография эксперимента показана на рис. 6, а, изображение в кадре видеокамеры - на рис. 6, б.
Рис. 6. Проведение видеосъемки эксперимента: a - фотография эксперимента; б - изображение нежесткого многомассового механизма в кадре видеокамеры
На поверхность образующей каждого диска вдоль всей длины окружности наклеена лента со специальной графической кодировкой для разметки углового положения (рис. 7).
1 2
аулу
Рис. 7. Лента со специальной графической кодировкой
Лента размечена четырьмя полосами: полосы «1» и «2» с цветовой кодировкой в оттенках серого и калибровочные полосы «4» и «3» белого и черного цветов. Полосы 1 и 2 делят окружность диска на секторы по 30°. Оттенок градиента каждого сегмента полосы 1 кодирует угловое положение внутри сектора. Оттенок каждого сегмента полосы 2 кодирует угловое положение диска по секторам от 0° до 360° с шагом 30°. Полосы 3 и 4 представлены белым и черным цветом и используются для калибровки общей освещенности текущей сцены. Создан алгоритм, позволяющий распознавать угловое положение дисков по оттенкам цветов на полосах разметочных лент.
Натурные эксперименты. Сравнение точности оценки момента нагрузки
Сравним точность оценки момента нагрузки предложенным методом и методом оценки по разности скоростей, описанным в работе [16]. В качестве критерия точности примем среднеквадратичное отклонение о сигнала оценки момента Т^} относительно фактического момента
нагрузки. На рис. 8 представлены результаты натурного эксперимента. В данном эксперименте каждый из алгоритмов настроен путем проб и ошибок на наименьшее значение показателя о. В рассматриваемых экспериментах диски механизма жестко соединены между собой, и механизм использован в качестве инерционной нагрузки. Привод М1 работает в режиме управления скоростью и формирует ступенчатые задания по скорости 0, 200 и 400 об/мин. Привод М2 работает в режиме управления моментом и формирует ступенчатые задания по моменту нагрузки 0, 1, 2 Н-м. Для оценки момента Ть(1) использованы сигналы скорости и момента, измеренные в приводеМ^^ и содержащие шумы дискретизации. В канале скорости амплитуда шума не превышает 15 об/мин, в канале электромагнитного момента амплитуда шума не превышает 0,07 Н-м. Интервал скользящего среднего № = 0,03 с. Постоянная Ь1 = 0,0092.
Рис. 8. Результаты оценки момента нагрузки по данным, измеренным в исследуемом приводе: а - графики скорости и момента, измеренные в приводе М1; б - графики приложенного и оцененного момента нагрузки; в - фрагмент 1 рис. 8, б и г - фрагмент 2 рис. 8, б. 1 - график фактического момента нагрузки; 2 - график восстановленного момента нагрузки, полученного методом оценки по разности скоростей; 3 - график восстановленного момента нагрузки, полученного предложенным методом
На рис. 8, б представлены: график момента нагрузки, реализуемого нагружающим приводом, и графики его оценки, полученные по данным скорости и тока, регистрируемым в исследуемом приводе. По результатам данного эксперимента отклонение о составляет 0,066 Н-м, оба метода имеют соизмеримую точность оценки момента. Не вошедшее в настоящую статью исследование выявляло, что предлагаемый метод обладает преимуществом в частотном диапазоне от 20 до 70 Гц [1].
Применение метода оценки углового положения для кинематической схемы экспериментального механизма
Воспользуемся предложенным методом оценки нагрузки электропривода для оценки фактического положения одного из звеньев на примере экспериментального механизма. Нежесткий многомассовый механизм, рассмотренный в разделе «Экспериментальный стенд», представляет собой систему сосредоточенных масс, последовательно соединенных друг с другом (рис. 4). На рис. 9, а приведена расчетная схема данного механизма.
Рис. 9. Схемы нежесткого многомассового механизма. а - расчетная схема: переменные с12 и с23 -коэффициенты жесткости между первым и вторым, вторым и третьим звеньями соответственно. б - схема относительного смещения дисков, отражающая процесс упругого растяжения резиновых жгутов, переменные: I - длина резинового жгута между первым и вторым дисками; А1 - приращение длины резинового жгута, вызванное его растяжением; г - радиус крепления жгутов на дисках; у1 - скорость вращения первого диска; АП = Мш12г - длина дуги, образованной углом Мш12 деформационного смещения
Оценка положения ш2 выполнена методом, описанным в (8)—(10), по моменту нагрузки Л2 со стороны второго звена (рис. 9, а). Согласно схеме (рис. 9, б) и уравнению (10), угловое смещение Аш12 можно выразить в следующем виде:
АшХ2 = -Л2с12(^АП2 - I2 - 1)к, (11)
где к - коэффициент соотношения длины дуги АО и угла А&12 при угловой деформации между дисками.
Оценка углового положения диска нежесткого многомассового механизма
Полагаясь на предложенный метод оценки положения, проведем эксперимент по оценке углового положения ш2 второго диска нежесткого многомассового механизма (рис. 5). Привод работает в режиме управления скоростью и формирует линейный частотно-модулированный сигнал в диапазоне 0,5-5 Гц амплитудой 100 об/мин. Двигатель М2 и нежесткий многомассовый механизм использованы в качестве инерционной нагрузки. Старт управляющего воздействия на дви-
гатель М1 и старт записи видеокамеры синхронизированы аппаратно. Видеорегистрация колебаний дисков механизма проведена с частотой 500 кадров/с.
Положение первого диска ш1 получено как интеграл от его скорости, измеренной в двигателе М-. Предложенным методом (7) на первом диске выполнена оценка суммарного момента нагрузки . Для оценки Ть использованы сигналы скорости и момента, измеренные в приводе М1. Интервал скользящего окна Дt = 0,02 с.
На рис. 10, а представлены графики моментов Ть, 1¥1, Ф1, использованных согласно уравнению (8) для оценки момента нагрузки Л2 со стороны второго диска. Неизвестные параметры уравнения (8) получены путем параметрической идентификации.
250
| 200 сз
& 150 3* 100 § 50
-50 -1-1-1-1-■-1-'-1-■-
0 1 2 3 4 5
Время, с
Рис. 10. Графики: а - моментов Ть, 1¥1, Ф1; Ь - углового положения второго диска нежесткого
многомассового механизма
На рис. 10, б представлен график оценки углового положения ш2 в сравнении с графиком углового положения ш2в, полученным по данным видеорегистрации. Отклонение оценки положения ш2 от положения ш2в не превышает 2%. В данном эксперименте диапазон относительного деформационного смещения Аш12 достигает 25°.
Статическое трение Ф1 в первом приближении имеет ступенчатый релейный характер, зависящий от направления скорости. Его фактическое измерение затруднительно, однако по рисунку видно, что это не критично. Предложенный метод оценки положения применим для работы нежесткого многомассового механизма.
Заключение
В работе рассмотрена задача оценки положения элементов кинематической схемы последовательной кинематической цепи робототехнических систем при наличии нежесткости в шарнирах. Для определения фактического положения элементов кинематической цепи при наличии деформационных смещений в нежестких шарнирах использована оценка момента нагрузки на валу регулируемого электропривода. Выполнен обзор основных подходов, применяемых в области оценки момента нагрузки. Предложен метод оценки момента нагрузки по прямым измерениям сигна-
лов скорости и тока в электроприводе. Метод основан на усредненной оценке момента нагрузки на скользящем окне. Проведены сравнительные эксперименты предложенного метода с его аналогом. Проведена оценка углового положения одного из дисков нежесткого многомассового механизма с применением предложенного метода оценки момента нагрузки. Представлены результаты натурных экспериментов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Змеу К.В., Невмержицкий М.Н., Ноткин Б.С. Наблюдатель момента нагрузки вентильного электропривода // Информатика и системы управления. 2015. № 3(45). C. 101-111.
2. Boning P., Dubowsky S. Identification of actuation efforts using limited sensory information for space robots. International Conference on Robotics and Automation. 2006, р. 3873-3878.
3. Buja G.S., Menis R., Valla M.I. Disturbance torque estimation in a sensorless DC drive. Industrial Electronics, Control and Instrumentation. International Conference Proceedings of the IECON 93. 1993, vol. 2, p. 977-982.
4. Byung-jin J., Byoung Chul K., Seonggi K., Jachoon K., Hyouk Ryeol C., Hyungpil M. Torque ripple compensation method for joint torque sensor embedded in harmonic drive using order analysis. 2014 IEEE -SENSORS, Conference paper. 2014, р. 1932-1935.
5. Chan-Ki K., Hong-Woo R., Yoon-Ho K. Robust speed control of PMSM using Kalman filter load torque observers. Industrial Electronics, Control and Instrumentation. IECON 97. 23rd International Conference. 1997, vol. 2, p. 918-924.
6. Chaoui H., Sicard P. Adaptive control of permanent magnet synchronous machines with disturbance estimation. Journal of Control Theory and Applications. 2012(10);3:337-343.
7. Chin-Chih O., Chun-Jung C., Tien-Chi C. Modelling and design a power assisted wheelchair used torque observer. International Symposium Computer Communication Control and Automation (3CA). 2010, vol. 2, p. 63-66.
8. Choi S.H., Ko J.S., Kim I.D., Park J.S., Hong S.C. Precise position control using a PMSM with a disturbance observer containing a system parameter compensator. IEEE Proceedings on Electric Power Applications. 2005, vol. 152, N 6, p. 1573-1577.
9. Dariusz J., Roman M. Sensorless control of PMSM drive with state and load torque estimation. COMPEL. The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering. 2007(26);4:1175-1187.
10. Hamida M.A., De Leon J., Glumineau A., Boisliveau R. An Adaptive Interconnected Observer for Sensor-less Control of PM Synchronous Motors with Online Parameter Identification. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2013(60);2:739-748.
11. Jong-Sun K., Byung-Moon H. Precision Position Control of PMSM Using Neural Network Disturbance Observer on Forced Nominal Plant. IEEE International Conference on Mechatronics. 2006, p. 316-320.
12. Ki-Hong P., Tae-Sung K., Sung-Chan A., Dong-seok H. Speed control of high-performance brushless DC motor drives by load torque estimation. IEEE 34th Annual Power Electronics Specialist Conference. PESC '03. 2003, vol. 4, p. 1677-1681.
13. Kooksun L., Choy I., Juhoon B., Juyeop C. Disturbance observer based sensorless speed controller for PMSM with improved robustness against load torque variation. IEEE 8th International Conference Power Electronics and ECCE Asia (ICPE & ECCE). 2011, p. 2537-2543.
14. Kouvakas N.D., Koumboulis F.N. A two stage control scheme towards stability and robustness for PMSMs with unknown load torque. 19th Mediterranean Conference on Control & Automation (MED). 2011, p. 533-539.
15. Kyeong-Hwa K., Myung-Joong Y. A nonlinear speed control for a PM synchronous motor using a simple disturbance estimation technique. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2002(49);3:524-535.
16. Liu T.H., Pu H.T., Lin C.K. Implementation of an adaptive position control system of a permanent-magnet synchronous motor and its application. Electric Power Applications, IET. 2010(4);2:121-130.
17. Springer handbook of robotics. Siciliano B., Khatib O. (Eds.). Berlin, Springer, 2008, 1611 р.
18. Zhao S., Chen Y., Mao Y. Adaptive load observer-based feed-forward control in PMSM drive system. Transactions of the Institute of Measurement and Control. 2014, p. 414-424.
19. Zheng Z., Fadel M., Li Yon g. A High-Performance Control System of PMSM Based on Load Torque Observer. IEEE Power Electronics Specialists Conference. 2007, p. 587-592.
THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE
Mechanical Engineering
Zmeu K., Nevmerzhitskiy M., Notkin B., Vara A., Kovalev V.
KONSTANTIN V. ZMEU, Ph.D, Professor, Head of Department of Industrial Production Technologies, School of Engineering, Far Eastern Federal University, Vladivostok. 8 Suhanova St., Vladivostok, Russia, 690950, e-mail: zmeu.kv@dvfu.ru
MAKSIM N. NEVMERZHITSKIY, Postgraduate Student of Department of Industrial Production Technologies, School of Engineering, Far Eastern Federal University, Vladivostok. 8 Suhanova St., Vladivostok, Russia, 690950, e-mail: nevmerzhitskiy.mn@dvfu.ru
BORIS S. NOTKIN, Ph.D, Researcher, Institute of Automation and Control Processes FEB RAS, Vladivostok. 5 Radio St., Vladivostok, Russia, 690041, e-mail: dr.notkin@gmail.com
ANDREY V. VARA, Researcher of Department of Industrial Production Technologies, School of Engineering, Far Eastern Federal University, Vladivostok. 8 Suhanova St., Vladivostok, Russia, 690950, e-mail: varandreyv@gmail.com
VIKTOR A. KOVALEV, Researcher of Department of Industrial Production Technologies, School of Engineering, Far Eastern Federal University, Vladivostok. 8 Suhanova St., Vladivostok, 690950, e-mail: heaven848@gmail.com
Load torque and position observer of the flexible multimass mechanism with electrical drive
Considered is the task of assessing the position of a sequential kinematics mechanism with joint flexibility. To determine the physical position of the elements of the kinematic chain with deformations in flexible joints the load torque estimation method was used. The paper contains an overview of basic approaches to the estimation of drive load torque. The load torque estimating method is proposed, applying direct speed and current signals measurements in PMSM. The proposed method is based on averaged evaluation of load torque on sliding window. The real experiments results are made on flexible multimass mechanism.
Key words: flexible joint, concentrated masses, Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), position observer, load torque estimation, load torque observer, sliding window.
REFERENCES
1. Zmeu K.V., Nevmerzhitskiy M.N., Notkin B.S. An load torque observer of permanent magnet synchronous motor. Information science and control systems. 2015;3(45): 101-111. (In Russ.). [Zmeu K.V., Nevmerzhickij M.N., Notkin B.S. Nabljudatel' momenta nagruzki ventil'nogo jelektroprivoda // Informat-ika i sistemy upravlenija. 2015. № 3(45). C. 101-111].
THE ENTIRE LIST OF REFERENCES - SEE THE PREVIOUS PAGE
