Коррекция характеристики индуктивного датчика положения ротора бесконтактного двигателя постоянного тока дискового типа


https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000093

Полный текст:


Аннотация

В промышленных технических системах широко используются бесконтактные двигатели постоянного тока с датчиком определения углового положения ротора и скорости. На практике используются индуктивные и оптические датчики, но оптические датчики имеют ограничения по условиям внешней среды. В статье рассматривается индуктивный датчик для БДТП дискового типа, который представляет собой два плоских диска, один из которых закреплен на статоре, а второй на роторе. На диске, закрепленном на статоре, расположены чувствительные элементы, катушки. Чувствительные элементы выполнены в виде 4 плоских катушек, расположенных под 90° по окружности закрепленного на статоре диска. Полюса представляют собой плоские цилиндры, расположенные по окружности диска, закрепленном на валу ротора. Всего на диске закреплено 6 полюсов. Три полюса выполнены из ферромагнитного материала, а три других полюса из диамагнитного материала. При повороте ротора площадь перекрытия плоской катушки и полюса изменяется, изменяется и индуктивность катушки. Изменение индуктивностей при помощи мостовой схемы преобразуется в два напряжения синусоидального вида. Целью исследований, проведенных в стать, является повышение точности индуктивного датчика положения ротора. На точность определения углового положения ротора влияют отличие сигналов от синусоидальных, задержка прохождения сигнала в измерительном канале обработки информации.

Для повышения точности определения положения ротора получена приближенная зависимость индуктивности чувствительного элемента датчика от угла поворота ротора в предположении, что приращения индуктивностей катушек пропорциональны площади перекрытия поверхностей катушки и полюса. С использованием этой зависимости получена передаточная характеристика корректирующего устройства для приближения сигнала к синусоидальному. По этим сигналам вычисляется угловое положение ротора. Проведено исследование статической погрешности на виртуальной модели индуктивного датчика положения ротора с использованием расширения Simulink системы MATLAB. Показано, что статическую точность определения углового положения ротора можно повысить, используя корректирующее устройство с полученной передаточной характеристикой.


Об авторах

В. Н. Енин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Виталий Николаевич Енин

Д.Т.Н., проф., каф. ФН7

spin- 3708-5928



А. В. Степанов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Анатолий Владимирович Степанов

Д.Т.Н., проф., каф. ФН7



Список литературы

1. Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: В 2 кн. Кн. 1: Вентильные электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1997. 508 с.

2. Электрические следящие приводы с моментным управлением исполнительными двигателями / М.В. Баранов, В.Н. Бродовский, А.В. Зимин, Б.Н. Каржавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 239 с.

3. Цаценкин В.К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями. М.: Изд-во МЭИ, 1991. 235 с.

4. Овчинников И.Е. Теория вентильных электрических двигателей. Л.: Наука, 1985. 164 с.

5. Соловьев В.А. Непрерывное токовое управление вентильными двигателями. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004. 264 с.

6. Аш Ж., Андре П., Бофрон П. Датчики измерительных систем: в 2-х кн. Кн. 1. М.: Мир, 1992. 480 с. [Asch G. e.a. Les capteurs en instrumentation industrielle. 4.ed. P.: Dunod, 1991].

7. Датчики / Под общ. ред. В.М. Шарапова, Е.С. Полищука. М.: Техносфера, 2012. 616 с.

8. Юрин А.И., Неборский А.Ю. Коррекция нелинейности и гистерезиса функции преобразования индуктивных измерительных преобразователей перемещения // Датчики и системы. 2016. № 11. С. 48-51.

9. Кукушкин Ю.Т., Николаев С.С., Шерстняков Ю.Г. Индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока: пат. 2176846 Российская Федерация. 2001. Бюл. № 34.

10. Le H.T., Hoang H.V., Jeon J.W. Efficient method for correction and interpolation signal of magnetic encoders // Industrial Informatics 2008: 6th IEEE Intern. Conf. on Industrial Informatics (Dajeon, Korea, July 13-16, 2008): Proc. Picataway: IEEE, 2008. Pp. 1383-1388. DOI: 10.1109/INDIN.2208.4618320

11. Balemi S. Automatic calibration of sinusoidal encoder signals // 16th IFAC World Congress (Praha, Czech Rep., July 4-8, 2005): Proc. Prague, 2005. DOI: 10.3182/20050703-6-CZ-1902.01190

12. Tan K.K., Tang K.-Z. Adaptive online correction and interpolation of quadrature encoder signals using radial basic functions // IEEE Trans. on Control Systems Technology. 2005. Vol. 13. No. 3. Pp. 370-377. DOI: 10.1109/TCST.2004.841648

13. Hoang H.V., Jeon J.W. Signal compensation and extraction of high resolution position for sinusoidal magnetic encoders // Intern. Conf. on Control, Automation and Systems: ICCAS’07 (Seoul, South Korea, October 17-20, 2007): Proc. Piscataway: IEEE, 2007. Pp. 1368-1373. DOI: 10.1109.ICCAS.2007.4406551

14. Seon-Hwan H., Dong-Youn K., Jang-Mook K., Do-Hyun J. Signal compensation for analog rotor position errors due to nonideal sinusoidal encoder signals // J. of Power Electronics. 2014. Vol. 14. No. 1. Pp. 82-91. DOI: 10.6113/JPE.2014.14.1.82


Дополнительные файлы

Для цитирования: Енин В.Н., Степанов А.В. Коррекция характеристики индуктивного датчика положения ротора бесконтактного двигателя постоянного тока дискового типа. Радиостроение. 2017;(2):37-53. https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000093

For citation: Enin V.N., Stepanov A.V. Characteristic Correction of the Inductive Rotor Position Sensor of Contactless Direct Current Motor of the Disc Type. Radio Engineering. 2017;(2):37-53. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/rdopt.0217.0000093

Просмотров: 395

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)