Идентификация момента инерции якоря двигателя постоянного тока и нагрузки в экспериментальной вибрационной установке для исследования хаотической динамики

Цель исследования. Статья посвящена разработке и апробации методики оценки параметров моментов инерции якоря двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) и его нагрузки, используемых в лабораторной вибрационной установке для исследования хаотической динамики.

Методы. Представлена математическая модель ДПТ НВ и описание методики для оценки величины момента инерции его якоря с нагрузкой в результате параметрической идентификации на основе аппроксимации проинтегрированной кривой разгона силы тока и выполнения спектрального анализа. Проведено совместное моделирование динамики электродвигателя Maxon RE25 с электрической частью, реализованной в системе Matlab Simulink и механической, построенной в среде MSC Adams, и на основе результатов машинного эксперимента проверена работоспособность методики параметрической идентификации.

Результаты. Представлена структура и общий вид информационно-измерительной системы лабораторной вибрационной установки для исследования хаотической динамики на основе модуля ввода/вывода NI USB-6009. Приведены и проанализированы кривые разгона и амплитудные спектры силы тока, полученные в ходе проведения натурного эксперимента по определению моментов инерции якоря двигателя Maxon RE25 и дебалансов. Произведен расчет значений моментов инерции якоря и дебаланса по предлагаемой методике, а также относительных погрешностей по сравнению с паспортным значением.

Заключение. В результате проведения серии параллельных экспериментов установлено, что опыты являются воспроизводимыми согласно критерию Кохрена, а погрешность определения момента инерции якоря ДПТ не превышает 5 %, поэтому ее можно также использовать для расчетов с достаточной точностью величин моментов инерции дебалансов.

1. Zhusubaliyev Z.T., Avrutin V., Rubanov V.G., Bushuev D.A., Titov D. V., Yanochkina O.V. Persistence border collisions in a vibrating system excited by an unbalanced motor with a relay control // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol.1959. №080022.

2. Salah M. S., Abdelati M. Parameters Identification of a Permanent Magnet DC Motor Conference // IASTED International Conference on Modelling, Identification and Control (MIC 2010), Austria (February 2010), 2010.

3. Гаргаев А.Н., Каширских В.Г. Идентификация параметров двигателей постоянного тока с помощью поисковых методов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. С. 131-134

4. Krneta R., Antic S., Stojanovic D. Recursive least square method in parameters identification of DC motors models // Facta Universitatis. 2005. 18 (3). P. 467–478.

5. Hadef M., Bourouina A.. Mekideche M. R. Parameter identification of a DC motor via moments method // International Journal of Electrical and Power Engineering. 2008. 1(2). P. 210–214.

6. Гаргаев А.Н., Каширских В.Г., Нестеровский А.В. Сравнительный анализ методов динамической идентификации параметров электродвигателей // Сб. трудов XI международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (24-25 ноября 2015 г.). Кемерово: КГТУ им. Т.Ф. Горбачева, 2015.

7. Wu W. DC Motor Parameter Identification Using Speed Step Responses // Modelling and Simulation in Engineering. 2012. №189757.

8. Tutunji T. A. DC motor identification using impulse response data // Conference on EUROCON, Serbia & Montenegro (22-24 November 2005). 2005. P. 1734-1736

9. Lord W., Hwang J. H. Pasek's Technique for Determining the Parameters of HighPerformance DC Motors // Proceedings of the Third Annual Symposium on Incremental Motion Control Systems and Devices. University of Illinois. May 1974. P. R.1-10,

10. Hadef M., Mekideche M.R. Moments and Pasek’s methods for parameter identification of a DC motor // Journal of Zhejiang University – Science C. 2011. 12(2). P. 124-131.

11. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1986. 335 с.

12. Patent EP0193761B1, 03.04. 1998. Strunk T. L., Westerman G.S. Method for testing DC motors. 29.05.1991.

13. Бушуев Д.А., Рубанов В.Г., Бажанов А.Г. Методы интеграции моделей электродвигателей в среду MSC.Adams для совместного моделирования динамики механи ческих объектов с системами управления // Сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. БГТУ им. В. Г. Шухова «Наукоемкие технологии и инновации». Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2016. С. 10-14.