ekspertni sistem za načrtovanje vodenja in regulacije asinhronskega motorja

http://www.ro.feri.uni-mb.si

Ekspertni sistem za načrtovanje vodenja in

regulacije asinhronskega motorja

Avtorja: doc. dr. Miran Rodič, Inštitut za robotiko, UM-FERI

dr. Franci Lahajnar, Kolektor Group

Srečanje SATENA, 20.2.2013

http://www.kolektor.com/


Vsebina

• Predstavitev projekta• Zahteve• Strojna oprema

– Procesorska karta– Pretvornik

• Programska oprema– Celoštevilčna aritmetika– Režimi delovanja

• Prehajanja• Opis

– Prekinitvene rutine• Uporaba v industrijski praksi




Predstavitev projekta

• Cilj projekta – Razviti ekspertni sistem za načrtovanje vodenja in regulacij

asinhronskega električnega motorja• Opravljeno delo:

– Razvoj strojne opreme– Razvoj programske opreme za vodenje asinhronskega motorja– Integracija programske opreme – Analize delovanja postopkov vodenja

• Projekt financiran od ARRS:– L2-6164 (C) Ekspertni sistem za načrtovanje, vodenje in regulacijo

asihronskega motorja (aplikativni raziskovalni projekt)– Vodja: Franc Lahajnar– Trajanje: 1.2.2004 - 30.1.2007 – Obseg: 0,14 FTE




Zahteve• Izvesti povezavo strojne in programske opreme• Zasnova programa

– Režimi delovanja– Prekinitvene rutine

• Uporaba DSP mikrokrmilnikov Freescale:– DSP56F807– Celoštevilčna aritmetika– Ustrezno kodiranje

• Možno prehajanje na druge tipe procesorjev– Programski jezik C– Modularnost – Prenosljivost

• Vključiti algoritme vodenja AM:– Skalarna metoda (U/f)– Vektorsko vodenje




Strojna oprema


Pretvornik – razvit na UM-FERI Procesorska karta – razvita v Kolektor Group



Programska oprema

• Stanja– Diagram prehajanja stanj

• Prekinitve (dogodkovno voden sistem)– Procesi– Nivoji prioritet

• Celoštevilčna aritmetika– Razlogi za uporabo– Optimizacija razmerja loćljivost/obseg




Stanja sistema


INIT

STOP RUN

FAULT

Reset

FaultClear Fault

Fault Fault

Run

Stop

InitDone

ChgCntrl



Prekinitvene rutine


Nastavitve parametrov

pogona

Inicializacija aplikacije in

DSP

Neskončna zanka v ozadju

Reset

PWM Fault Interrupt

PWM Fault prekinitvena rutina

ZaključenaADC End of Scan

Interrupt (sinhroniziran s PWM)

ADC End of Scan prekinitvena rutina

Zaključena

Quadtimer Interrupt

Quadtimer prekinitvena rutina

Zaključena

AD High/Low Limit Interrupt

AD High/Low Limit prekinitvena rutina

Zaključena

IRQA Interrupt

IRQA prekinitvena

rutina

Zaključena

IRQB Interrupt

IRQB prekinitvena

rutina

Zaključena

GPIO Interrupt

GPIO prekinitvena rutina

Zaključena

SCI Interrupt

SCI prekinitvena rutina

Zaključena

Level 1: IRQA, IRQB Level 0:

Priority 6: PWM Fault, AD High/Low LimitPriority 4: ADC End of ScanPriority 3: QuadtimerPriority 1: SCI, GPIO



Celoštevilčna aritmetika

• Uporabljeno več motorjev z različnimi parametri

• Čim bolj ugodna kombinacija obseg/ločljivost

• Algoritmi naj omogočajo preprosto prehajanje in avtomatsko normiranje

• Realni čas – čim manj časovno zahtevni algoritem




Primeri parametrov motorjev

• Asinhronski motor


Motor št.

Rs Rr Ls Lm p

1 6,8 5,28 0,27 H 0,25 H 42 1,9 1,8 0,15 H 0,17 H 23 0,2417 0,2849 37,3 mH 36 mH 24 0,003475 0,0034 0,995 mH 0,96 mH 4

Parametri se zelo razlikujejo – glede na moč motorja, …

Napetost na sponkah je v vseh podanih primerih 380V!



Primer izvedbe avtomatskega skaliranja

• Algoritem:

• Algoritem v celoštevilčni aritmetiki:


1 1r m rra sa ra r rb

r r

R L T TRd k i k k Tp k k

L L

31 2 161 2 32 , 2 , 2r pp pr m r

i r r

k T R L TR Tpa a ak L L k

1 2 3

3161 216

16 16 16

11 222 2 2

rrb

sa rara p p p

a k qk qa i k q a k q

d k q

, , , /ra r ra rb r rb sa i sa r rq k Vs q k Vs i q k i A q k rad s



Nastavitev vrednosti parametrov

• Nastavitev senzorjev:

• Spremenljivke v algoritmu:

• Parametri:

• Cilj: nastaviti parametre čim bliže vrednosti (in ne več kot) 215.


31 2 161 2 32 , 2 , 2r pp pr m r

i r r


,ra r ra rb r rbq k Vs q k Vs

, , /sa i sa sb i sb r ri q k i A i q k i A q k rad s



Izračun parametrov• Samodejno (v fazi inicializacije):

• Cilj: – optimum razmerja ločljivost/obseg– Samodejno delovanje!


31 2 161 2 32 , 2 , 2r pp pr m r

i r r


15 15

1 2 3

2 2log log log2

, ,log 2 log 2 log 2

i r r

r r m r

k L L kk TR L TR Tp

p p p



Uporaba rezultatov v industrijski praksi

• Prenos osnovnih znanj vodenja brezkrtačnih motorjev v podjetje

• Pospešeno osvajanje za podjetje novih tehnologij

• Osnova za razvoj produktov za trg– Atex črpalka (industrijska aplikacija)– Cirkulacijska črpalka (izdelki za dom)– Črpalka za vozila (traktorji, valjarji..)– V kolesni pogon (mala električna vozila)– Električni pogon čolna




Sodelovanje

• Projektu je sledilo kontinuirano sodelovanje– mentorstvo doktorskemu študentu– ESRR– KC SURE– Raziskovalni vavčer




KC-SURE• Kompetenčni center “Napredni sistemi

učinkovite rabe električne energije”




Zaključek

• Koristi projekta:– Vzpostavljeno aktivno sodelovanje– Šolanje osebja– Praktični rezultati– Boljše razumevanje med akademskim in

industrijskim okoljem• Prenos znanja v obe smeri:

– Univerza Industrija



ekspertni sistem za načrtovanje vodenja in regulacije asinhronskega motorja

Documents