21298

21298

طراحي و شبيه سازي سيستم كنترل گشتاور در موتورهاي الكتريكي ناهمسان گرد

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكاترونيك

1394

1397/8/29

دكتر نوروز محمد نوري

مكانيك

موتورهاي دوگانه، ساختار رايجي از سيستم‌هاي پيشرانش به‌كار برده شده در صنايع دريايي و زيرآبي مي‌باشد كه داراي دو موتور با محور هم‌راستا و روتورهاي خلاف جهت چرخش مي‌باشد. اين دو موتور داراي دو منبع تغذيه مخصوص به خود و مجزا مي‌باشند كه با پروانه‌هاي ناهمسان‌گرد (CRP) به صورت خلاف جهت مي‌چرخند. به صورت ايده‌آل با انتخاب موتورهاي يكسان، دو موتور داراي سرعت يكسان و چرخش خلاف جهت هم مي‌باشند، اما اين طراحي خاص به‌دليل بارگذاري¬هاي مختلف روي موتورها، اختلاف جزئي وزني روتورها و قطرهاي پروانه‌ها، گشتاور و سرعت موتورها يكسان نمي‌باشد. بنابراين نيروهاي روي پروانه‌ها كاملا يكسان نمي‌باشند و در نتيجه كنترل گشتاور خروجي دو موتور به منظور از بين بردن ارتعاشات حاصله به صورت كامل و يكسان شدن ميزان گشتاور و سرعت موتورها بسيار مهم وحياتي مي‌باشد. در اين پايان‌نامه به منظور تجزيه و تحليل بالانس گشتاور خروجي موتورهاي دوگانه، با بررسي موتورهاي الكتريكي و بر پايه مدل رياضي موتورDC ، مدل رياضي سيستم با استفاده از روش طراحي مهندسي حاصل گرديد. در ادامه با بررسي روش‌هاي كنترلي و تمركز روي كنترل گشتاور در موتورهاي DC به كنترل و مقايسه نتايج شبيه سازي آنها با سنسورها و فيدبك‌هاي متفاوت براي تك موتور پرداخته و در نهايت با هدف بالانس گشتاور خروجي موتورهاي دوگانه، به كنترل و مقايسه نتايج شبيه سازي انواع روش‌هاي كنترل موتور دوگانه پرداخته و بلوك دياگرامي پيشنهاد گرديد كه نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد بالانس گشتاور خروجي سيستم با استفاده از سنسور و فيدبك گشتاور امكان‌پذير و نتايج مناسبي را دارا مي‌باشد.

1398/08/25

Design and Simulation of a Torque Balance System for Contra-Rotating Motors

11/19/2020 12:00:00 AM

Abstract: Contra-rotating motors are a common structure applied in marine and submarine industries, and it has two motors with the same axis direction. . The two motors have two power supplies respectively and rotate in the opposite direction with the contra-rotating propellers. The conventional two motors have the same speed and the opposite direction of rotation, but because the weights of the rotors, as well as the diameters of the contra-rotating propellers, are different, the forces on the two propellers are not completely the same, due to the fact of different loading on motors, torque and speed of motors are not equal. Consequently, torque balance of two motors are vital and important in order to eliminate vibrations and balance motors' torques and speeds. This thesis is focused on analysis of dual motors' torque balance, so firstly based on DC electrical motor model, system mathematical model is obtained. Then, torque control methods of single dc motor are surveyed and several simulations are performed based on different sensors or feedback signals and results are compared. At the end, methods of dual motor torque balance are simulated and suggested method shows feasibility of controlling dual motor torque based on torque feedback (torque sensor) in order to achive an acceptable torque balance.