Аналіз та синтез електромеханічних систем зі спостерігачами стану - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ УДК 681.5:62-83 Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук АНАЛІЗ ТА СИНТЕЗ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ ЗІ СПОСТЕРІГАЧАМИ СТАНУ Спеціальність 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи ТОЛОЧКО ОЛЬГА ІВАНІВНА Харків - 2004 Дисертацією є рукопис. Робота виконана в Донецькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Донецьк. Захист відбудеться 17 лютого 2005 р. в 14-30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.04 Національного технічного університету Харківський політехнічний інститут, за адресою: 61002, г. Харків, вул. Фрунзе, 21. Автореферат розісланий 22 грудня 2004 р. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Осичев О.В. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми. В останній час, у зв’язку з розвитком елементної бази та появою програмних засобів, що полегшують аналіз і синтез складних систем, значно виріс інтерес до систем автоматичного керування (САК) зі спостерігачами стану (СС). Наявність додаткової інформації про координати об’єкта регулювання (ОР) дозволяє поліпшити якість керування та пов’язані з нею продуктивність і надійність виробництва, а також поширити можливість автоматизації технологічних процесів. Системи керування електроприводами зі СС охоплюють такі поширені САК як системи однозонного та двозонного регулювання швидкості та положення одномасових і багатомасових електромеханічних об’єктів з високими вимогами до якості перехідних процесів і точності регулювання або стабілізації їхніх координат. САК зі спостерігачами характерні складна структура з великою кількістю перехресних зв’язків і високий порядок диференційних або різницевих рівнянь, що описують їх поведінку в динамічних режимах. Теоретичні аспекти синтезу ідентифікуючих пристроїв спостереження розглянуто в науковій літературі більшою частиною з точки зору забезпечення бажаних динамічних властивостей систем при їх власних рухах, що виникають при відхиленні якої-небудь координати САК від рівноважного стану. До того ж, теорія синтезу СС виникла та значний час розвивалася у припущенні використання цих пристроїв у системах модального керування (СМК). Розширення сфери використання спостерігачів стану на САК довільної структури зробило можливим заведення сигналів зворотних зв’язків (ЗЗ) за відновленими координатами в середину тієї частини ОР, модель якої покладена в основу СС. Робота виконана в рамках комплексної проблеми Наукові основи електроенергетики (план робіт затверджено Бюро відділення фізико-технічних проблем НАН України 16.09.85 г., протокол №8, розділ 1.9.2.5.2.4.12 Розробка теорії синтезу та оптимізації мікропроцесорних систем автоматичного керування вентильними електроприводами постійного та змінного струму з поліпшеними статичними та динамічними характеристиками), держбюджетних науково-дослідних робіт Д 10-01 Розвиток теорії аналізу та синтезу систем автоматичного керування зі спостерігачами стану (2001-2004г.г.), Д 4-04 Розвиток теорії поліноміального синтезу на прикладі систем автоматичного керування електромеханічними об’єктами (з 2004 р.), фінансованих Міністерством освіти і науки України по розділу Фундаментальні дослідження наукових установ, в яких здобувач приймала участь як відповідальний виконавець. Весь комплекс досліджень виконано в Донецькому національному технічному університеті згідно з науковим напрямком Розробка та освоєння швидкодіючих приводів у рамках госпдоговірних і держбюджетних робіт Х 81-320 (№ДР 81101326), Х 82-320 (№ДР 01823025591), Х 82-321 (№ДР 01828007172), Х 86-316 (№ДР 01860003014), Х 86-316 (№ДР 01860003014), Д-10-01 (№ДР 0101U001193), Д 4-04 впродовж 1981-2004 рр. з участю здобувача як відповідного виконавця, а також у рамках міжвузівського співробітництва з Магдебурзьким технічним університетом ім. Отто фон Геріке за темою Використання мікроелектроніки для автоматизації систем електропривода. Метою роботи є розвиток теорії аналізу та синтезу електромеханічних систем зі спостерігачами стану, спрямований на урахування особливостей включення пристроїв спостереження в систему регулювання, урахування впливу на електромеханічну систему, замкнену за оцінками сигналів, невимірних збурень, а також на розробку нових канонічних розподілів полюсів і нулів для поліпшення динамічних і статичних властивостей електроприводів з керуванням за відхиленням, модальним керуванням і з комбінованим керуванням за задавальною дією і за збуренням. Для досягнення поставленої мети розв’язувались наступні задачі: - теоретичне обґрунтування, розробка та узагальнення методик аналізу СМК і САК довільної структури з еквівалентними та редукованими спостерігачами стану в умовах дії на ідентифіковану частину об’єкта регулювання невимірного збурення; - виявлення особливостей систем, у яких зворотні зв’язки за сигналами, відновленими за допомогою СС, заведені в середину ідентифікованої частини об’єкта регулювання, і розробка з їх урахуванням методики аналізу та синтезу таких САК