Нелінійне та адаптивне керування в електромеханічних системах з векторно-керованими електродвигунами - Автореферат

Створення ЕМС з високими динамічними і енергетичними характеристиками стало актуальним у звязку з переходом до використання в них електричних машин (ЕМ) змінного струму, які є нелінійними багатовимірними обєктами керування, що знаходяться під дією параметричних збурень, і тому набагато складніші в керуванні порівняно з машинами постійного струму. Робота виконувалася відповідно до планів досліджень Національного технічного університету України "КПІ" за темами, що фінансувалися Міністерством освіти і науки України за розділом "Фундаментальні дослідження наукових закладів", в яких автор був відповідальним виконавцем: "Принципи створення та дослідження оптимальних, енергозберігаючих електроприводів і електромеханічних систем автоматичного керування" (№ ДР 0198U001317), де здобувач розробив методи синтезу адаптивних керувань АД; "Теоретичні основи енергозберігаючих електромеханічних систем автоматичного керування складними обєктами з асинхронними двигунами обертового і лінійного руху" (№ ДР 0100U000590), - автором розроблені методи синтезу нелінійних алгоритмів керування в ЕМС; "Основи теорії керування енергозберігаючими електромеханічними системами з електроприводами змінного струму на основі принципу пасивності" (№ ДР 0103U00145), в якій автор розробив концепцію і методи синтезу алгоритмів керування на основі декомпозиційних підходів. отримання нових загальнотеоретичних рішень основних задач керування механічними і електричними координатами в ЕМС, що містять: розробку методів та синтез систем керування моментом та вектором потокозчеплення, а також уніфікованих багатоконтурних систем керування кутовою швидкістю та положенням; обґрунтування та розробку методик розрахунку параметрів регуляторів для забезпечення заданих динамічних показників якості керування механічних координат; Розроблено нову концепцію керування класом ЕМС з формуванням двох результуючих декомпозицій ЕМПС-ЕМГПС і МПС-ЕПС, яка є загальнотеоретичною основою для розробки методів синтезу алгоритмів керування в ЕМС, що забезпечують вирішення основних задач керування механічними координатами (моментом, кутовою швидкістю і положенням) та вектором потокозчеплення, гарантуючи при цьому досягнення нових якостей керування, таких як: 1) глобальне (локальне) відпрацювання координат з властивістю експоненціальної стійкості; 2) асимптотична розвязка процесів керування механічними координатами та вектором потокозчеплення; 3) асимптотична лінеаризація підсистеми відпрацювання механічних координат, що забезпечує асимптотичну лінійність рівнянь динаміки, структура яких є ідентичною для розглянутого класу ЕМС, незалежно від типу приводного двигуна, і дозволяє формувати бажані динамічні показники якості відпрацювання; 4) грубість (робастність) по відношенню до основних параметричних збурень. Синтезовані на основі розроблених методів ЕМС з розглянутими ЕМ є структурно подібними і мають властивості, важливі для практичного застосування: асимптотично однакові лінійні рівняння динаміки похибок відпрацювання механічних координат, а, отже, забезпечують однакові динамічні показники якості керування; дають можливість застосування енергетично ефективних законів керування механічними координатами та модулем вектора потокозчеплення, виключивши їх взаємний вплив; системи мають каскадну конфігурацію, яка концептуально подібна до типових систем підпорядкованого керування координатами, завдяки чому забезпечується простота обмеження координат та налагодження регуляторів; експериментально досягнуті показники точності при відпрацюванні заданих траєкторій механічних координат приблизно на порядок перевищують існуючі у типових загальноприйнятих для порівняння системах; забезпечується груба (робастна) стабілізація вектора потокозчеплення, що гарантує стабілізацію динамічних показників якості керування та зниження додаткових втрат активної потужності в ЕМ при дії параметричних збурень.В узагальненій постановці задачі керування обєктом (1), (2) необхідно за допомогою вектора напруг обмоток ЕМ u регулювати дві його координати - механічну (момент, кутову швидкість щ, кутове положення и) та модуль вектора потокозчеплення, що формують відповідні двомірні вектори регульованих координат:, ,. У відповідності до поставленої задачі необхідно синтезувати нелінійний динамічний регулятор по вимірюваному виходу в загальній формі: який при виконанні припущень: А1) задані траєкторії, , є такими, що відпрацьовуються; А2) вектор параметрів моделі (1), (2) відомий і незмінний; А3) момент навантаження постійний, але невідомий, - гарантує досягнення наступних цілей керування: СО1) глобальне (локальне) асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій, так що, , з експоненціальним рівнем затухання похибок відпрацювання; При цьому для системи (4), (5) забезпечується виконання наступних умов: Р1) є експоненціально стійким положенням рівноваги підсистеми (5) так, що Р2) постійна матриця є матрицею Гурвиця; Р3) матриця задовольняє умову Р4) матриці і такі, що Властив

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ