Разработка и реализация на ПЛИС энергоэффективных способов импульсного управления системами "усилитель мощности - электродвигатель" на основе методов автоматизированного проектирования

• Автор: Кривилев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 530 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Разработка классификации методов импульсного
УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Обзор методов коммутации и вариантов их классификации
1.2. Классификация импульсных режимов
1.3. Классификация методов коммутации
1.4. Выводы к главе
Глава 2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА СИНТЕЗА УПРАВЛЯЮЩИХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ
2.1. Описание предлагаемого метода
2.1.1. Анализ условий работы мехатронного модуля
2.1.1.1. Анализ электромагнитных процессов
2.1.1.2. Анализ типов широтно-импульсного сигнала
2.1.1.3. Анализ подходов к формированию паузы
2.1.2. Формализация условий работы
2.1.2.1. Формирование базовых переменных и функций
2.1.2.2. Формирование импульсных переменных
2.1.2.3. Определение минимально-необходимой системы переменных
и функций
2.1.3. Формализация метода коммутации
2.1.4. Создание таблицы состояний
2.1.5. Формирование аналитических выражений
2.1.6. Визуализация результатов синтеза
2.1.7. Анализ состояний и переходов
2.1.8. Экспорт результатов
2.2. Применение разработанного метода
2.2.1. Двигатель постоянного тока
2.2.2. Трёхфазный вентильный двигатель

2.3. Выводы к главе
Глава 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА АНАЛИЗА УПРАВЛЯЮЩЕГО СЛОВА
3.1. Описание метода
3.1.1. Определение множества состояний управляющего слова
3.1.2. Создание множества наборов значений логических переменных
3.1.3. Создание матриц условий переходов
3.1.4. Формирование паттернов ограничений
3.1.5. Применение паттернов ограничений
3.1.6. Составление модифицированной матрицы смежности
3.1.7. Визуализация результатов
3.2. Программная реализация
3.3. Применение разработанного метода
3.4. Выводы к главе
Глава 4. ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Описание входных сигналов
4.2. Описание структуры и внутренних сигналов
4.2.1. Блоки загрузки входных данных
4.2.2. Блок преобразования загруженного кода управления
4.2.3. Блок преобразования загруженного кода разрядности
4.2.4. Блок преобразования загруженного кода частоты
4.2.5. Блок преобразования загруженного кода паузы
4.2.6. Блок формирования логических переменных
4.2.6.1. Блок первичной обработки данных
4.2.6.2. Блок вторичной обработки данных
4.2.7. Блок приёма сигналов о положении ротора
4.2.8. Блок формирования управляющих булевых функций
4.2.9. Состояния цифрового устройства управления
4.2.10. Генератор импульсов

4.3. Выходные сигналы цифрового устройства управления
4.4. Выводы к главе
Глава 5. Разработка описания цифрового устройства управления НА ЯЗЫКЕ ОПИСАНИЯ ЦИФРОВОЙ АППАРАТУРЫ
5.1. Описание цифрового устройства управления двигателем постоянного тока
5.2. Проверка описания цифрового устройства управления двигателем постоянного тока
5.3. Описание цифрового устройства управления трёхфазным вентильным двигателем
5.4. Проверка описания цифрового устройства управления трёхфазным вентильным двигателем
5.5. Выводы к главе
Глава 6. Разработка автоматизированных подходов к получению математических описаний статических харакери-СТИК СИСТЕМЫ «иум — ИД» И ИХ ИССЛЕДОВАНИЮ с помощью
ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ПАНЕЛЕЙ
6.1. Автоматизированный подход к получению математического описания и построению механических характеристик
6.1.1. Первый импульсный режим
6.1.2. Второй импульсный режим
6.1.3. Третий импульсный режим
6.1.4. Четвёртый импульсный режим
6.1.5. Пятый импульсный режим
6.1.6. Методы коммутации
6.1.6.1. Методы Н и П
6.1.6.2. Метод С
6.1.6.3. Метод Д
6.1.6.4. Методы НД и ПД
6.1.6.5. Методы СН и СП
6.1.7. Демонстрационная панель

обеспечивающие односторонний обмен энергией между источником и приёмником, а к второй — те методы, при которых возможен перевод машины в генераторный режим. В первую группу вошли два метода. Первый метод соответствует методу, который был предложен в [10]. Второй метод является методом поочерёдной коммутации согласно [44]. Вторую группу образуют три метода: симметричный, несимметричный и поочерёдный согласно [176]. Предложенная классификация является одной из полных. Недостатками этой классификации являются отсутствие в ней метода диагональной коммутации в первой группе и всех возможных методов второй группы, а также связи методов или группы методов с механическими характеристиками.
В работе С. Г. Германа-Галкина [176] приведены аналитические выражения методов симметричной, несимметричной и поочерёдной коммутации для ДПТ. Под методом поочерёдной коммутацией понимается поочерёдное использование на соседних периодах ШИС вариантов несимметричной коммутации. Математическое описание базируется на следующих переменных: т — n-разрядный код рассогласования, sign т — знак кода рассогласования; т — абсолютное значение кода рассогласования; Q — сигнал скорости вращения; щ — сигнал переключения между вариантами несимметричной коммутации; Р — сигнал нулевого значения кода рассогласования (Р = 0 при т = 0иР = 1в остальных случаях). Наряду с математическим описанием показаны схемы, реализующие соответствующие сигналы. Представлены временные диаграммы сигналов Uyi, Uy2, Uy3, Uy4 и напряжения на обмотке двигателя. Несмотря на то, что приведены выражения для УБФ и схемы наряду с временными диаграммами для внутренних сигналов, отсутствует строгое описание последовательности действий для получения аналитических выражений УБФ при произвольном методе коммутации ключевыми элементами.
Наряду с анализом работы системы «ИУМ-ДПТ» проводились исследования и трёхстоечного ИУМ (рис. 2, г) на предмет его эффективного использования при управлении трёхфазным ВД. Так как в ВД роль щёточно-коллекторного узла выполняет ИУМ со схемой коммутации и датчиком положения ротора либо датчиком противо-ЭДС, то для обеспечения вращения ротора двигателя необходимо с помощью этих элементов поддерживать