Исследование и разработка мехатронной системы с двухфазным индукторным двигателем

• Автор: Захаров, Алексей Вадимович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ОСОБЕННОСТЕЙ

МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ С ИНДУКТОРНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

1Л Структура и перспективы использования современных мехатронных систем с индукторными двигателями
1.2 Анализ элементов, структур и алгоритмов управления мехатронной системы с индукторными двигателями

1.3 Основные характеристики мехатронных систем с индукторными двигателями

1.4 Обзор математических моделей мехатронных систем на основе индукторных двигателей

1.5 Выводы, постановка задачи исследований и определение методов исследований

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ДВУХФАЗНОМ ИНДУКТОРНОМ ДВИГАТЕЛЕ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ
2.1 Параметрические особенности и математическая модель двухфазного индукторного двигателя

2.2 Структурные схемы двухфазного индукторного двигателя

2.3 Имитационное моделирование электромеханического преобразования энергии в мехатронной системе с двухфазным индукторным двигателем
2.4 Экспериментальное исследование двухфазных индукторных двигателей

2.5 Выводы
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ С ДВУХФАЗНЫМ ИНДУКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
3.1 Методология синтеза мехатронных систем с двухфазными индукторными двигателями
3.2 Исследования влияния характеристик двухфазного индукторного двигателя на энергетические характеристики мехатронной системы
3.3 Синтез алгоритмов управления мехатронной системы с двухфазным индукторным двигателем по критерию эффективного использования энергетического ресурса системы
3.4 Анализ схем инверторов для мехатронной системы с двухфазным индукторным двигателем
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ С ДВУХФАЗНЫМ ИНДУКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
4.1 Содержание и основные этапы методики параметрического синтеза мехатронных системы с двухфазными индукторными двигателями
4.2 Сравнительный анализ мехатронной системы с двухфазным индукторным двигателем и регулируемых электроприводов и мехатронных систем на основе двигателей других типов
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П1. Акты использования диссертационной работы
П2. Имитационное моделирование мехатронной системы с двухфазным
индукторным двигателем
ПЗ. Энергетические характеристики мехатронной системы с двухфазным
индукторным двигателем
П4. Имитационное моделирование мехатронной системы с двухфазным
индукторным двигателем и обратной связью по частоте вращения
П5. Принципиальные схемы системы управления мехатронной системы с
двухфазным индукторным двигателем
П6. Листинги программ для микроконтроллеров, реализующих алгоритмы управления мехатронной системы с двухфазным
индукторным двигателем
П7. Примеры разработанных мехатронных систем с двухфазными индукторными двигателями

Современный этап развития промышленной автоматики характеризуется ускоренным обновлением технических средств управления. Это обусловлено, в первую очередь, широким использованием микроконтроллеров и силовых полупроводниковых приборов с высокими техническими характеристиками и проявляется как в совершенствовании традиционных устройств автоматики, так и реализации принципиально новых технических решений. В результате эволюции исполнительных устройств автоматики происходит функциональное и конструктивное объединение электромеханических, силовых и информационно-управляющих компонентов, то есть формирование мехатронных систем [1], обладающих по сравнению с традиционными исполнительными устройствами новыми свойствами [2].
Широкие возможности реализации сложных алгоритмов с помощью микропроцессорной техники позволяют эффективно использовать в мехатронных системах как традиционные электрические машины (двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели), так и менее распространенные бесконтактные машины постоянного тока, такие как вентильные двигатели и индукторные двигатели. В настоящее время универсальные высокопроизводительные микроконтроллерные системы прямого цифрового управления оборудованием позволяют не только управлять двигателями различных типов, но использовать при этом широкую номенклатуру датчиков обратной связи, а также управлять элементами дискретной автоматики [3]. Системы автоматизированного электропривода, построенные по такому принципу, позволяют достигать высоких энергетических и динамических показателей, однако набор функций и алгоритмов, присутствующий в них, избыточен.
В связи с этим большие перспективы имеют мехатронные системы, в которых структуры и алгоритмы управления ориентированы на конкретное техническое приложение. Проблемно-ориентированный подход, присущий мехатронным системам в комплексе с традиционным или новым типом

лью, представленной уравнениями (2.29), (2.30), (2.28). Для этого перепишем их в следующей форме:
дЬА . _ дЬА . .
иА=Ыл ~~^1а^~~оГ1а
Т 51А •
^•лг ~ ^а + д. !л>

ГЛ +
ил;
дьв дьв
ив~ив д. 1В'$1А’>
<30 дгА
£вх = Ів+§£ів;

(2.39)

‘В ~ , , иВ
ГВ +
где Ьлъ, ЬВу - сумма статических и дифференциальной индуктивностей фаз А и В соответственно. Уравнения, отражающие механическую часть, включая уравнение электромагнитного момента:
II о % ‘А Ы^вУа^а ;
лл д мэмв-до ‘я ^В Vв > ‘а Ув^1в
-^эм — Мэш + Мэш;
п=—~(мэ м ~мстУ, ж

о II 051«! Р
(2.40)

где Кэ = - — - коэффициент электромагнитной редукции.
2 рт
На рис. 2.7 приведена структурная схема двухфазного ИД с параметрическими особенностями (2.1), (2.2), построена на основе уравнений (2.39), (2.40). Структура имеет управляющие воздействия в виде напряжений, приложенных к фазным обмоткам иА, ив, возмущающее воздействие в виде мо-