Алгоритм цифрового нелинейного управления приводом постоянного тока в системах технического диагностирования

• Автор: Красулин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Условия работы электровозов и эксплуатационные факторы, влияющие
на техническое состояние тяговых электродвигателей
1.2. Анализ методов диагностирования тягового электропривода на приемосдаточных испытаниях
1.3. Структура электротехнического комплекса
1.4. Выводы
2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫМИ МНОГОМЕРНЫМИ
ДИСКРЕТНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
2.1. Постановка и решение задачи оптимального управления
2.2. Построение приближенных алгоритмов управления
2.2.1. Алгоритм управления классическим методом первого порядка
2.2.2. Алгоритм управления второго порядка с применением полиномиальной аппроксимации
2.3. Экспериментальное исследование систем управления нелинейными дискретными объектами
2.4. Выводы
3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
3.1. Основные этапы разработки лабораторного комплекса
3.2. Математическая модель электродвигателя лабораторного стенда
3.3. Исследование модели двигателя постоянного тока
3.4. Выбор основных компонентов лабораторного комплекса
3.4.1. Выбор универсального микроконтроллера
3.4.2. Выбор типа измерительного устройства
3.5. Схемотехническая реализация лабораторного комплекса
3.6. Программное обеспечение лабораторного комплекса
3.7. Выводы

4. ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ ДИАГНОСТИРОВАНИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
4.1. Математическая модель испытательного стенда тягового электродвигателя
4.2. Исследование адекватности выбранной модели тягового электродвигателя
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Анализ повреждений тягового электродвигателя типа ТЛ2К1 за 12 месяцев 2004/2005 г. на Западно-Сибирской ж.д
Приложение 2. Комплекс программ моделирования и анализа объектов.. 115 Приложение 3. Список рассматриваемых производителей микроконтроллеров
Приложение 4.Принципиальная схема управляющей части лабораторного
комплекса
Приложение 5. Программно управляющий модуль лабораторного
комплекса
Приложение 5. Программно управляющий модуль лабораторного
комплекса
Приложение 6. Акт внедрения

Актуальность проблемы. Во многих отраслях промышленности производительность технологического процесса определяется уровнем работоспособного состояния отдельных узлов электротехнического комплекса. Основным элементом, осуществляющим перемещение исполнительных механизмов электротехнических систем, является электродвигатель. На железнодорожном транспорте движение электровозов и электропоездов обеспечивается также электродвигателями. Любой двигатель, а особенно тяговый, подверженный при эксплуатации воздействию множества вредных факторов, требует постоянного контроля за его техническим состоянием. Своевременный и систематизированный процесс диагностирования тяговых электродвигателей на приемо-сдаточных испытаниях является актуальным направлением исследования.
Определению неисправностей в электродвигателях посвящено значительное число публикаций. Среди них следует отметить работы Глуценко М. Д., Дурандина М. Г., Попова В. Н., Серебрякова А. С., Шантаренко С. Г., в которых рассмотрены проблемы эксплуатационной диагностики тяговых электродвигателей. В работах Авилова В. Д., Исмаилова Ш. К., Мельникова Е. Н., Попова Д. А., Смирнова В. П., Харламова В. В. рассмотрены вопросы, связанные с надежной работой коллекторно-щеточного аппарата. В работах Кучерова С. В., Осяева А. Т. представлены новые подходы к диагностированию отдельных узлов двигателя.
В современных системах технического диагностирования широко применяются микропроцессорные вычислительные средства, как правило, используемые в автоматизированных режимах. Разработка для них специальных алгоритмов формирования управляющего воздействия должна повысить уровень автоматизации приемо-сдаточных испытаний тяговых электродвигателей.
Цель диссертационной работы заключается в выборе оптимального алгоритма управления приводом для повышения эффективности методов и средств диагностирования технического состояния тяговых электродвигателей.

На рис. 2.26 - 2.30 представлены графики областей устойчивости, фазовых координат работы объекта, управления и показателей качества.

*■(0)

/ / . ш У. /:. /
/ / / // / / •
/ / / < / // / :
/ 71 I 1-у ш щ
у
80 530 580 630 680 730 780 830 и( 0) >
480 530 580 630 680 730780830 и(0) *

143 286 429 572 7 к >
5 858
в г
Классический метод, полиномиальная аппроксимация второй формы Полиномиальная аппроксимация первой формы
Рис. 2.27. Области устойчивости классического метода и метода полиномиальной аппроксимации в плоскости (м(°), х] (°)), (и(0),х2(0)), (м(0),Хз(0))
и программное оптимальное управление и (к)