Дискретные модели и синтез алгоритмов цифрового управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода

• Автор: Плотников, Юрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 240 с. : ил.

1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
1.1. Объект управления
1.1.1. Двигатели для электроприводов переменного тока
1.1.2. Преобразователи частоты
1.1.2. Модели датчиков обратных связей
1.2. Принципы построения систем цифрового управления
ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1.3. Методы синтеза регуляторов цифровой системы управления асинхронными электроприводами
1.3.1. Особенности цифровых систем управления
1.3.2. Традиционные методы синтеза регуляторов в микропроцессорных системах управления
1.4. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
2. МЕТОД ПОЛИНОМИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ СИНТЕЗА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
2.1 Основные положения метода полиномиальных уравнений
2.1.1. Обеспечение условий грубости и устойчивости системы
2.1.2. Отсутствие скрытых колебаний регулируемой величины
2.1.3. Низкая чувствительность к изменению параметров объекта
2.1.4. Выбор степени характеристического полинома
2.2. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО ПОЛИНОМА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПО ЗАДАЮЩЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

2.2.1. Типовые распределения корней характеристического полинома непрерывной системы
2.2.2. Стандартные характеристические полиномы цифровой системы
2.3 Компенсация влияния запаздывания в цифровых системах управления
2.4 Оптимизация отработки возмущающих воздействий
2.5 Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Общие положения
3.2 Математическая модель преобразователя частоты с базовым алгоритмом ШИМ
3.2.1 Математическая модель преобразователя частоты с базовым алгоритмом ШИМ и односторонней модуляцией
3.2.2 Математическая модель преобразователя частоты с базовым алгоритмом ШИМ и двухсторонней симметричной модуляцией
3.3 Математическая модель преобразователя частоты с векторным алгоритмом ШИМ
3.3.1 Математическая модель преобразователя частоты с векторным алгоритмом ШИМ и односторонней модуляцией
3.3.2 Математическая модель преобразователя частоты с векторным алгоритмом ШИМ и двухсторонней симметричной модуляцией
3.4 ' ВЫВОДЫ
4. АНАЛИЗ И УПРОЩЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА В КОНТУРЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКОВ СТАТОРА
4.1. Предварительные замечания
4.2. Преобразование ДПФ объекта регулирования и их анализ
4.3. Аппроксимация ДПФ объекта

4.4. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКОВ СТАТОРА. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1. Предварительные замечания
5.2. Синтез регуляторов
5.2.1. Регулятор, компенсирующий и инерционность объекта, и влияние запаздывания
5.2.2. Регулятор, компенсирующий инерционность объекта, по не компенсирующий влияние запаздывания
5.2.3. Регулятор, не компенсирующий инерционность объекта, по компенсирующий влияние запаздывания
5.2.4. Регулятор, синтезированный по непрерывному аналогу
5.3. Исследование устойчивости замкнутого контура токов статора
5.3.1. Общие положения по анализу устойчивости
5.3.2. Области устойчивости для регулятора, компенсирующего и
инерционность объекта, и влияние запаздывания
5.3.3 Области устойчивости для регулятора, компенсирующего инерционность объекта, по не компенсирующего влияние запаздывания
5.3.4. Области устойчивости для регулятора, не компенсирующего инерционность объекта, но компенсирующего влияние запаздывания
5.3.5. Области устойчивости для регулятора, синтезированного по непрерывному аналогу
5.4. Исследование влияния перекрестных связей на процессы в
АСИНХРОННОМ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОМ электроприводе
5.4.1. Постановка задачи
5.4.2. Аналоговая система управления
5.4.3. Цифровая система управления
5.5. Результаты моделирования
5.6. Выводы

2.1.1. Обеспечение условий грубости и устойчивости системы
Система будет "грубой", то есть регулятор не будет компенсировать неустойчивые нули и полюсы объекта, если ДПФ замкнутого контура 0(2) содержит все неустойчивые нули объекта, то есть Р.(г), а ДПФ ошибки по управляющему воздействию СЕ(г)=1- 0{£) содержит все неустойчивые полюсы объекта, то есть (7.(я):
Р_{г)М{г)
а(2)=—ЩГ’ т
ад.(»-1 шш. (2.7)
е А(2) У ’
Устойчивость синтезируемой системы регулирования определяется характеристическим полиномом А(г). Поэтому соответствующим выбором его коэффициентов можно заранее обеспечить выполнение второго условия работоспособности синтезируемой системы - ее устойчивость.
Когда желаемый порядок астатизма по управляющему воздействию больше / (как уже отмечалось выше, / - число интегрирующих звеньев в объекте регулирования), условие (2.7) будет иметь вид:
°е(г) = ТТТ >
Л(2)
где } - количество интегрирующих звеньев в регуляторе.
Полиномиальное уравнение синтеза для этого варианта приобретает вид: (2-1/+'<2 .{2)Щ2)+Р.(2)М{2)=А(г).
ДПФ компенсационного регулятора, компенсирующего все устойчивые нули и полюсы объекта:
(Г.(г) = —6+00, М(2)
Р ВД(г- 1У т
Наличие в регуляторе только устойчивых нулей и полюсов объекта обеспечивает выполнение условия «грубости» системы. Как видно из (2.8), условие реализуемости полученного регулятора следующее: