Оптимизация регулятора широтно-импульсной системы управления электропривода вентиляционной установки автономного объекта

• Автор: Богданов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Ключевые слова: вентиляционная установка, электропривод с бесконтактным двигателем постоянного тока, широтно-импульсная модуляция, локально-оптимальное управление.
Во введении обоснована актуальность проводимой диссертационной работы, сформулирована ее цель, основные задачи, научная новизна и практическая ценность исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе проведен анализ особенностей работы вентиляционных установок автономных объектов, требований к ним, особенностей конструкции и применения бесконтактных двигателей постоянного тока. Проведен обзор методов снижения уровня вибрации и пульсаций момента в электроприводе.
Во второй главе выполнено математическое описание элементов объекта управления: бесконтактного двигателя постоянного тока, коммутатора, вентилятора. Приведено математическое описание вибрации корпуса двигателя, вызванной электромагнитными силами. Показана реализация разработанных математических моделей в виде имитационных моделей в среде МАТ-ЬАВ/Бітиііпк.
Третья Глава IIосвящена синтезу локально-оптимального регулятора системы управления электропривода, обеспечивающего формирования фазных токов заданной формы с целью снижения уровня пульсаций момента и вибрации корпуса электродвигателя. Приведена корректирующая структура, обеспечивающая адаптацию регулятора к изменению питающего напряжения электропривода. Предложены структура и алгоритм работы широтно-импульсного модулятора с распределенной спектральной характеристикой.
В четвертой главе приведено описание экспериментальной установки, оценена адекватность имитационной модели вентиляционной установки, при1. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
1 Л. Особенности работы вентиляционных установок автономных объектов
1.2. Требования к электроприводу вентиляционных установок
1.3. Особенности конструкции и применения бесконтактных двигателей постоянного тока (БДПТ)
1.4. Обзор методов снижения уровня вибрации электроприводов с БДПТ
1.5. Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Особенности среды моделирования МАТЕАВ/Бітиііпк
2.2. Модель БДПТ с ШИМ питающего напряжения
2.3. Математическое описание механической характеристики вентилятора ...,66
2.4. Математическое описание вибрации БДПТ, вызванной электромагнитными силами
2.5. Моделирование элементов системы управления электропривода
2.6. Выводы
3. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Определение критерия оптимальности цифрового регулятора широтноимпульсной системы
3.2. Синтез локально-оптимального регулятора системы управления электропривода вентиляционной установки
3.3. Адаптация регулятора для компенсации возмущающего воздействия со стороны источника питания
3.4. Широтно-импульсный модулятор с распределенной спектральной характеристикой

стояний (есть также специальные функциональные блоки для представления системы в пространстве состояний, однако их применение несколько ограничивает гибкость модели, например, не позволяет моделировать нестационарность параметров).
Исходя из необходимости представления электромеханической системы в пространстве состояний (см. разд.2.2), использования матричных вычислений, а также достоинств и особенностей МАТЬАВ/БтиИпк, выбор системы моделирования был сделан в пользу рассмотренной системы.
2.2. Модель БДПТ с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) питающего напряжения
В настоящее время существует несколько вариантов математического описания бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ), применение которых ограничивается моделированием динамики поведения электропривода "в большом" либо синтезом регуляторов классической структуры (в виде передаточных функций).
Исходя из особенностей бесконтактного двигателя постоянного тока, наиболее корректной моделью является представление его в виде дискретной нестационарной системы.
В общем случае такая система может быть представлена в виде [70]
х(к+) = А(к)-х(к)+В(к)-и(к) у(к) = С(к)-х(к) ’
где х(к) - «-мерный вектор состояния; у{к) - ^-мерный выходной вектор системы; и(к) - т-мерный вектор внешних воздействий; А(к), В(к), С(к)~ матрицы параметров соответствующей размерности; параметр к определяет момент времени 7 = /0 + к ■ Т (Т- период дискретизации модели).
Рассмотрим наиболее часто встречающуюся схему подключения трехфазного БДПТ с использованием мостового инвертора напряжения, обеспечи-