Разработка бездатчикового вентильно-индукторного электропривода с искусственной нейронной сетью

• Автор: Полющенков, Игорь Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Смоленск
• Количество страниц: 263 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Принцип работы и математическое описание ВИП
1.2. Свойства ИНС, их классификация и основные направления использования
1.2.1. Структура и свойства искусственного нейрона
1.2.2. Классификация искусственных нейронных сетей
1.2.3. Особенности выбора структуры ИНС
1.2.4. Применение ИНС в интеллектуальных системах управления
1.3. Общие положения дискретного преобразования Фурье
1.4. Анализ назначения датчика положения ротора ВИМ. Характеристика
методов идентификации положения ротора ВИМ в бездатчиковых ВИП
1.5. Применение ИНС для идентификации положения ротора ВИМ
1.6. Постановка цели и задач исследования. Формулировка новизны идей
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ВЕНТИЛЬНОИНДУКТОРНОЙ МАШИНЫ В ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСКРЕТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ И ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОН! 1ЫХ СЕТЕЙ
2.1. Структурная схема бездагчикового ВИП, общая характеристика алгоритма идентификации и управления
2.2. Выбор архитектуры ИНС
2.3. Определение набора гармонических составляющих, необходимых для идентификации углового положения ротора ВИМ
2.4. Определение ширины спектра ДПФ
2.5. Адаптация идентификатора углового положения рогора ВИМ к изменению напряжения питания
2.6. Настройка идентификатора для ВИМ с разными конфигурациями
2.7. Выбор структуры ИНС
2.8. Распределение алгоритма идентификации во времени

2.9. Регулирование электромагнитного момента ВИМ
2.10. Синтез регулятора скорости
Выводы по Главе 2
ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВИП
3.1. Выбор степени детализации имитационной модели и принятые допущения
3.2. Выбор средств моделирования, требования к имитационной модели
3.3. Разработка имитационной модели ВИП и его системы управления
3.4. Решение уравнений электрического равновесия и электромеханического преобразования энергии фазы ВИМ
3.5. Моделирование системы управления коммутатором фаз
3.6. Моделирование дискретного преобразования Фурье
3.7. Моделирование искусственной нейронной сети
3.8. Моделирование бездатчикового ВИП на основе разработанного алгоритма идентификации и управления
3.9. Оценка адекватности математической модели алгоритма идентификации
Вывод по главе 3
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ВИМ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВИП И ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ
4.1. Выбор микроконтроллера для реализации системы управления
4.2. Разработка и описание экспериментальной установки
4.3. Разработка программного обеспечения системы управления бездатчиковым ВИП
4.3.1. Структура программного обеспечения для реализации алгоритма идентификации и управления
4.3.2. Разработка программного модуля дискретного преобразования Фурье
4.3.3. Разработка программного модуля ИНС
4.3.4. Разработка модуля адаптации
4.4. Исследование разработанного ВИП
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОПРИВОД НАГНЕТАТЕЛЯ
5.1. Обзор электроприводов компрессоров, насосов и вентиляторов
5.2. Регулирование частоты вращения нагнетателей
5.3. Вентильно-индукторный электропривод вентилятора
Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программное обеспечение системы управления
бездатчиковым ВИП
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акты об использовании результатов диссертационной работы

Для получения сигналов обратных связей обычно применяются датчики соответствующих величин. Использование датчиков приводит к повышению стоимости электронной системы управления и увеличению её габаритных размеров. Наличие датчика положение ротора увеличивает размерь! корпуса ВИМ и повышает её стоимость, т.к. при этом требуется установка механических устройств на вал ротора. Наличие в ДПР вращающихся частей обуславливает износ, а значит, и техническое обслуживание при эксплуатации.
ДПР в схеме ВИП применяется для управления силовым
полупроводниковым преобразователем, т.е. для осуществления позиционной обратной связи в зависимости от положения зубцов ротора по отношению к зубцам статора. Роль ДПР состоит в том, чтобы при вращении ротора вне зависимости от его частоты вращения в нужный момент переключать полупроводниковый преобразователь так, чтобы сохранить заданное
направление вращающего момента.
Многие области перспективного применения ВИП требуют снижения стоимости и габаритных размеров. При этом допускается снижения качества характеристик электропривода [24]. Например, это относится к электроприводам насосов, вентиляторов, компрессоров, сепараторов,
центрифуг. Требования к характеристикам электроприводов для таких механизмов не такие высокие, как для станочных электроприводов и сервоприводов.
При разработке бездатчиковых ВИП требуется синхронизация управляющих воздействий с положением ротора.
Различные методы измерения и вычисления углового положения в непрерывном и в дискретном виде как с использованием ДПР, так и без них приведены на схеме на рис. 1.6.
Методы измерения и вычисления положения ротора ВИМ могут в общем случае классифицироваться на две категории по типу сбора информации на непрерывные и дискретные.