Синтез оптимального по быстродействию управления в нелинейных электроприводах

• Автор: Сурков, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 141 с. : ил.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Структура силового электропривода

1.2 Математическое описание электромеханических систем

1.3 Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока

1.4 Нелинейности электромеханических следящих систем.

1.5 Обобщенное математическое описание электромеханических систем и задача управления

1.6 Методы синтеза и анализа оптимальных по быстродействию систем

1.7 Допустимые воздействия на оптимальные системы с разрывным управлением.

Постановка задачи

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНЫХ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

2.1 Основное функциональное уравнение для функций переключения оптимальных регуляторов
2.2 Свойства основного функционального уравнения и функций переключения оптимальных регуляторов
2.3 Устойчивость оптимальных режимов.
2.4 Количество интервалов управлений оптимальных по
быстродействию систем.
Выводы.
3 СИНТЕЗ ФУНКЦИЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ.
3.1 Методика синтеза быстродействующих регуляторов.
3.2 Синтез функций переключения в системах второго порядка
3.3 Синтез функций переключения в системах третьего порядка . .
3.4 Синтез функций переключения в системах высокого порядка. .
Выводы
4 СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ БЕСКОЛЛЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
4.1 Описание бесколлекторного двигателя постоянного тока как объекта управления
4.2 Синтез оптимального по быстродействию регулятора тока момента бесколлекторного двигателя постоянного тока
4.3 Синтез быстродействующего регулятора скорости бесколлекторного двигателя постоянного тока.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ Акты реализации и использования результатов диссертационной работы
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АКОР аналитическое конструирование оптимальных регуляторов
БП блок питания
Д двигатель
ИМ исполнительный механизм
ио исполнительный орган
ИЛУ измерительнопреобразовательное ус тройство
КС кинематическая связь
НС нелинейная система
ОУ объект управления
п преобразователь
р регулятор
РЛС радиолокационные станции
РП регулятор положения
РС регулятор скорости
РЭ релейный элемент
САУ система автоматического управления
СП следящие приводы
сс схема сравнения
СТАУ современная теория автоматического управления
СУ система управления
ТАУ теория автоматического управления
ФН формирователь напряжения
ЭВМ электронные вычислительные машины
ЭМС электромеханическая система
ЭМО электромеханический объект
эп электропривод
ВВЕДЕНИЕ


Большое внимание в работе уделяется разработке простого, инженерного метода синтеза систем управления, оптимальных по критерию быстродействия, которые составляют раздел 3. Все примеры раздела выбирались из условия возможности сравнения получаемых решений с известными из литературы. В отличие от задач быстродействия в классической постановке, когда оптимальное управление не всегда носит релейный характер, в предлагаемом методе оптимальное управление остается всегда релейным, что обеспечивается скользящим режимом движения фазовой точки по границе области с эквивалентным непрерывным управлением. В четвертом разделе основные положения прикладной теории синтеза оптимальных по быстродействию управлений применяются для поиска управления нелинейным бесколлекторным двигателем постоянного тока. Исследования, проводимые по теме диссертации, выполнялись при финансовой помощи Министерства науки, высшей школы и технической политики РФ по программе Университеты России, гранту 6 Разработка методов математического моделирования в новой технологии аналитического конструирования оптимальных регуляторов по критериям точности для систем наведения и слежения за подвижными объектами в рамках регионального конкурса Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты исследований использовались в научноисследовательской работе по государственному контракту . Создание энергосберегающей оптимальной системы управления электроприводом для промышленных объектов и объектов спсцтехники. Автор диссертации считает своим долгом выразить глубокую благодарность своим соавторам многих научных работ, научному руководителю д. Сухинину Борису Владимировичу за консультации, существенно обогатившие содержание диссертационной работы. Создание современного высокопроизводительного технологического оборудования как технической основы повышения эффективности и интенсификации производства невозможно рассматривать отдельно от проблемы совершенствования систем управления электроприводами. Проектирование силового привода относится к одной из самых важных проблем, от успеха решения которой зависит качество и эффективность работы промышленного оборудования. В последние годы в связи с бурным развитием полупроводниковой техники все большее развитие получают электромеханические системы типа управляемый преобразователь двигатель, причем в качестве двигателя используются двигатели переменного тока асинхронные и синхронные. В зависимости от типа управляемого преобразователя, системы управления преобразователем и типа двигателя изменяются статические и динамические характеристики электропривода, а электромеханическая система может приобретать ряд дополнительных свойств, отличных от свойств используемого двигателя. Примером может служить вентильный двигатель бесколлекторный двигатель постоянного тока на основе синхронного или асинхронного двигателя с фазным ротором. В общем случае система управления силовыми электроприводами включает в себя двигатель Д, питающийся от управляемого преобразователя П и приводящий в движение посредством кинематической связи КС исполнительный орган ИО рис. Выходной координатой электропривода часто бывает момент, скорость или перемещение исполнительного органа. ЭП и являются объектом управления ОУ в системе автоматического управления. Рис. В качестве ЭП в системах могут использоваться разнообразные типы приводов постоянного и переменного тока. В процессе работы на электропривод действуют возмущения в виде изменений напряжения питания преобразователя, изменений момента нагрузки на двигатель, кинематическую связь и исполнительный орган и т. В результате действия возмущений появляется отклонение выходной координаты от заданного значения Х2. Величины выходной и, если необходимо, других координат электропривода измеряются с помощью измерительнопреобразовательного устройства ИЛУ. Выходной сигнал ИГ1У сравнивается схемой сравнения СС с заданным значением и результат сравнения подается на регулятор Р. Регулятор и ИПУ составляют систему управления, которая, воздействуя на электропривод, обеспечивает желаемый характер изменения координат силового привода.