Цифровой дифференциатор сигналов для корректирующих устройств систем управления

• Автор: Старовойтов, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЦИФРОВОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

1.1. Введение

1.2. Постановка задачи цифрового дифференцирования сигнала и анализ ее особенностей.

1.3. Методы цифрового дифференцирования, основанные на замене бесконечно малых приращений дифференцируемого сигнала и времени их конечными приращениями .
1.4. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на использовании интерполяционных полиномов.
1.5. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на использовании сплайнов.
1.6. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на использовании аппроксимирующих функций.
1.7. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на использовании интегральных уравнений В.Вольтерра.
1.8. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на частотных преобразованиях Фурье
1.9. Методы цифрового дифференцирования сигнала, основанные на вейвлет преобразованиях
1 Заключение.
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМ ЦИФРОВОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ, ОСНОВАННЫЙ НА ПРИМЕНЕНИИ УРАВНЕНИЙ В. ВОЛЬТЕРРА
2.1. Введение
2.2. Интегральные уравнения В. Вольтерра.
2.3. Краткий обзор методов решения уравнений В. Вольтерра
2.3.1 Классификаций интегральных уравнений В. Вольтерра.
2.3.2 Краткий обзор методов решения интегральных уравнений
В. Вольтерра 1го рода
2.3.3 Краткий обзор методов приближенного решения интегральных уравнений
В. Вольтерра 1го рода
2.3.4 Метод регуляризации решения интегрального уравнения.
В. Вольтерра 1го рода
2.3.5 Краткий обзор методов решения интегральных уравнений
В. Вольтерра Нго рода
2.3.6 Краткий обзор методов приближенного решения интегральных уравнений
В. Вольтерра Нго рода
2.4. Синтез алгоритма цифрового дифференцирования сигналов, основанного на применении уравнений Вольтерра.
2.5 Заключение.
ГЛАВА 3. РЕГУЛЯРИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ЦИФРОВОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ, ОСНОВАННОГО НА ПРИМЕНЕНИИ УРАВНЕНИЙ В. ВОЛЬТЕРРА
3.1. Введение
3.2 Регуляризация алгоритма цифрового дифференцирования сигналов, основанного
на применении уравнений В. Вольтерра методом Тихонова А.Н
3.3 Нетрадиционный подход к регуляризации алгоритма цифрового дифференцирования сигналов, основанного на применении уравнений В. Вольтерра.
3.3.1. Идейные основы нетрадиционного метода регуляризации СЛАУ2.4.
3.3.2. Общее решение СЛАУ 6.9 и четвертая идея, лежащая в основе предлагаемого нетрадиционного метода регуляризации СЛАУ 2.4.
3.3.3. Пятая основополагающая идея предлагаемого нетрадиционного метода регуляризации плохо обусловленной СЛАУ2.4. и е реализация
3.4. Некоторые результаты экспериментальных исследований алгоритмов цифрового дифференцирования сигналов.
3.5. Заключение
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕЗИРОВАННОГО АЛГОРИТМА ЦИФРОВОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ В ВЕКТОРНОМ УПРАВЛЕНИИ
4.1 Введение.
4.2 Идейные основы и история развития векторного управления асинхронным электроприводом
4.3 Математическое моделирование систем управления асинхронным электроприводам
4.3.1 Технические характеристики электропривода 4А2МВ6УЗ.
4.3.2 Математические соотношения для расчта параметров математической модели электропривода.
4.3.3 Теоретические основы ПИД регулирования
4.3.4 Математическое моделирование САУ трех фазным электроприводом
4.3.5 Математическое моделирование САУ однофазным электроприводом.
4.4 Преобразователей частоты ЕЬОТСЬ
4.5 Дифференциатор на базе ПЛК ЭЛСИТМ
4.6 Дифференциатор на базе сигнального микрокод фол лера ТМЕ
4.7 Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Модифицированная структура ГТИД регулятора, в котором в качестве алгоритма дифференцирования использован синтезированный алгоритм, основанный на применении интегральных уравнений Вольтерра и псевдообратных матриц. Синтезированный алгоритм наряду с теоретической ценностью, подтвержденной экспериментальным путем с помощью моделирования, имеют так же вполне реальную практическую ценность. Практическая ценность. Данные алгоритмы могут быть использованы при создании многих других автоматических регуляторов и корректирующих устройств, в которых используются производные по времени регулируемых величин. Например, в системах управления температурой, давлением, скоростью движения и д. Разработанные алгоритмы цифрового дифференцирования сигналов применялись компанией ЭлеСи при разработке регуляторов систем управления асинхронными электроприводами. Апробация работы. Международной научнопрактическая конференции студентов, аспирантов и молодых ученых СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ. Томск, . Межрегиональной научнотехнической конференции Научная сессия ТУСУР. Томск, . Международной научнопрактическая конференции студентов, аспирантов и молодых ученых СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ. Томск, . Четвертая научнотехническая конференция с международным участием ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ. Новосибирск . Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации отражены в публикациях, цитируемых по ходу изложения материала. Из них 3 две опубликованы в журналах, входящих в перечень периодических научных изданий, рекомендуемых ВАК. Личный вклад автора. Диссертация написана с использованием результатов, полученных лично автором или при его участии на всех этапах решения поставленной задачи. Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырх глав, заключения, списка использованных источников из наименований. Объем основного текста диссертации составляет 4 страниц машинописного текста, иллюстрированного рисунком и 6 таблицами. Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются цель и задачи исследований, отмечается научная новизна работы, приводится краткая характеристика диссертационной работы. В первой главе формулируется постановка задачи цифрового дифференцирования сигналов и осуществляется анализ ее особенностей. Проводится краткий обзор существующих методов решения рассматриваемой задачи и анализируются их достоинства и недостатки. Сформулированы требования к алгоритмам цифрового дифференцирования сигналов в реальном масштабе времени. Во второй главе работы подробно рассмотрены интегральные уравнения В. Вольтерра. Рассмотрены история появления данного класса уравнений, способы решения уравнений данного класс. Также рассмотрены примеры задач, при решении которых применяются интегральные уравнения Вольтерра 1рода. Синтезирован и исследован алгоритм цифрового дифференцирования в основе которого лежит интегральное уравнение В. Вольтерра. Отмечены причины некорректности полученного алгоритма. В третьей главе работы достаточно подробно рассматриваются два метода регуляризации. Первый, так называемый традиционный метод, предложенный академиком АН СССР Тихоновым А. П., нашел довольно широкое применение в современных цифровых методах оценки неизвестных величин. Второй метод, называемый нетрадиционным, пока не так широко известен и применятся не так часто, но как показано в этой главе обладает рядом значительных преимуществ и прежде все таких как, простота и естественность, данный метод не требует использования различного рода сглаживающих и стабилизирующих функционалов и функций. Также предложенный метод позволяет достаточно просто использовать имеющуюся информацию об ошибках задания дифференцируемого сигнала и их вероятностностатистических характеристиках. В четвртой главе представлены результаты практического применения синтезированного алгоритма цифрового дифференцирования сигнала в компании ЭлеСи в системах управления асинхронных электроприводов. В заключении представлены основные выводы и результаты диссертации в целом.