Разработка и исследование принципов построения оптимальных систем управления асинхронными двигателями

• Автор: Меркушев, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ.
1.1. Требования к электроприводам автоматизированных систем управления технологическим процессами.

1.2. Анализ основных задач и принципов построения электроприводов

с асинхронными электродвигателями.

1.3. Сравнительный анализ методов регулирования скорости асинхронных двигателей.

1.4. Принципы построения частотнорегулируемых электроприводов

с асинхронными двигателями

1.5. Актуальность применения теории оптимального управления к задачам управления асинхронными двигателями
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Модель асинхронного двигателя.
2.2. Уточненная модель асинхронного двигателя
2.3. Математическая модель преобразователя частоты.
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕГУЛЯТОРА
ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ.
3.1. Синтез регулятора с использованием метода
магистральной оптимизации.
3.2. Разработка методики синтеза регулятора АД на основе у
магистрального метода.
3.3. Усовершенствование магистрального регулятора с использованием базы знаний нечеткого логического контроллера.
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ПРИВОДОМ.
4.1. Требования к системе управления
4.2. Разработка структурной схемы системы управления
4.3. Разработка датчика статического момента асинхронного двигателя на основе искусственной нейронной сети.
4.4. Разработка методики определения параметров схемы
замещения асинхронного двигателя
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Чаще всего в технологических установках применяются общепромышленные механизмы и электроприводы к ним, так как на их долю приходится до %. К числу общепромышленных механизмов относятся подъемно-транспортные машины, выемочно-погрузочные машины и машины для транспортировки жидкостей и газов, а также сжатия газов. Большую часть электроприводов кранов, лифтов, конвейеров, насосов и вентиляторов составляют асинхронные электроприводы. Для обеспечения достаточно большого диапазона регулирования скорости необходимо применять замкнутые системы регулирования с учетом всех возможных нелинейностей и ограничений для более полного использования асинхронного двигателя. Так как число включений асинхронного двигателя может быть большой величиной, то переходные процессы занимают большой процент работы двигателя и необходимо ограничивать потери в двигателе для недопущения перегрева и уменьшения потерь энергии в электродвигателе. Совокупность задач ускорения научно-технического прогресса характеризуется необходимостью решения ряда проблем, среди которых важнейшими являются совершенствование технологических процессов и комплексная механизация, а также автоматизация производства. Успешное решение этих основных проблем обеспечивает рост производительности труда с одновременным снижением производственных и материальных ресурсов, повышение качества выпускаемой продукции и другие преимущества. Большинство современного оборудования, используемого для комплектации технологических машин и установок, во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, на транспорте, в быту оснащены электроприводом, который потребляет более % всей вырабатываемой в стране электрической энергии. Современный электропривод, являясь, как правило, сложной электромеханической системой, представляет собой сегодня одну из наиболее распространенных разновидностей систем автоматического регулирования. В настоящее время большая часть регулируемых электроприводов основана на использовании машин постоянного тока. Однако, существующие ограничения материальных и трудовых ресурсов затрудняют расширение производства машин постоянного тока, препятствуют дальнейшему насыщению народного хозяйства двигателями этого типа, обслуживание и ремонт которых требуют значительных трудозатрат. Имеется ряд ограничений по применению машин постоянного тока ввиду особых требований заказчика. Это подтверждается множеством примеров из отечественной и зарубежной практики [1-8], в том числе и таких, когда привод переменного тока начинает использоваться в тех областях, где традиционно считалось возможным применение только двигателей постоянного тока. Следует отметить более активное внедрение привода переменного тока за рубежом. Так в [2] приведена информация, что доля мирового производства (без ряда стран) высокоточных приводов переменного тока составила в года % и предполагается ее рост до % к году. Из двух основных существующих систем регулируемых электроприводов переменного тока: асинхронного частотно-регулируемого электропривода на базе асинхронных короткозамкнутых двигателей, получающих питание от полупроводниковых преобразователей частоты с автономными инверторам, и синхронного регулируемого электропривода на базе синхронных двигателей и полупроводниковых преобразователей частоты, первая система является более универсальной и находит широкое применение во всех отраслях машиностроения. Обусловлено это, прежде всего тем, что из всех типов электрических машин, используемых в качестве исполнительных в силовых электроприводах, асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором являются наиболее простыми по конструкции и надежными в эксплуатации. В сравнении с двигателями постоянного тока при одинаковой мощности и скорости вращения ротора они в 1,5-2 раза легче и почти в 3 раза дешевле. Момент инерции и его отношение к пусковому моменту, определяющие быстродействие привода, у АД в 2 - 2,5 раза меньше. Наконец, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет коллектора, понижающего надежность электропривода и осложняющего его эксплуатацию.