Анализ динамики и синтез регуляторов импульсных преобразователей энергии автоматизированных систем аналитического контроля

• Автор: Шолоник, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 158 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

1.1 Автоматизированные системы аналитического контроля

области применения и оборудование.

1.2 Система электропитания спектрометра рентгеновского

многоканального СРМ.

1.3 Принципы построения систем электропитания автоматизированных систем аналитического контроля

на базе импульсных преобразователей энергии

1.4 Нелинейная динамика и проблемы проектирования импульсных

понижающих преобразователей постоянного напряжения.

Результаты главы 1
Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. ДИНАМИКА ИМПУЛЬСНОГО ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ДИОДНЫМ И СИНХРОННЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ
2.1 Математическая модель импульсного понижающего
преобразователя постоянного напряжения в переменных состояния
2.2 Элементы структуры пространства состояния импульсного
понижающего преобразователя постоянного напряжения.
2.3 Классификация бифуркационных границ импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения
2.4 Динамика импульсного понижающего преобразователя
постоянного напряжения с диодным и синхронным выпрямителями
2.5 Характеристика синхронных режимов
Результаты главы 2.
Выводы по главе 2
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНОГО ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
3.1 Постановка задачи синтеза регуляторов.
3.2 Малосигнальные математические модели силовой части
импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения
3.3 Синтез корректирующего устройства импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения
с регулированием по выходному напряжению.
3.4 Синтез корректирующего устройства импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения с регулированием
по выходному напряжению и току дросселя
3.5 Математические модели в переменных состояния импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения с ПИД
регулятором
3.6 Динамика импульсного понижающего преобразователя
постоянного напряжения с ГГИДрегулятором
Результаты главы 3.
Выводы по главе 3
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИМПУЛЬСНОГО ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С СИНХРОННЫМ И ДИОДНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ
4.1 Описание экспериментальной установки.
4.2 Описание эксперимента и анализ экспериментальных данных.
Результаты главы 4.
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Внесение в математические модели значительных упрощений, связанных с линеаризацией импульсного элемента, и дальнейшее исследование и проектирование ППН с помощью теории линейных систем автоматического регулирования САР. Рассмотрение ППН как существенно нелинейных систем на основе бифуркационного подхода. Преимуществом первого подхода является возможность использования хорошо проработанного математического аппарата теории линейных САР. Несмотря на широкое его распространение, отсутствуют работы, содержащие конкретные рекомендации по проектированию регуляторов ППН с диодным выпрямителем, функционирующим как в режиме прерывистого, так и непрерывного токов. Важным преимуществом второго подхода является то, что он учитывает возможность возникновения нежелательных динамических режимов субгармонических, квазипсриодичсских, хаотических. Существование этих режимов при типовых значениях параметров элементов импульсных преобразователей энергии вообще 2, 3, 5, 8, 9, , , , , , , 4 и ППН в частности , , , , , , , , 0, 3, 6 в настоящее время является общепризнанным фактом. Возникновение указанных режимов в ППН сопровождается многократным на два порядка и более увеличением амплитуды пульсаций токов и напряжений в элементах его схемы, резким ухудшением качества выходной энергии и потенциально может привести к выходу ППН из строя. Результатами этого является искажение аналитической информации, формируемой АСАК, и полный выход ее из строя с последующим формированием неверных управляющих воздействий на технологический процесс. Недостатком второго подхода является отсутствие в его рамках методик проектирования ППН. Создание методик проектирования ППН, исключающих возникновение нежелательных динамических режимов, невозможно без проведения исследования их динамики. Представленные в известных публикациях результаты исследования динамики ППН, либо не учитывают возможность возникновения режима прерывистых токов , , , , , 6, либо не рассматривают ППН как существенно нелинейную систему , , , , , , . ППН, исключающих на стадии проектирования возможность возникновения динамических режимов, оказывающих нежелательное влияние на АСАК, являются актуальными. Целью диссертационной работы является повышение эффективности процессов преобразования электрической энергии в автоматизированных системах аналитического контроля путем исключения на стадии проектирования возможности возникновения в импульсных преобразователях энергии нежелательных динамических режимов. Методы исследования. Для решения указанных задач в работе использованы методы теории автоматического управления, нелинейных динамических систем, устойчивости, матричного исчисления, численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Анализ динамики существенно нелинейной системы проведен на основе теории бифуркаций. ГОКОВ. ППН. При этом параметры возникающего в ППН режима могут существенно отличаться от параметров исходного синхронного режима. ППН как с синхронным, так и с диодным выпрямителями. Количественные различия существенны. ППН и других импульсных преобразователей энергии. ЗЛО Научприбор, г. Основы автоматики и систем автоматического управления и Электропитание радиоустройств на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ. Апробация работы. Балтийской международной студенческой олимпиады по автоматическому управлению СанктПетербург, СПбГИТМО, международных школахсеминарах Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте Алушта, молодежной научнотехнической конференции технических вузов Центральной России Брянск, БГТУ, региональной научнотехнической конференции Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве Воронеж, ВГТУ, семинарах кафедры ПТЭиВС ОрелГТУ в г. Публикации. По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 8 статей в научных журналах и сборниках и 2 тезисов докладов. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников, включающего 6 наименований. Основная часть работы изложена на 8 страницах машинописного текста, включая рисунков и таблиц.