Оптимизация параметров импульсных регуляторов постоянного тока систем электромеханического преобразования энергии

• Автор: Багров, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 182 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА. ПРЕДПОСЫЛКИ, СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ И ПРОБЛЕМЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
1.1 Известные постановки задачи параметрической оптимизации импульсных электроприводов постоянного тока
1.2 Анализ существующих подходов к оптимизации импульсных электроприводов постоянного тока. Методы и алгоритмы реализации параметрического синтеза импульсных регуляторов
1.3 Бифуркационные и хаотические явления в динамике импульсных электроприводов постоянного тока и проблемы реализации оптимизационных алгоритмов.

Результаты главы 1

Выводы по главе 1 .

2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИФУРКАЦИЮ1 О ПОДХОДА К ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА .
2.1 Формирование математических моделей импульсных электроприводов постоянного тока.

2.1.1 Декомпозиция типовой структуры импульсных электроприводов постоянного тока.

2.1.2 Особенности математического описания импульсных электроприводов постоянного тока.
2.1.2.1 Особенности математического описания силовой части импульсных электроприводов постоянного тока
2.1.2.2 Математические модели корректирующих устройств регуляторов тока импульсных электроприводов постоянного тока
2.2 Реализация математических моделей импульсных электроприводов постоянного тока и оценка устойчивости периодических решений.
2.2.1 Реализация кусочнолинейных математических моделей импульсных электроприводов постоянного тока методом точечных отображений.
2.2.2 Алгоритмы поиска и оценки устойчивости периодических решений математических моделей импульсных электроприводов постоянного тока
2.3 Постановка задачи параметрической оптимизации импульсных электроприводов постоянного тока с учетом бифуркационных явлений в их динамике .
2.3.1 Выбор критерия оптимальности
2.3.2 Назначение ограничений и формирование функционала качества .
2.3.3 Параметрическая чувствительность и выбор управляемого базиса параметров.
Результаты главы
Выводы по главе 2.
3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА
МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА ТЗ
3.1 Оптимизация параметров импульсного электропривода постоянного тока с пропорционашным корректирующим звеном в составе регулятора тока.
3.1.1 Расчет оптимальных параметров системы с широтноимпульсной модуляцией первого рода и пропорциональным корректирующим звеном в составе регулятора тока.
3.1.2 Расчет оптимальных параметров системы с широтноимпульсной модуляцией второго рода и пропорциональным
корректирующим звеном в составе регулятора тока.
3.2 Оптимизация параметров электропривода постоянного тока с пропорциональноинтегральным корректирующим звеном в составе регулятора тока.
3.2.1 Расчет оптимальных параметров системы с широтно
импульсной модуляцией первого рода и пропорциональноинтегральным корректирующим звеном в составе регулятора тока
3.2.2 Расчет оптимальных параметров системы с широтно
импульсной модуляцией второго рода и пропорциональноинтегральным корректирующим звеном в составе регулятора тока
3.3 Сравнительный анализ статических характеристик рассмотренных регуляторов тока
Результаты главы 3
Выводы по главе 3.
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬАЯ ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ
ПРЕДЛОЖЕННОГО ПОДХОДА К ОПТИМИЗАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА .
4.1 Описание экспериментальной установки
4.2 Методика проведения экспериментальных исследований
4.2.1 Идентификация параметров экспериментальной установки .
4.2.2 Экспериментальная идентификация динамических режимов элекгропривода постоянного тока с широтноимпульсной модуляцией
4.2.3 Экспериментальное определение оптимальных параметров регулятора тока электропривода постоянного тока с широтноимпульсной модуляцией
4.2.4 Обработка экспериментальных данных
4.3 Оценка адекватности подхода к оптимизации параметров
регуляторов импульсных электроприводов постоянного тока.
4.3.1 Формирование математической моделипрототипа и исследование ее динамики
4.3.2 Сравнение экспериментальных данных и результатов математического моделирования
Результаты главы 4
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на научно технической конференции молодых ученых до лет, проходившей в рамках 8й Балтийской международной студенческой олимпиады по автоматическому управлению СанктПетербург, СПбГИТМО, , доклад на данной конференции отмечен дипломом первой степени за практическую значимость международных школахсеминарах Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном и городском транспорте Алушта Украина, молодежной научнотехнической конференции технических вузов Центральной России Брянск, БТУ, 7ой международной научнотехнической конференции студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Москва, МЭИ, международной конференции по искусственным нейронным сетям и искусственному интеллекту 1СчАГ, Минск, Беларусь региональной научнотехнической конференции Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве Воронеж, ВГТУ, семинарах кафедры ПТЭиВС ОрелГТУ в г. Публикации. По результатам исследований но теме диссертации опубликовано 7 статей в научных журналах и сборниках и 2 тезисов докладов. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 7 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 2 страницах машинописного текста, включая рисунков и таблиц. ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Под оптимизацией понимается процесс поиска наилучшего варианта решения некоторой задачи в условиях множества альтернатив. При проектировании технических объектов необходимо выявить их структуру и параметры, обеспечивающие наилучшее сочет ание показателей качества и эффективности. Задача оптимального управления ЭП может иметь две различные постановки. Первая из них относится к так называемой задаче стабилизации, в которой интересуются поведением управляемого механизма в установившемся режиме и режиме слежения. Вторая относится к процессам управления, в которых рабочий механизм переводится из одного состояния в другое при условии достижения минимума какоголибо заранее заданного критерия качества. Последнюю задачу принято называть задачей оптимального управления 1, 6, 7, . Если первая задача сводится, как правило, к синтезу регулятора замкнутой системы, реализующей управление в функции фазовых координат и выбору его оптимальных параметров, то вторая ставит своей целью нахождение закона управления в функции времени пршраммное управление или в функции фазовых координат управляемой системы. В тех случаях, когда условие движения требует оптимального управления при выводе системы в область стабилизации, задачу можно разбить на две и решать каждую из них отдельно. Кроме указанных типов задач, выделяют также задачи структурнопараметрического синтеза, представляющие собой совокупность структурного и параметрического синтеза. Безусловно, задача синтеза оптимальных систем при нефиксированной структуре является более общей и предпочтительной с позиций нахождения оптимального регулятора из всего множества возможных 1. Однако такая задача является весьма сложной при синтезе нелинейных объектов высокого порядка. Теория синтеза оптимальных систем с произвольной структурой хорошо проработана только для линейных объектов невысокого порядка 2го, 3го. Кроме того, данный подход сопряжен с определенными сложностями в плане практической реализации полученных в результате синтеза регуляторов, оценки их устойчивости, робастности и других характеристик , . При проектировании СУ ЭИ нередко требуется при заданной структуре системы подбирать такие параметры регуляторов и корректирующих звеньев, которые обеспечивали бы экстремум некоторой целевой функции, выбранной в качестве критерия оптимальности системы. На настоящий момент времени разработано и подробно исследовано большое количество различных структур регуляторов П, И, ПИ, ПИД, которые успешно используются в составе различных автоматических систем, в г. Поэтому, с точки зрения практической реализации, наиболее конструктивным вариантом построения оптимальных систем является использование в различных сочетаниях стандартных типов регуляторов, а задачу оптимизации свести к поиск их оптимальных параметров.