На правах рукописи

панкрац Юрий Витальевич

структуры и алгоритмы следяще-регулируемого электропривода с Заданной динамической точностью

Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Новосибирск– 2011
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет

Научный руководитель:        
доктор технических наук, профессор                          Симаков  Геннадий   Михайлович

Официальные оппоненты:                     
доктор технических наук, доцент                                 Бубнов Алексей Владимирович

доктор технических наук, профессор                          Сапсалёв Анатолий Васильевич

Ведущая организация  
ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» 
г. Новосибирск

Защита диссертации состоится «01» декабря 2011 г. в 12 часов на заседании 
диссертационного совета Д 212.173.04 при ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» по адресу:  630092 РФ, г. Новосибирск, 
пр.К.Маркса 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»

Автореферат разослан «28» октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета
докт. техн. наук, профессор		                                          В.Ю. Нейман

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Развитие новых технологических процессов и производств требует от автоматизированного электропривода обеспечения качественных динамических и статических характеристик. Отклонение средней скорости электропривода (ЭП) от скорости задания в установившемся режиме определяет его статическую точность, а отклонение мгновенной скорости в переходном процессе определяет его динамическую точность. Причинами снижения точности регулирования являются: нестабильность параметров электромеханического преобразователя энергии, накапливаемая ошибка регуляторов и погрешность датчиков координат состояния, параметрические изменения объекта управления и исполнительного механизма, для компенсации влияния которых, необходимо искать пути использования современных методов синтеза, а также использовать рациональные структуры электроприводов.
Важным шагом в развитии высокоточных электроприводов является переход от аналогового управления к импульсно-фазовому. Импульсные системы управления являются наиболее помехо-защищёнными. В качестве датчика обратной связи таких электроприводов используется фотоэлектрический инкрементный датчик, формирующий последовательность прямоугольных импульсов. Частота импульсов датчика строго пропорциональна скорости. В статическом режиме работы средняя скорость с большой степенью точности равна заданной и максимальное отклонение определяется точностью нанесения меток на рабочую поверхность датчика. Основоположником данного направления можно считать Р.М. Трахтенберга. По принципу импульсно-фазового управления спроектировано значительное количество электроприводов для различных отраслей народного хозяйства. Большой вклад в развитие импульсно-фазовых ЭП внесли: А.Б. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский, А.В. Ханаев, М.В. Фалеев, В.Г. Кавко, А.В. Бубнов и др. Вопросы обеспечения электроприводом заданных динамических характеристик, таких как время переходного процесса, максимальное отклонение от установившегося уровня и др., при параметрических и сигнальных возмущениях до настоящего времени были мало исследованы. Все разработки носили, в основном, схемотехническую  направленность. В настоящей работе используется иной подход управления импульсно-фазовым ЭП, основанный на использовании современных методов синтеза регуляторов. Полученные, на основе применённых методов алгоритмы управления позволяют улучшить динамические показатели электропривода в области небольших заданий скорости и небольших нагрузок, т.е. когда ЭП работает не в режиме токоограничения. В тоже время, при работе ЭП на токоограничении, накапливается ошибка по фазовому рассогласованию, стремление электропривода свести к нулю фазовое рассогласование приводит к перерегулированию по скорости. Таким образом, важной задачей является разработка так называемого функционально полного алгоритма управления, способного обеспечить заданные характеристики как в режиме ограничения тока якоря электрической машины, так и не на ограничении. 
В настоящее время, уровень развития микропроцессорной техники предоставляет широкие возможности для реализации цифровых систем управления. Достоинствами программных средств управления являются возможность реализации гибких алгоритмов управления, а также возможность разрабатывать ЭП с повышенной надёжностью. Однако, при реализации импульсно-фазовых ЭП в нижней части диапазона регулирования скорости, при малом моменте инерции двигателя и рабочего механизма, низкой загруженности, а также большом количестве импульсов на оборот датчика обратной связи, ЭП формирует недопустимо высокую частоту и амплитуду изменения скорости. Таким образом, построение импульсно-фазовых ЭП на основе микропроцессорной системы требует разработки подпрограммы квазианалогового алгоритма сравнения импульсных сигналов. 
В данной работе нашло отражение применения релейных систем. Как наиболее простые, релейные системы начали широко применяться с первых шагов развития автоматики. Теория оптимального управления доказала, что предельное быстродействие может быть достигнуто только в системе с релейным элементом. Благодаря очевидным достоинствам релейные системы всегда привлекали внимание специалистов по электроприводу. Интерес к ним вырос в последние годы, когда выпуск мощных транзисторов снял одно из серьезных ограничений - тяжелые условия работы силового элемента при высокой частоте переключений. Несмотря на кажущуюся простоту и доступность релейной конструкции существуют серьезные причины, препятствующие распространению данных систем электропривода. Эти причины связаны в первую очередь с наличием пульсаций тока, скорости и момента электропривода, низкими точностными характеристиками систем с разрывным управлением, неконтролируемой частотой переключений релейного элемента, увеличением потерь в ЭП, отсутствием практических методик по выбору параметров регуляторов и построению релейных систем электропривода. При синтезе релейного контура регулирования тока актуальным является вопрос учёта влияния поперечной реакции якоря и вихревых токов электрической машины. 
Назовём ЭП, построенный по принципу импульсно-фазового управления и обеспечивающие заданные точностные характеристики как в статическом так и в динамическом режимах работы, следяще-регулируемым электроприводом (СРЭП).
Таким образом, актуальными задачами в развитии теории и практической реализации СРЭП с микропроцессорным управлением являются повышение динамических характеристик и разработка алгоритмов, реализующих заданную динамическую точность. 
Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в улучшении динамических характеристик астатических электроприводов, путём использования прогрессивных методов синтеза, обеспечивающих малую чувствительность к изменению параметров и нелинейностям элементов объекта управления. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:
1)	выполнить синтез структур СРЭП, обеспечивающих достижение желаемого качества динамических характеристик;
2)	создать математическую модель и общую структуру высокоточного следяще-регулируемого электропривода с разрывным характером управлений, осуществить синтез корректирующих звеньев СРЭП для различных режимов работы электропривода и построить функционально полный регулятор скорости, представляющий собой закон управления, который обеспечивает заданные характеристики движения как в «малом», так и в «большом»;
3)	оценить влияния: вихревых токов и поперечной реакции якоря в релейном контуре регулирования тока;
4)	осуществить проверку расчётных свойств синтезированной системы моделированием на электронной вычислительной машине и экспериментально.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории автоматического управления, теорий дискретных и нелинейных систем с разрывным управлением, теории дифференциальных уравнений, методы математического моделирования и натурного эксперимента. 
Основные положения, выносимые на защиту:
1) синтез структур СРЭП, гарантирующий заданную динамическую точность при изменениях параметров и нелинейностях элементов объекта управления; 
2) алгоритмы управления СРЭП, функционально полный регулятор скорости и квазианалоговое устройство сравнения; 
3) анализ и исследование релейного контура регулирования тока с оценкой влияния вихревых токов и поперечной реакции якоря.
Научная значимость и новизна работы. В диссертационной работе развиты вопросы построения СРЭП с заданными динамическими характеристиками, что позволяет, определять алгоритмы управления быстродействующим ЭП, разрабатывать методики улучшения его точностных показателей и в конечном итоге создавать электропривод с улучшенными технико-экономическими показателями.
Научная новизна состоит в следующем:
1) предложены алгоритмы построения СРЭП с заданной динамической точностью, которые основаны на современных методах, обеспечивающих малую чувствительность к изменению параметров и нелинейностям элементов объекта управления;
2) впервые проведено исследование релейного контура регулирования тока с учётом поперечной реакции якоря и влияния вихревых токов электрической машины.
Практическая ценность работы:
1) предложены инженерные методики расчёта корректирующих звеньев ЭП, обеспечивающие малую чувствительность ЭП к изменению параметров;
2) разработан опытный образец следяще-регулируемого электропривода, который может быть прототипом серийного электропривода;
3) внедрена предложенная методика синтеза при разработке стенда испытания генераторов в ОАО «Новосибирский авиаремонтный завод».
Апробация результатов. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: III международной научно-технической конференции (Омск, 2007 г.), III Научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии ЭЭЭ - 2007» (Новосибирск, 2007 г.), IV и V международной конференции (15 и 16 Всероссийской) по автоматизированному электроприводу (Магнитогорск, 2004 г. и Санкт - Петербург, 2007 г.), VII и VIII – международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения»  (Новосибирск, 2004 и 2006 гг.), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2005 и 2007 гг.), Международной научно-практической конференции (Респ. Алтай, Чемал. р-н, база НГТУ Эрлагол, 2009 г., Барнаул, 2011 г.;  Международной научно-практической конференции (Респ. Алтай, Чемал. р-н, база НГТУ Эрлагол, 2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ, 2 статьи в сборнике научных трудов, 10 материалах научных конференций.
Структура и объём диссертационной работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 104 наименований и приложения. Общий объем составляет 188 страниц печатного текста и содержит 106 рисунков и 8 таблиц.
КРАТКОЕ содержание работы
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, рассмотрены вопросы научной новизны и указана практическая ценность работы.
В первой главе диссертационной работы представлены требования, предъявляемые к прецизионным системам электроприводов; изложены проблемы реализации цифрового измерителя и регулятора скорости; описан принцип работы СРЭП. На рисунке 1 изображена схема, поясняющая принцип работы СРЭП. Задающий сигнал формируется блоком задания частоты (БЗЧ) и представляет собой последовательность импульсов; в качестве сигнала обратной связи используется последовательность импульсов частотного датчика (ЧД); логическое устройство сравнения (ЛУС) определяет разность частот и фаз между сигналами задания и обратной связи; Р – регулятор;  ОУ – объект управления – электрический двигатель с механизмом. В качестве БЗЧ может использоваться кварцевый генератор с цифровым управляемым делителем частоты, который обеспечивает высокую точность задающего сигнала. В свою очередь, цифровой управляемый делитель – это программно-управляемое  устройство. Импульсный датчик в цепи обратной связи выполняется на основе многоканального фотоэлектрического инкрементного датчика. Задание на скорость, формируется в виде последовательности импульсов, с частотой, пропорциональной заданной скорости. В ЛУС сравнивается частота задания скорости с частотой импульсного датчика обратной связи. В результате определяется информация о частотном и фазовом сдвиге, которая используется для регулирования скорости. Такой ЭП имеет повышенный порядок астатизма регулирования скорости, так как в его структуре содержится «естественный» интегральный регулятор. 

 БЗЧ

 ЛУС

  ОУ

  ЧД

  ω

   Δφ

  

  

   П

Рисунок 1 –  Структурная схема СРЭП
Основным отличием данной работы, от исследований, проведённых, предшественниками, является построение алгоритмов систем регулирования скорости с заданной динамической точностью в независимости от параметрических изменений ОУ. Дополнительным отличием является микропроцессорная (программная) реализация алгоритмов управления, что позволяет внедрять гибкие алгоритмы управления. Несмотря на то, что в данной работе делается упор на коллекторный электродвигатель постоянного тока, полученные алгоритмы управления могут использоваться в электроприводах, содержащих в своём составе бесколлекторные двигатели постоянного тока, а также электродвигатели переменного тока.
Во второй главе представлены результаты исследования частоты переключения релейного регулятора тока с учётом дискретности изменения параметров цепи якоря двигателя и преобразователя и с учётом вихревых токов в электрических машинах постоянного тока, а также результаты исследования действия поперечной реакции якоря и результаты исследования влияния дискретности широтно-импульсного преобразователя напряжения (ШИП) на процессы в контуре регулирования тока обмотки якоря.

Uзi

2

В результате исследования влияния дискретности ШИП на процессы в контуре регулирования тока обмотки якоря (при описании ШИП инерционным звеном первого порядка), сделан вывод, что значение коэффициента разделения частот  (, где   – постоянная времени замкнутого контура регулирования тока,    – частота коммутации ШИП) должно лежать в пределах 2,5 – 4.
3

 На рисунке 2 представлена математическая модель контура регулирования тока, где DРТ(z) – передаточная функция регулятора тока;  и   – коэффициент усиления преобразователя и обратной связи соответственно;  и  – постоянная времени преобразователя и электромагнитная постоянная якоря двигателя соответственно;  – сопротивление якоря двигателя; – экстраполятор нулевого порядка; 1/z – выполняет роль программного запаздывания на один период дискретизации управления.

 

Uос

ia

	
Рисунок 2 – Математическая модель контура регулирования тока.	
Для исследования влияния поперечной реакции якоря предложено в структурной схеме на рисунке 3 выделить из результирующего магнитного потока () основной поток () и встречный основному (Ф(I)), образованный действием поперечной реакции якоря. 

∫

е

∫

Рисунок 3 - Структурная схема электродвигателя
На рисунке 3 представлены следующие обозначения: Е – противо-ЭДС двигателя,  и  – конструктивные постоянные двигателя, Ф(I) – магнитный поток, образованный поперечной реакцией якоря, – магнитный поток основной,  – поток результирующий, = tg α – коэффициент реакции якоря, α – угол между двумя механическими характеристиками электродвигателя, построенными с учётом и без учёта размагничивающего действия поперечной реакцией якоря,  – момент статического сопротивления,  – коэффициент усиления преобразователя, – сигнал управления.
В работе получены зависимости, по которым построены следующие графики: частота коммутации () от электромагнитной постоянной времени,   от тока якоря (нагрузки двигателя) и  от влияния поперечной реакции . Из анализа полученных результатов определено, что поперечная реакция якоря снижает частоту переключения релейного регулятора. Результаты данного исследования могут быть использованы при  выборе силовых ключей транзисторного преобразователя.
Исследование релейного контура регулирования тока с учётом вихревых токов в электрической машине заключается в анализе полученных аналитических выражений. При этом, математическое описание двигателя постоянного тока имеет уточнение, что поясняется рисунком 4. На структурной схема контура регулирования тока якоря приняты следующие обозначения:  – постоянная времени вихревых токов (короткозамкнутого контура),  –   коэффициент обратной связи по току якоря,  – коэффициент форсировки.

ΔU

Ia

Рисунок 4 – Структурная схема контура регулирования тока якоря
В результате проведённого исследования были определены аналитические выражения для частоты автоколебаний и среднего значения тока для случаев однополярного и двухполярного питания обмотки якоря двигателя.
Третья глава посвящена разработке алгоритмов управления, обеспечивающих заданную динамическую точность. Здесь  представлено четыре варианта построения СРЭП, синтез которых базируется на методах: локализации; большого коэффициента; скользящих режимов и  модифицированном модальном. 
Общим свойством первых трёх методов является алгоритмическое вычисление желаемого закона управления. Благодаря такому построению системы управления, а также за счёт принятия коэффициентов усиления из условия определения диапазона изменения параметров, обеспечивается инвариантность к  изменению параметров ЭП. В общем случае, объект управления и испытуемый механизм представляются системой уравнений 
                                      (1)
Желаемое уравнение движений, записывается в виде: 
Тжkφ(k)+…+2ζ Тжφ’+φ=φз,                                                 (2)
причём порядок желаемого уравнения движений k зависит от  применяемого метода  и в рассматриваемых случаях может иметь порядок объекта n либо на единицу меньше. 
Выражение 2 содержит производные первого и второго порядков, для определения которых используется дифференцирующий фильтр (ДФ) n + 1 порядка:
Dф(Тфр)=Тфnрn+…+dф2Тф2р2+ dф1Тфр + 1.                                 (3)
На рисунке 5 представлена структурная схема алгоритма управления, синтезированного методом большого коэффициента. Данный метод позволяет повысить порядок астатизма введением интегральной составляющей регулятора (kp  / p). На рисунке 6 показана структурная схема пропорционально-интегрального регулятора скорости, который обеспечивает второй порядок астатизма. Оценка точности отработки желаемого уравнения движений с учётом отклонения параметров электропривода, таких как: суммарный момент инерции, сопротивление обмотки якоря электродвигателя и др. от номинальных значений, определялась критерием вида 
,                                              (4)
где  – ошибка между скоростью эталонной модели и скоростью системы с изменёнными параметрами.

∫

е

∫

∫

∫

∫

∫

∫

Ia

Рисунок 5 – Структурная схема алгоритма управления, синтезированная методом большого коэффициента с первым порядком астатизма
На рисунке 6 представлена структурная схема СРЭП с порядком астатизма, равным двум. Второй порядок обеспечивается введением интегральной составляющей регулятора (kp  / p). 
На рисунках 7, 8 и 9 представлены результаты определения динамической ошибки, рассчитанные по выражению 4 для системы, синтезированной методом большого коэффициента. Для систем, синтезированных методами локализации, скользящих режимов и модифицированным модальным методом получены аналогичные характеристики заданной точности при отклонениях от номинальных параметров электропривода. Структуры СРЭП, синтезированные методом локализации и методом скользящих режимов, показаны на рисунках 10 и 11 соответственно.

∫

∫

е

∫

Ia

∫

΄

΄΄

∫

Рисунок 6 – Структурная схема алгоритма управления, синтезированная методом большого коэффициента с порядком астатизма 2

Рисунок 7 – Характеристика динамической точности при увеличении суммарного момента инерции следяще-регулируемого электропривода в 2,5 раза: 
 а – по управляющему воздействию, б – по возмущающему воздействию

Рисунок 8 – Характеристика динамической точности при увеличении активного сопротивления якоря двигателя следяще-регулируемого электропривода на 20%:
  а – по управляющему воздействию, б – по возмущающему воздействию

Рисунок 9 – Характеристика динамической точности при увеличении активного сопротивления якоря двигателя на 20% и суммарного момента инерции электропривода в 2,5 раза:  а – по управляющему воздействию, б – по возмущающему воздействию

∫

е

∫

∫

∫

΄

΄΄

 EMBED Equation.DSMT4  

Ia

Рисунок 10 – Структурная схема алгоритма управления,                                                                                         синтезированная методом локализации

∫

е

∫

∫

∫

΄

Ia

΄΄

Рисунок 11 – Структурная схема алгоритма управления,                                                                             синтезированная методом скользящих режимов 
При работе ЭП в «большом» накапливается ошибка по фазовому рассогласованию, система автоматического управления компенсирует её, в результате этого появляется перерегулирование по скорости (характеристика 1, рисунок 12). 

Рисунок 12 – График переходного процесса по скорости в «большом» для синтеза                  следяще-регулируемого электропривода методом  большого коэффициента: 
1 – без зависимого токоограничения; 2 – с зависимым токоограничением
Для улучшения регулировочных характеристик предлагается осуществлять проверку выполнения условия:
                                                   (5)
Если данное условие не выполняется на определённом участке отработки сигнала задания, то в контуре регулирования тока включается зависимое от скорости токоограничение. На рисунке 13, зависимое от скорости, токоограничение представлено звеном U1. Обратная связь с звеном U2 обеспечивает рабочее токоограничение.

∫

е

∫

∫

∫

Ia

U1

U2

Рисунок 13 – Алгоритм управления СРЭП с переменной структурой,                                                                               синтезированный методом большого коэффициента
В четвёртой главе представлены результаты экспериментальных исследований, проведённых на разработанных и созданных на базе типовых вариантов аппаратных средств современной преобразовательной техники экспериментальной установке и стенде испытания генераторов. 
Структурная схема первой исследуемой системы показана на рисунке 14, где введены следующие обозначения: ,  – коэффициенты усиления корректора динамики,   – коэффициент усиления корректора статики;  –  конструктивный коэффициент  электрической машины, Ф – магнитный поток; М – электромагнитный момент электродвигателя, – момент статического сопротивления.  

ω

 

ωu

Корректор
статики

Корректор
динамики

Объект управления

∫

Ia

∫

Рисунок 14 – Система автоматического регулирования скорости

ШИМ

Отладочный модуль 56F8323EVM 

DA1

100к

1к

Алгоритм
определения
направления
вращения

Генератор задания
частоты вращения

Основной алгоритм управления

ПНЧ

11к

11к

Задание скорости

DA2

270к

11к

1к

ШИП

ДПТ

BR

2,2к

-

+

-

+

LU1

LU2

Модуль 
обработки
 прерываний	

Рисунок 15 – Функциональная схема экспериментальной установки
На рисунке 15 изображена функциональная схема исследуемой системы, где введены обозначения: BR – датчик обратной связи; ДПТ – двигатель постоянного тока; ПНЧ – преобразователь напряжение – частота; LU1 и LU2 – устройства гальванической развязки; ШИП – широтно-импульсный преобразователь; DA1 и DA2 – операционные усилители. Дифференциальный усилитель, собранный на DA1 предназначен для формирования двухполярного напряжения задания на контур регулирования тока.
Вторая исследуемая система, синтезированная методом большого коэффициента, была внедрена при разработке стенда испытания генераторов на Новосибирском авиаремонтном заводе (ОАО «НАРЗ»). Перед началом испытания генераторов и по окончании производился замер активного сопротивления якоря и по выражению 
' = (ωзад tрег)-1  |еσ| dt,                                                               (6)
где еσ – ошибка между ступенчатым сигналом задания скорости и фактической скоростью электропривода, оценивалась ошибка регулирования. Результаты исследования точности  сведены в таблицу 1.
Полученные результаты доказывают, что использование предложенного алгоритма управления позволяет обеспечивать заданную точность регулирования скорости независимо от типоразмера испытуемого генератора и теплового состояния ЭП.

                                                     Таблица 1 – Точностные характеристики
Номер опыта	R, Ом	J, кг·м2	ε', c	
1	0,087	0,19	0,47	
2	0,103	0,19	0,48	
3	0,087	0,45	0,48	
4	0,103	0,45	0,48	
Как было сказано выше, для расширения диапазона регулирования скорости необходим алгоритм, позволяющий снизить коэффициент неравномерности частоты вращения. Такой алгоритм был предложен и опробован, для его реализации необходимо определять фазовое рассогласование между соседними – «основными» метками датчика обратной связи, что поясняет рисунок 16, где оси ординат имеют следующие назначения: N1 – последовательность импульсов задания скорости, N2 – последовательность импульсов обратной связи, N3 – фазовое рассогласование (Δφ). Иначе говоря, необходимо условно разбить общее количество меток датчика на основные и промежуточные. Тогда накопленное количество промежуточных меток будет информировать о фазовом рассогласовании.
Использование датчика обратной связи с большим количеством меток на один оборот вала с одной стороны способствует расширению нижней границы диапазона регулирования скорости, а с другой стороны способствует сужению верхней границы диапазона из-за высокой скорости поступления импульсов датчика обратной связи. Решить данную проблему предлагается введением делителя частоты. В общем случае коэффициент деления является переменным.
В четвёртой главе, также, представлены особенности микропроцессорной реализации СРЭП; описан алгоритм определения направления вращения, для которого необходим многоканальный датчик обратной связи, и приведёно описание главного алгоритма, непосредственно, реализующего принцип работы СРЭП. 

Рисунок 16 – Определение фазового рассогласования
Функциональная схема главного алгоритма управления (рисунок 17) имеет в составе четыре основных блока. Выполнение подпрограмм блоков №1 и №2 осуществляется по прерыванию микроконтроллера, что обеспечивает высокую точность работы системы. Подпрограмма блока №3 выполняется по инициативе блоков №1 либо №2.

1. Подпрограмма - «задатчик частоты вращения»

2. Подпрограмма - «обработчик импульсов обратной связи»

3. Подпрограмма, реализующая функции управления:
 а) определение скважности широтно-импульсного модулятора;
б) формирование сигнала - блокирование/разблокирование разгона (торможения)

4. Модуль микроконтроллера, формирующий двухполярный сигнал фазового рассогласования

Рисунок 17 – Функциональная схема алгоритма управления

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации изложены теоретические и практические результаты работы, направленной на решение научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение – развитие теории и практическая реализация следяще-регулируемого электропривода с микропроцессорным управлением, обеспечивающая улучшение динамических характеристик. В ходе выполнения работы были получены следующие основные результаты: 
1) предложены инженерные методики синтеза структур СРЭП, основанные на прогрессивных методах синтеза и позволяющие улучшить динамические характеристики астатического электропривода при изменении параметров и нелинейностях элементов объекта управления;
2) созданы математические модели аналитического исследования пульсаций тока релейного контура регулирования тока обмотки якоря электрической машины постоянного тока, проведено теоретическое исследование с учётом вихревых токов, а также с учётом поперечной реакции якоря, разработана инженерная методика оценки пульсаций тока, получены аналитические выражения параметров автоколебательного режима; выполнена оценка влияния дискретности широтно-импульсного преобразователя;
3) предложены алгоритмы управления высокоточным СРЭП, разработан алгоритм определения фазового рассогласования электропривода, что позволяет уменьшить коэффициент неравномерности вращения в нижней части диапазона регулирования, предложен алгоритм определения направления вращения;
4) работоспособность разработанных алгоритмов подтверждена экспериментально. Один из выносимых на защиту алгоритмов управления получил реализацию в следяще-регулируемом электроприводе стенда испытания генераторов, эксплуатируемом ОАО «Новосибирский Авиаремонтный завод».

Список работ, опубликованных по теме диссертации                                              Работы, опубликованные в центральных журналах,                                                                                                                                                                                             рекомендованных списком ВАК:
1. Панкрац Ю. В. Цифровой следяще-регулируемый электропривод постоянного тока // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. № 1. С. 304–307.
2. Симаков Г. М., Панкрац Ю. В. Исследование пульсаций переменных состояния электропривода постоянного тока с импульсными источниками // Электричество. 2007. № 8. С. 62–67.
3. Панкрац Ю. В. Реализация следяще-регулируемого электропривода, синтезированного модифицированным модальным методом // Ползуновский вестник. 2011. № 2/1. С. 52–56.

Прочие публикации:

4. Симаков Г. М., Панкрац Ю. В., Воеводин М. В. Регулируемый микроэлектропривод постоянного тока с двухзвенным транзисторным широтно-импульсным преобразователем // 7 International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. APEIE–2004 = Материалы 7 международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП–2004, Новосибирск, 21–24 сент. 2004 г. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. Т. 6. С. 161–166.
5. Синтез системы автоматического регулирования скорости электропривода постоянного тока при управляемом потоке / Ю. В. Панкрац и др. // Технiчна електродинамiка. Силова електронiка та енергоефективнiсть. 2004. Ч. 7. С. 91–95.
6. Панкрац Ю. В., Ковшарь Е. И. Дискретный наблюдатель скорости / науч. рук. Г. М. Симаков // Наука. Технологии. Инновации : материалы всерос. науч. конф. молодых учёных, Новосибирск, 8–11 дек. 2005 г. : в 7 ч. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006 [2005]. Ч. 3. С. 191–192.
7. Панкрац Ю. В. Исследование релейного контура тока якоря микроэлектропривода постоянного тока / науч. рук. Г. М. Симаков // Наука. Технологии. Инновации : материалы всерос. науч. конф. молодых учёных, Новосибирск, 6–9 дек. 2007 г. : в 7 ч. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2007. Ч. 3. С. 68.
8. Панкрац Ю. В., Симаков Г. М., Вертохвостов А. П. Синтез следяще-регулируемого электропривода модифицированным модальным методом // 8 International conference on actual problems of electronic instrument engineering : proceedings. APEIE–2006 = Материалы 8 международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП–2006, Новосибирск, 2006. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. Т. 7. С. 130–133.
9. Панкрац Ю. В. Синтез следяще-регулируемого микроэлектропривода методом большого коэффициента // Электротехника, электромеханика и электротехнологии. ЭЭЭ–2007 : материалы 3 науч.-техн. конф. с междунар. участием. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2007. С. 62–68.
10. Панкрац Ю. В., Симаков Г. М. Синтез следяще-регулируемого электропривода методом локализации // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт : тр. 3 Междун. науч.-техн. конф., Омск, 5–8 июня 2007 г. Омск, 2007. Ч. 1. С. 182–185. 
11. Панкрац Ю. В., Симаков Г. М. Следяще-регулируемый микроэлектропривод постоянного тока с разрывным управлением // Труды 5 Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП–2007 = Proceedings of the Fifth International (Sixteen All-Russian) conference on the electric drive ED 2007, (Санкт-Петербург, 18–21 сент. 2007 г.). СПб., 2007. С. 231–234.
12. Минимизация потерь в разгонно-тормозных режимах следяще-регулируемого электропривода / Ю. В. Панкрац, А. М. Бородин, А. Ю. Медведев, М. И. Степанов // Электроэнергетика в сельском хозяйстве : материалы науч.-практ. конф., Респ. Алтай, Чемал. р-н, база НГТУ Эрлагол, 26–30 июня 2009 г. Новосибирск, 2009. С. 147–151.
13. Панкрац Ю. В., Воеводин М. В., Симаков Г. М. Безтахогенераторный позиционный микроэлектропривод постоянного тока // Оптимизация режимов работы электромеханических систем : межвуз. сб. науч. тр. Красноярск : ИЦП КГТУ, 2004. С. 46–51.
14. Панкрац Ю. В., Симаков Г. М. Адаптируемый наблюдатель скорости в электроприводе постоянного тока с разрывным управлением // Оптимизация режимов работы электротехнических систем : межвуз. сб. науч. тр. Красноярск : ИЦП КГТУ, 2006. С. 118–122.
15. Pankrarz Y. V., Symakov G. M., Kromm A. A. The synthesis of position micro electric drive of direct current by modificated modal method with using observer of speed // International Siberian workshop and tutorials on electron devices and materials, EDM 2005 : 6 annu. Proc., Altai, Erlagol, Russia, 1–5 July 2005. Novosibirsk, 2005. P. 182–184. [Синтез позиционного микроэлектропривода постоянного тока модифицированным модальным методом с наблюдателем скорости].

Отпечатано в типографии Новосибирского Государственного
Технического Университета
630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Формат 60х84/16, объем 1,25 п.л., тираж 100 экз.
заказ №        , подписано в печать ___________г.