Локально-оптимальное управление в электромеханической системе с бесконтактным двигателем постоянного тока

В работе проводится анализ возможности локально-оптимального управления в электромеханической системе на базе бесконтактного двигателя постоянного тока, который позволяет определить требуемые параметры импульса напряжения не только в регулируемом сигнальном секторе, но и в следующем секторе при переключении базовых векторов в процессе регулирования. Управление выходной координатой (состоянием системы) происходит за счет переключения базовых векторов и пульсации каждого импульса времени. Процессы управления пульсациями базового вектора (широтно-импульсная модуляция) аналогичны для каждого вектора, только эти вектора могут быть смещены в пространстве на определенный угол. Угол смещения данных векторов обратно пропорционален произведению числа пар полюсов и фаз. Процессы пульсации становятся периодическими, причем происходит чередование базового вектора и нулевого. В зависимости от частоты вращения ротора и периода пульсаций, число пульсаций одного базового вектора (без переключения его в пространстве) может достигать нескольких десятков. Если считать, что процессы, которые протекают при переключении только базовых векторов, идентичны по всем параметрам, кроме расположения в пространстве, то при расчете можно перемещать начало координат в новую точку пространства (расположение базового вектора) и получать периодические процессы для создания электромагнитного момента. Для синтеза алгоритма управления электромеханической системой с бесконтактным двигателем постоянного тока можно использовать метод прогнозирующего управления – Model predictive control (MPC). Целью данного исследования является оценка возможности применения локально-оптимального управления при каждом переключении базовых векторов с учетом особенностей построения бесконтактного двигателя постоянного тока. Оно направлено на формирование управляемых параметров одного базового вектора в сочетании с нулевым вектором, который определен как пространственно, так и начальными условиями исходным базовым вектором. Показано, что состояние системы будет зависеть также от скорости рассеивания в нулевом векторе накопленной электромагнитной энергии за время существования базового вектора.

1. Киселёва О.А., Винокуров С.А., Киселёва Д.Д., Рощупкин Д.Ф. Формирование оператора перехода в системе управления бесконтактным двигателем постоянного тока. В сборнике: Наука в современном информационном обществе. Материалы XXIV международной научно практической конференции. North Charleston, Morrisville. 2020:144-147.

2. Киселёв Д.П., Федосова И.С., Киселёва О.А. Формирование управляющих импульсов бесконтактного двигателя постоянного тока в пусковом режиме Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2015;4(11):3.

3. Винокуров С.А., Букатова В.Е., Киселёва О.А. Исследование процесса коммутации и динамики бесконтактных двигателей постоянного тока. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008;4(3):83-85.

4. Винокуров С.А., Киселёва О.А., Букатова В.Е. Дискретно непрерывные системы управления в электроприводах с бесконтактными двигателями постоянного тока. Системы управления и информационные технологии. 2009;1(35):205-208.

5. Киселёва О.А., Романов А.В., Киселёв Д.П. Математическая модель системы управления бесконтактным двигателем постоянного тока. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2015;1(8):3.

6. Киселёва О.А., Винокуров С.А., Попова Т.В., Тимошкин А.Ю., Бабенко В.В. Энергосберегающее управление электроприводом с бесконтактным двигателем постоянного тока. В сборнике: Альтернативная и интеллектуальная энергетика. Материалы II Международной научно-практической конференции. 2020:299-300.

7. Винокуров С.А., Киселёва О.А., Попова Т.В. Идеальное векторное управление бесконтактным двигателем постоянного тока. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2017;1(16):13.

8. Киселёва О.А., Винокуров С.А., Попова Т.В. Дискретный эквивалент идеальному векторному управлению бесконтактным двигателем постоянного тока Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2017;1(16):16.

9. Винокуров С.А., Букатова В.Е., Киселева О.А. Особенности параметрической и сигнальной адаптации в электромеханических системах с бесконтактными двигателями постоянного тока. Системы управления и информационные технологии. 2009;1-2(35):225-229.

10. Винокуров С.А., Букатова В.Е., Киселёва О.А. Адаптивное управление с явной эталонной моделью в электромеханических системах с бесконтактным двигателем постоянного тока. Системы управления и информационные технологии. 2007;4(30):82-86.

11. Киселёва О.А., Попова Т.В. Неполная обратная связь в системах с бесконтактными двигателями постоянного тока. В сборнике: Интеллектуальные информационные системы 2012:69-70.

12. Киселева О.А., Букатова В.Е., Попова Т.В. Экстремальные системы с бесконтактными двигателями постоянного тока и неполной обратной связью Электротехнические комплексы и системы управления. 2009;2:31-34.

13. Винокуров С.А., Киселёва О.А., Рубцов Н.И. Эволюция состояния наблюдателя от импульса к импульсу в электроприводе с бесконтактным двигателем постоянного тока. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019;4(27):25-26.

14. Киселёва О.А., Попова Т.В., Тимошкин А.Ю. Особенности применения наблюдателя состояний в бесконтактном двигателе постоянного тока Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019;4(27):24-25.

15. Винокуров С.А., Киселева О.А., Букатова В.Е. Моделирование и синтез контура адаптации в электромеханических системах с бесконтактными двигателями постоянного тока. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2007;3(5):126-128.

16. Киселёва О.А., Винокуров С.А., Попова Т.В., Киселёва Д.Д. Особенности управления дискретным вращающимся полем в электроприводе с бесконтактным двигателем постоянного тока. В сборнике: Фундаментальные и прикладные науки сегодня. Материалы XXIII международной научно практической конференции. North Charleston, Morrisville, 2020:69-71.

17. Пархоменко Г.А., Киселёва О.А., Федосова И.С., Бабенко В.В. Особенности векторного управления бесконтактным двигателем постоянного тока. Энергия - XXI век. 2016;3(95):72-79.

18. Киселёва Д.Д., Рубцов Н.И., Винокуров С.А. Чувствительность электромагнитного момента в системе с бесконтактным двигателем постоянного тока. Научный журнал «Студент и наука». 2020;4(15):33-36.