Struktury odpornego sterowania elektrycznego napędu bezpośredniego z wykorzystaniem koncepcji sterowania ślizgowego

Struktury odpornego sterowania elektrycznego napędu bezpośredniego z wykorzystaniem koncepcji sterowania ślizgowego

1 opinia

Format:

ibuk

WYBIERZ RODZAJ DOSTĘPU

 

Dostęp online przez myIBUK

WYBIERZ DŁUGOŚĆ DOSTĘPU

6,15

Wypożycz na 24h i opłać sms-em

16,00

cena zawiera podatek VAT

ZAPŁAĆ SMS-EM

TA KSIĄŻKA JEST W ABONAMENCIE

Już od 19,90 zł miesięcznie za 5 ebooków!

WYBIERZ SWÓJ ABONAMENT

Tematyka rozprawy obejmuje rozważania teoretyczne oraz badania symulacyjne i doświadczalne napędów bezpośrednich z silnikami synchronicznymi o wzbudzeniu od magnesów trwałych sterowanych metodą ruchu ślizgowego. W pracy skupiono się na układach regulacji położenia oraz prędkości, przyjmując założenie, że zrealizowana jest wewnętrzna pętla wektorowego sterowania silnika i regulacji składowych wektora prądu. Wykazano, że metoda sterowania ślizgowego dla elektrycznych napędów bezpośrednich umożliwia uzyskanie odporności na zmiany parametrów napędu także dla napędów z dużym momentem tarcia.

Na podstawie rozważań teoretycznych potwierdzonych badaniami symulacyjnymi i laboratoryjnymi sformułowano wniosek, że w przypadku rzeczywistych napędów elektrycznych sterowanych w sposób dyskretny konieczne jest ograniczenie wzmocnienia w pętli regulacji momentu obrotowego. Wynika stąd konieczność zastąpienia w analizowanej strukturze regulacji nieciągłej funkcji sgn() przez ciągłą aproksymację sat(). Przeanalizowane zostały różne realizacje takiej aproksymacji, obejmujące układy o stałej i zmiennej szerokości strefy aproksymacji oraz układy z członem całkującym wewnątrz strefy aproksymacji. Badano również układy z różnymi filtrami wyjściowymi, a także struktury sterowania ślizgowego z obserwatorami.

Szczególnie dużo uwagi poświęcono zastosowaniu metod wnioskowania rozmytego. Przeprowadzona analiza i badania pozwoliły na sformułowanie wniosków dotyczących zasad stosowania tej techniki w połączeniu z regulatorami ślizgowymi. W pracy krytycznie oceniono obecny w piśmiennictwie światowym nurt prac polegających na prostym zastąpieniu ciągłej aproksymacji funkcji sgn() przez jedno- lub dwuwymiarowy układ wnioskowania rozmytego. Wykazano brak istotnych zalet takiego rozwiązania przy jednoczesnym braku reguł doboru bloku wnioskowania rozmytego i trudnej ocenie stabilności. Pozytywnie zweryfikowano natomiast zastosowanie mechanizmu wnioskowania rozmytego jako agregacji regulatorów elementarnych.

Zaproponowano strukturę rozmytego, hybrydowego układu regulacji położenia i prędkości, łączącą metodą logiki rozmytej zmodyfikowany regulator położenia i prędkości o strukturze P-P-I oraz regulator ślizgowy z wyjściowym członem całkującym. Zaletami takiej struktury są: bardzo dobre właściwości dynamiczne i statyczne układu regulacji, przejrzysty zbiór reguł doboru parametrów obu regulatorów, a także prosta implementacja w rzeczywistym układzie sterowania. Wykazano eksperymentalnie, że tak zaproponowany hybrydowy układ regulacji cechuje się również dobrymi właściwościami odporności na zmiany parametrów.

Na potrzeby napędu bezpośredniego mechanizmów o dużym momencie tarcia suchego zaproponowano modyfikacje układu sterowania polegające na zastosowaniu zmiennej szerokości strefy aproksymacji funkcji sgn() wraz z obserwatorem momentu obciążenia oraz na zastosowaniu sektorowego sterowania ślizgowego. Zweryfikowano także zachowanie się w takich warunkach pracy hybrydowego układu regulacji z wnioskowaniem rozmytym.

Zaproponowano nowe rozwiązanie generatora sygnałów wzorcowych pełniącego rolę interpolatora w systemie sterowania układu napędowego. Istotą proponowanego rozwiązania jest zastąpienie typowych obliczeń off-line trajektorii wzorcowej przez obliczany on-line modelowy układ regulacji prędkości i położenia.

W pracy przedstawiono praktyczną kompensację tętnień wytwarzanego momentu elektromagnetycznego poprzez wprowadzenie dodatkowej składowej prądu zadanego. Przeprowadzono także identyfikację częstotliwościową obciążenia mechanicznego. Wyznaczone częstotliwości rezonansowe i antyrezonansowe wykorzystano do syntezy filtru cyfrowego w torze sprzężenia zwrotnego. Opracowano model symulacyjny wiernie odwzorowujący zachowania się rzeczywistego napędu. Szczególną rolę zwrócono na identyfikację i modelowanie tarcia, uwzględnienie opóźnień wnoszonych przez układy sterowania i pomiarów oraz dyskretny charakter układu sterującego. Przeprowadzone badania doświadczalne napędu bezpośredniego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych pozwoliły na weryfikację rozważań teoretycznych i badań symulacyjnych


Liczba stron185
WydawcaWydawnictwo Politechniki Poznańskiej
ISBN-13978-83-7775-262-3
Numer wydania1
Język publikacjipolski
Informacja o sprzedawcyRavelo Sp. z o.o.

Ciekawe propozycje

Spis treści

  1. Wprowadzenie    5
  
  1.1. Specyfika elektrycznych napędów bezpośrednich    5
  1.2. Zastosowanie metody sterowania z ruchem ślizgowym w energoelektronice i napędzie elektrycznym    7
  1.3. Cel i zakres pracy    8
  
  2. Sterowanie obiektami w warunkach niepewności    10
  
  2.1. Niepewność modelowania obiektów fizycznych    10
  2.2. Przegląd metod sterowania adaptacyjnego    14
  2.3. Przegląd metod sterowania odpornego    16
  2.4. Dyskretny układ sterowania    18
  
  3. Ciągły ruch ślizgowy    21
  
  3.1. Ruch ślizgowy z nieciągłym prawem sterowania    21
  3.1.1. Prawo sterowania w ruchu ślizgowym    21
  3.1.2. Dobór sterowania ślizgowego dla serwonapędu    26
  3.1.3. Badania symulacyjne sterowania ślizgowego dla serwonapędu    30
  3.2. Sterowanie z ruchem ślizgowym i stałą strefą graniczną    39
  3.2.1. Strefa graniczna w ruchu ślizgowym    39
  3.2.2. Dobór grubości strefy granicznej    41
  3.2.3. Wpływ ciągłej aproksymacji prawa sterowania ślizgowego na jakość regulacji    42
  3.3. Sterowanie z ruchem ślizgowym i zmienną strefą graniczną    48
  3.4. Sterowanie z ruchem ślizgowym i filtracją sygnału sterującego    50
  3.5. Sterowanie z ruchem ślizgowym i całkowaniem sygnału sterującego    53
  
  4. Hybrydowy układ sterowania    59
  
  4.1. Odporny regulator położenia i prędkości typu proporcjonalno-całkującego    59
  4.1.1. Proporcjonalno-całkujący regulator prędkości    59
  4.1.2. Proporcjonalny regulator położenia    64
  4.2. Struktura hybrydowego układu regulacji położenia i prędkości    68
  4.3. Wyniki badań hybrydowego układu sterowania    71
  
  5. Rozmyty regulator ślizgowy    75
  
  5.1. Regulatory ślizgowe z rozmytą warstwą graniczną    75
  5.2. Regulatory ślizgowe z rozmytym prawem sterowania    83
  5.3. Wnioskowanie rozmyte jako mechanizm agregacji cząstkowych regulatorów ślizgowych    85
  5.4. Wnioskowanie rozmyte jako mechanizm agregacji regulatora ślizgowego i regulatora ciągłego    89
  
  6. Układy sterowania z ruchem ślizgowym dla napędu bezpośredniego z tarciem    92
  
  6.1. Modelowanie i kompensacja tarcia w układach napędów elektrycznych    92
  6.1.1. Statyczne i dynamiczne modele tarcia    92
  6.1.2. Metody kompensacji tarcia w układach sterowania napędów elektrycznych    96
  6.2. Sterowanie ślizgowe z kompensacją i zmienną strefą graniczną dla układu z tarciem    98
  6.2.1. Synteza regulatora    98
  6.2.2. Badania laboratoryjne    105
  6.3. Sterowanie ślizgowe sektorowe dla układu z tarciem    107
  6.3.1. Transformacja TP modelu klasy LPV    107
  6.3.2. Dekompozycja równań dynamiki obiektu    109
  6.3.3. Synteza układu sterowania    111
  6.3.4. Badania symulacyjne    112
  6.4. Badanie i modyfikacja rozmytego regulatora hybrydowego dla układu z tarciem    114
  
  7. Generowanie trajektorii wzorcowej    121
  
  7.1. Miejsce i rola generatora trajektorii wzorcowej w strukturze sterowania napędu bezpośredniego    121
  7.2. Generowanie czasooptymalnej trajektorii wzorcowej    122
  7.3. Generator trajektorii wzorcowej z modelem układu regulacji położenia    127
  
  8. Identyfikacja i model matematyczny napędu bezpośredniego    133
  
  8.1. Konstrukcja stanowiska laboratoryjnego    133
  8.1.1. Konstrukcja mechaniczna    133
  8.1.2. Silnik synchroniczny o magnesach trwałych    134
  8.1.3. Zmiana parametrów obciążenia    134
  8.2. Model zamkniętego układu regulacji prądu    135
  8.2.1. Struktura układu regulacji prądu    135
  8.2.2. Model zastępczy zamkniętego układu regulacji prądu    138
  8.3. Model wielomasowy układu mechanicznego    141
  8.3.1. Identyfikacja modelu wielomasowego    141
  8.3.2. Kompensacja wpływu wielomasowego charakteru układu mechanicznego    142
  8.4. Identyfikacja i modelowanie momentu tarcia    146
  8.4.1. Model symulacyjny układu napędowego z tarciem    146
  8.4.2. Metoda identyfikacji momentu tarcia    147
  8.4.3. Symulacyjna weryfikacja poprawności działania metody identyfikacji    150
  8.4.4. Laboratoryjna identyfikacja modelu tarcia    153
  8.5. Identyfikacja i kompensacja tętnień momentu w silniku synchronicznym o magnesach trwałych    154
  8.5.1. Model matematyczny tętnień momentu    154
  8.5.2. Kompensacja tętnień momentu    155
  8.6. Układ sterowania i pomiarów    165
  8.6.1. Dyskretny układ pomiaru prędkości    165
  8.6.2. Dyskretny układ sterowania    166
  
  9. Podsumowanie    168
  
  9.1. Wnioski ogólne    168
  9.2. Wnioski dotyczące dalszych badań    171
  
  Literatura    172
  Streszczenie    185
RozwińZwiń
W celu zapewnienia wysokiej jakości świadczonych przez nas usług, nasz portal internetowy wykorzystuje informacje przechowywane w przeglądarce internetowej w formie tzw. „cookies”. Poruszając się po naszej stronie internetowej wyrażasz zgodę na wykorzystywanie przez nas „cookies”. Informacje o przechowywaniu „cookies”, warunkach ich przechowywania i uzyskiwania dostępu do nich znajdują się w Regulaminie.

Nie pokazuj więcej tego powiadomienia