Розробка ПІД-нейрорегулятора для компенсації впливу неякісностей і дефектів асинхронного двигуна на роботу системи електропривода

Автор(и)

  • Dmytro Mamchur Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградского вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, Україна, 39600, Україна https://orcid.org/0000-0002-2851-878X
  • Rostyslav Yatsiuk Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградского вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, Україна, 39600, Україна https://orcid.org/0000-0003-1279-252X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.136466

Ключові слова:

ПІД-нейрорегулятор, нейронна мережа, асинхронний двигун, діагностика, система керування, перетворювач частоти, пошкодження

Анотація

Для синтезу адаптивних систем керування асинхронним електроприводом, що містить двигун з дефектами або неякісностями, було запропоновано структуру та розроблено алгоритм навчання ПІД-нейрорегулятора на основі багатошарової нейронної мережі прямого поширення. Такий підхід дозволяє оперативно реагувати на зміну характеристик об’єкта керування, що виникають внаслідок появи і розвитку пошкоджень та неякісностей двигуна. Це дозволяє підвищити керованість двигуна, і, як наслідок, подовжити строк його експлуатації та підвищити енергоефективність роботи. Запропоновані рішення, на відміну від традиційних, не вимагають використання додаткового обладнання для реалізації. Необхідно лише змінити керуючу програму перетворювача частоти на основі розробленого алгоритму. Для практичної реалізації запропонованих рішень було синтезовано алгоритм навчання нейронної мережі ПІД-нейроконтролера з самоналаштуванням. Він дозволяє розраховувати вагові коефіцієнти нейронів, що в подальшому може бути покладено в основу програмного забезпечення фізичної системи керування з ПІД-нейроконтролером. Проведено математичне моделювання роботи АД з обривом стрижнів ротора та витковими замиканнями у обмотках статора при використанні запропонованого регулятора. Аналіз результатів моделювання засвідчив, що запропонований підхід керування електроприводом з пошкодженим АД дозволяє знизити амплітуду та кількість неосновних гармонік сигналів струму та потужності АД при збереженні заданих параметрів технологічного процесу. Показана ефективність застосування запропонованих рішень для задач підтримування заданих параметрів технологічного процесу для випадку стохастичної зміни характеристик об’єкта керування

Біографії авторів

Dmytro Mamchur, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградского вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, Україна, 39600

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій

Rostyslav Yatsiuk, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградского вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, Україна, 39600

Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій

Посилання

  1. Bessonov, L. А. (2001). Theoretical foundations of electrical engineering. Electric circuits. Moscow: Gardariki, 638.
  2. Al-Mashakbeh, A., Mamchur, D., Kalinov, A., Zagirnyak, M. (2016). A diagnostic of induction motors supplied using frequency converter basing on current and power signal analysis. Przegląd Elektrotechniczny, 1 (12), 7–10. doi: https://doi.org/10.15199/48.2016.12.02
  3. Zagirnyak, M., Mamchur, D., Kalinov, A. (2014). A comparison of informative value of motor current and power spectra for the tasks of induction motor diagnostics. 2014 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition. doi: https://doi.org/10.1109/epepemc.2014.6980549
  4. Palamar, M. I. (2006). Control of following antennas with uncertain dynamic parameters for tracking low-altitude spacecrafts. Automatics, Measurement and Control. Proceedings of “Lvivska Polytechnica”, 401, 32–38. Available at: http://ena.lp.edu.ua/bitstream/ntb/11748/1/8_keruvannya.pdf
  5. Lavrenov, E. O. (2016). Compensation methods of electrical asymmetry effect on induction motor moment. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 1, 72–78. Available at: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/9008/1/bulletin_tpu-2016-v327-i1-08.pdf
  6. Zagirnyak, M., Maliakova, M., Kalinov, A. (2015). Analysis of operation of power components compensation systems at harmonic distortions of mains supply voltage. 2015 Intl Aegean Conference on Electrical Machines & Power Electronics (ACEMP), 2015 Intl Conference on Optimization of Electrical & Electronic Equipment (OPTIM) & 2015 Intl Symposium on Advanced Electromechanical Motion Systems (ELECTROMOTION). doi: https://doi.org/10.1109/optim.2015.7426958
  7. Zagirnyak, M., Maliakova, M., Kalinov, A. (2015). Compensation of higher current harmonics at harmonic distortions of mains supply voltage. 2015 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). 2015. doi: https://doi.org/10.1109/cpee.2015.7333388
  8. Al-Mashakbeh, A. S., Zagirnyak, M., Maliakova, M., Kalinov, A. (2017). Improvement of compensation method for non-active current components at mains supply voltage unbalance. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (85)), 41–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.87316
  9. Zagirnyak, M., Kalinov, A., Chumachova, A. (2013). Correction of operating condition of a variable-frequency electric drive with a non-linear and asymmetric induction motor. Eurocon 2013. doi: https://doi.org/10.1109/eurocon.2013.6625108
  10. Zagirnyak, M., Kalinov, A., Melnykov, V., Kochurov, I. (2015). Correction of the operating modes of an induction motor with asymmetrical stator windings at vector control. 2015 International Conference on Electrical Drives and Power Electronics (EDPE). doi: https://doi.org/10.1109/edpe.2015.7325303
  11. Dong, Z., Duan, S., Hu, X., Wang, L., Li, H. (2014). A Novel Memristive Multilayer Feedforward Small-World Neural Network with Its Applications in PID Control. The Scientific World Journal, 2014, 1–12. doi: https://doi.org/10.1155/2014/394828
  12. Mustapha, U. A., Shamsu, S. K., Haruna, A. I. (2015). Determination of the performance of neural PID, fuzzy PID and conventional PID controllers on on tank liquid level control systems. International Journal of Advanced Research in Engineering and Science, 3, 791–799. Available at: http://ijates.com/images/short_pdf/1443711235_1009D.pdf
  13. Yu, W., Rosen, J. (2013). Neural PID Control of Robot Manipulators With Application to an Upper Limb Exoskeleton. IEEE Transactions on Cybernetics, 43 (2), 673–684. doi: https://doi.org/10.1109/tsmcb.2012.2214381
  14. Nguyen, D. H., Widrow, B. (1990). Neural networks for self-learning control systems. IEEE Control Systems Magazine, 10 (3), 18–23. doi: https://doi.org/10.1109/37.55119
  15. Haykin, S. S. (1999). Neural networks: A comprehensive foundation. Prentice Hall, 842.
  16. Zagirnyak, M., Maliakova, M., Kalinov, A. (2015). Analysis of electric circuits with semiconductor converters with the use of a small parameter method in frequency domain. COMPEL – The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 34 (3), 808–823. doi: https://doi.org/10.1108/compel-10-2014-0260
  17. Zagirnyak, M., Kalinov, A., Maliakova, M. (2013). Analysis of instantaneous power components of electric circuit with a semiconductor element. Archives of Electrical Engineering, 62 (3). doi: https://doi.org/10.2478/aee-2013-0038
  18. Prus, V., Nikitina, A., Zagirnyak, M., Miljavec, D. (2011). Research of rnergy processes in circuits containing iron in saturation condition. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 87 (3), 149–152. Available at: http://pe.org.pl/articles/2011/3/39.pdf
  19. Zagirnyak, M. V., Rodkin, D. I., Korenkova, T. V. (2014). Estimation of energy conversion processes in an electromechanical complex with the use of instantaneous power method. 2014 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition. doi: https://doi.org/10.1109/epepemc.2014.6980719
  20. Zagirnyak, M., Kalinov, A., Maliakova, M. (2011). An algorithm for electric circuits calculation based on instantaneous power component balance. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 87 (12), 212–215. Available at: http://pe.org.pl/articles/2011/12b/59.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-07-20

Як цитувати

Mamchur, D., & Yatsiuk, R. (2018). Розробка ПІД-нейрорегулятора для компенсації впливу неякісностей і дефектів асинхронного двигуна на роботу системи електропривода. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (95), 66–77. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.136466

Номер

Том 5 № 2 (95) (2018): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Dmytro Mamchur, Rostyslav Yatsiuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.