Синтез дробномірного PIλDμ-регулятора замкнутої системи керування вентильно-індукторним двигуном
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160946Ключові слова:
вентильно-індукторний двигун, ідентифікація, дробномірна передавальна функція, якість управління, дробномірний регуляторАнотація
Обґрунтовано актуальність створення високоякісних систем управління для електроприводів з вентильно-індукторним двигуном (SRM). Використовуючи методи математичного моделювання були отримані перехідні характеристики процесу пуску SRM з різними моментами інерції. На основі аналізу отриманих перехідних характеристик показані особливості процесу пуску SRM, обумовлені динамічною зміною параметрів SRM в процесі його пуску.
Показана низька точність ідентифікації SRM з використанням дрібно-раціональної функції класу rat34, коефіцієнт регресії отриманої моделі склав 85 %. На основі аналізу перехідних характеристик процесу пуску SRM була висунута гіпотеза про можливість ідентифікації SRM дробномірною передавальною функцією. Використовуючи методи математичного моделювання були отримані перехідні характеристики процесу пуску SRM з різними моментами інерції. За допомогою FOMCON MATLAB Toolbox виконана ідентифікація процесу пуску SRM дробномірною передавальною функцією другого порядку. Коефіцієнт регресії отриманої моделі склав 93–96 %.
Для отриманих дробномірних передавальних функцій реалізований метод синтезу дробномірного PIλDμ-регулятора, оптимізованого по мінімуму інтегральної квадратичної помилки (integral square error) перехідної функції замкнутої системи керування дробномірним об'єктом управління. Для синтезу PIλDμ-регулятора був застосований FOMCON MATLAB Toolbox.
Виконано порівняльний аналіз процесів запуску SRM в розімкнутої системі управління, а також запуску в замкнутій системі управління з класичним PID-регулятором цілого порядку і з дробномірним PIλDμ-регулятором. Використання дробномірного PIλDμ-регулятора в порівнянні з класичним регулятором цілого порядку дозволяє знизити перерегулювання з 13.3 % до 2.64 %, підвищити швидкодію в замкнутій САУ, час регулювання знизилвся з 1.48 с до 0.53 с. Отримані результати можуть бути використані для підвищення якості роботи замкнутих систем управління кутовою швидкістю SRM
Посилання
- Klepikov, V. B., Polyanskaya, I. S. (2002). Ventil'no-induktornyy elektroprivod – perspektivy razvitiya. Visnyk natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI", 1, 42–48.
- Hendershot, Jr. J. R. (1991). AC, Brushless, Switched Reluctance Motor Comparisons. MagnaPhysics Publishing and Oxford science publications, 16–20. Available at: http://www.jimhendershot.com/Jim_Hendershot/Articles_files/acbrushlesssrmotorcomparison.pdf
- Ptah, G. K. (2015). Ventil'no – induktorniy reaktivnyy elektroprivod sredney i bol'shoy moshchnosti: zarubezhniy i otechestvennyy opyt. Elektrotekhnika: setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal, 3, 23–33.
- Nidec buys Chinese motor-maker to boost its SR presence. Available at: https://drivesncontrols.com/news/fullstory.php/aid/4659/Nidec_buys_Chinese_motor%E2%80%93maker_to_boost_its_SR_presence.html
- SRDRIVE. Available at: http://www.srdrive.com/
- Avtron Industrial Automation Acquired By Nidec. Available at: http://www.nidec-avtron.com/encoders/news/archived/avtron-industrial-automation-acquired-by-nidec
- Bulk Handling. Available at: http://www.srdrives.com/mining-drives.shtml
- Model VSR. Available at: https://www.global.weir/assets/files/product%20brochures/Roto-Jet%20VSR.pdf
- Optimized electric Drivetrain by INtegration. Available at: https://cordis.europa.eu/project/rcn/104481/factsheet/en
- Jianzhong, Y., Lihua, H. (2009). Nonlinear predictive control for SRM based on TSE. 2009 Chinese Control and Decision Conference. doi: https://doi.org/10.1109/ccdc.2009.5195068
- Mukherjee, J., Chowdhuri, S. (2014). Multiobjective Optimisation by PSO for Switched Reluctance Motor (SRM) Drive. Proceedings of the 11th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics. doi: https://doi.org/10.5220/0005101403910396
- Rouhani, H., Milasi, R. M., Lucas, C. (2005). Speed Control of Switched Reluctance Motor (SRM) Using Emotional Learning Based Adaptive Controller. 2005 International Conference on Control and Automation. doi: https://doi.org/10.1109/icca.2005.1528140
- Jie, X., Shiyu, W. (2013). The single neuron adaptive PI control of SRM based on IPSO. 2013 25th Chinese Control and Decision Conference (CCDC). doi: https://doi.org/10.1109/ccdc.2013.6561879
- Tytiuk, V., Pozigun, O., Chornyi, O., Berdai, A. (2017). Identification of the active resistances of the stator of an induction motor with stator windings dissymmetry. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248949
- Zagirnyak, M., Bisikalo, O., Chorna, O., Chornyi, O. (2018). A Model of the Assessment of an Induction Motor Condition and Operation Life, Based on the Measurement of the External Magnetic Field. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559564
- Berdai, A., Vlasenko, V., Titjuk, V., El Moudden, A. (2012). Analysis of reliability of the mathematical model of the SRM. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 41 (1), 60–67.
- Garrappa, R. (2018). Numerical Solution of Fractional Differential Equations: A Survey and a Software Tutorial. Mathematics, 6 (2), 16. doi: https://doi.org/10.3390/math6020016
- Chornyi, О. P., Serhiienko, S. A. (2019). A virtual complex with the parametric adjustment to electromechanical system parameters. Tekhnichna Elektrodynamika, 1, 38–41. doi: https://doi.org/10.15407/techned2019.01.038
- FOMCON. Available at: http://fomcon.net/
- Oustaloup, A., Melchior, P., Lanusse, P., Cois, O., Dancla, F. (2000). The CRONE toolbox for Matlab. CACSD. Conference Proceedings. IEEE International Symposium on Computer-Aided Control System Design (Cat. No. 00TH8537). doi: https://doi.org/10.1109/cacsd.2000.900210
- Toolbox ninteger for MatLab, v. 2.3. Available at: http://web.ist.utl.pt/duarte.valerio/ninteger/ninteger.htm
- Busher, V., Aldairi, A. (2018). Synthesis and technical realization of control systems with discrete fractional integral-differentiating controllers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (94)), 63–71. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139892
- Chen, Y., Petras, I., Xue, D. (2009). Fractional order control – A tutorial. 2009 American Control Conference. doi: https://doi.org/10.1109/acc.2009.5160719
- Monje, C. A., Chen, Y., Vinagre, B., Xue, D., Feliu, V. (2010). Fractional order Systems and Controls: Fundamentals and Applications. Advances in Industrial Control. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-84996-335-0
- Podlubny, I. (1994). Fractional-order systems and fractional-order controllers. Slovak Acad. Sci.
- Luo, Y., Chen, Y. Q. (2009). Fractional-order [proportional derivative] controller for robust motion control: Tuning procedure and validation. 2009 American Control Conference. doi: https://doi.org/10.1109/acc.2009.5160284
- Čech, M., Schlegel, M. (2006). The fractional-order PID controller outperforms the classical one. Process control 2006. Pardubice Technical University, 1–6.
- Serhiienko, S., Serhiienko, I. (2017). Performance enhancement of the relay automatic control system with a fractional-order controller. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248956
- Zagirnyak, M., Serhiienko, S., Serhiienko, I. (2017). Improvement of the qualitative characteristics of an automatic control system with a fractional-order PID-controller. 2017 18th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). doi: https://doi.org/10.1109/cpee.2017.8093062
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Valerii Tytiuk, Oleksii Chornyi, Mila Baranovskaya, Serhii Serhiienko, Iurii Zachepa, Leonid Tsvirkun, Vitaliy Kuznetsov, Nikolay Tryputen
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.
