Розробка методики синтезу електромеханічних систем з каскадним ввімкненням регуляторів дробового порядку та їх дослідження

Автор(и)

  • Bohdan Kopchak Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-2705-8240
  • Yaroslav Marushchak Жешівська політехніка вул. В. Поля, 2, м. Жешів, Польща, 35-959, Польща https://orcid.org/0000-0002-7901-3343
  • Andrii Kushnir Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007, Україна https://orcid.org/0000-0002-6946-8395

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177320

Ключові слова:

електромеханічна система, регулятори дробового порядку, синтез, передавальні функції дробового порядку

Анотація

Запропоновано підхід до синтезу контурів систем автоматичного керування на основі дробового характеристичного поліному, який дозволяє забезпечувати бажану якість перехідного процесу за умови реалізації певної структури дробового регулятора, яка залежить від передавальної функції об’єкта керування. Застосування дробових бажаних форм розширює гамму можливих налаштувань регуляторів дробового порядку при синтезі контурів електромеханічних систем, забезпечує кращу якість перехідних процесів, порівняно з регуляторами цілого порядку, і тим самим підвищує ефективність синтезованих систем. На основі отриманих результатів досліджень для налагодження контурів електромеханічних систем можна рекомендувати запропоновані дробові бажані форми, як такі, що задовольняють бажані вимоги до систем керування електромеханічних систем. Побудова електромеханічних систем за принципом керування з послідовною корекцією має суттєву перевагу над іншими системами, завдяки простоті налаштування кожного з контурів, а також можливості реалізації обмеження координат регулювання. Розроблена методика структурно-параметричного синтезу регуляторів дробового порядку за умови їх каскадного ввімкнення в багатоконтурних електромеханічних системах та наведено алгоритм синтезу регуляторів дробового порядку відповідних контурів регулювання. Проведено синтез електромеханічної системи з каскадним ввімкненням регуляторів шляхом застосування удосконаленого методу узагальненого характеристичного полінома для вибору структури і параметрів регуляторів дробового порядку та застосування бажаної форми дробового порядку. Як приклад, розглянуто двоконтурну систему підпорядкованого регулювання, де об’єктом регулювання є електропривод «тиристорний перетворювач – двигун». Досліджено вплив синтезованих регуляторів дробового порядку на динамічні властивості електромеханічної системи «тиристорний перетворювач – двигун». Проведені дослідження показали можливість реалізації каскадно ввімкнених регуляторів для електромеханічних систем, де поєднуються контури з передавальними функціями цілого і дробового порядку, а також систем з контурами тільки дробового порядку

Біографії авторів

Bohdan Kopchak, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра електромехатроніки та компʼютеризованих електромеханічних систем

Yaroslav Marushchak, Жешівська політехніка вул. В. Поля, 2, м. Жешів, Польща, 35-959

Доктор технічних наук, професор

Кафедра основ електротехніки та інформатики

Andrii Kushnir, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності вул. Клепарівська, 35, м. Львів, Україна, 79007

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики

Посилання

  1. Setiawan, I., Facta, M., Priyadi, A., Purnomo, M. (2017). Investigation of symmetrical optimum PI controller based on plant and feedback linearization in grid-tie inverter systems. International Journal of Renewable Energy Research, 7 (3), 1228–1234.
  2. Barbosa, A., Junior, G., Barros, P. (2014). Symmetrical optimum based PI control redesign. In Proc. of the IEEE Conference on Control Applications (CCA 2014), 1143–1149.
  3. Marushchak, Y. Y., Kopchak, B. (2014). Fractional standard forms for synthesis of electromechanical systems. Elektrotekhnichni ta kompiuterni systemy, 15 (91), 57–60.
  4. Cirtoaje, V., Baiesu, A., Mihalache, S. (2009). Two controller design procedures using closed-loop pole placement technique. Control engineering and applied informatics, 11 (1), 34–42.
  5. Marushchak, Y., Kopchak, B. (2015). Synthesis of automatic control systems by using binomial and Butterworth standard fractional order forms. Computational problems of electrical engineering, 5 (2), 89–94.
  6. Lozynskyy, O., Lozynskyy, A., Kopchak, B., Paranchuk, Y., Kalenyuk, P., Marushchak, Y. (2017). Synthesis and research of electromechanical systems described by fractional order transfer functions. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248877
  7. Lino, P., Maione, G., Salvatore, N., Stasi, S. (2016). Fractional-order PI control of PMSM drives in nested loops. International Conference on Fractional Differentiation and its Applications. Novi Sad, 333–342.
  8. Zheng, W., Wang, X., Pi, Y. (2015). Study of the fractional order proportional integral controller for PMSM based on differential evolution algorithm. 2015 IEEE Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC). doi: https://doi.org/10.1109/iaeac.2015.7428547
  9. Ruszewski, A., Sobolewski, A. (2013). Position control of DC motor using fractional order controller. Archives of Electrical Engineering, 62 (3), 505–516. doi: https://doi.org/10.2478/aee-2013-0041
  10. Leuzzi, R., Lino, P., Maione, G., Stasi, S., Padula, F., Visioli, A. (2014). Combined fractional feedback-feedforward controller design for electrical drives. ICFDA’14 International Conference on Fractional Differentiation and Its Applications 2014. doi: https://doi.org/10.1109/icfda.2014.6967380
  11. Bendjedia, M., Tehrani, K. A., Azzouz, Y. (2014). Design of RST and Fractional order PID controllers for an Induction motor drive for Electric Vehicle Application. 7th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2014). doi: https://doi.org/10.1049/cp.2014.0445
  12. Xue, D., Zhao, C., Chen, Y. (2006). Fractional order PID control of a DC-motor with elastic shaft: a case study. 2006 American Control Conference. doi: https://doi.org/10.1109/acc.2006.1657207
  13. Сopot, C., Muresan, C., Keyser, R. (2013). Speed and position control of a DC motor using fractional order PI-PD control. 3rd International Conference on Fractional Signals and Systems – FSS 2013. Ghent.
  14. Petras, I. (2009). Fractional-order feedback control of a DC motor. Journal of Electrical Engineering, 60 (3), 117–128.
  15. Ahuja, A., Aggarwal, S. (2014). Design of fractional order PID controller for DC motor using evolutionary optimization techniques. WSEAS Transactions on systems and control, 9, 171–182.
  16. Ahuja, A., Tandon, B. (2014). Design of Fractional Order PID controller for dc motor using Genetic Algorithm. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering, 12 (12). doi: https://doi.org/10.11591/telkomnika.v12i12.6470
  17. Vasil'ev, V. V., Simak, L. A. (2008). Drobnoe ischislenie i approksimatsionnye metody v modelirovanii dinamicheskih sistem. Kyiv: NAN Ukrainy, 256.
  18. Marushchak, Ya. Yu., Kopchak, B. L., Kopchak, L. S. (2013). Rehuliatory drobovoho poriadku v systemakh pidporiadkovanoho rehuliuvannia napruhy avtonomnoho asynkhronnoho heneratora. Visn. Nats. un-tu “Lvivska politekhnika”. Seriya: Elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy, 763, 76–80.
  19. Dzieliński, A., Sierociuk, D., Sarwas, G. (2010). Some applications of fractional order calculus. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 58 (4). doi: https://doi.org/10.2478/v10175-010-0059-6
  20. Calderon, A. J., Vinagre, B. M., Feliu, V. (2003). Fractional sliding mode control of a DC-DC buck converter with application to DC motor drives. In Proc. of the 11th International Conference on Advanced Robotics (ICAR 2003), 252–257.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-10-18

Як цитувати

Kopchak, B., Marushchak, Y., & Kushnir, A. (2019). Розробка методики синтезу електромеханічних систем з каскадним ввімкненням регуляторів дробового порядку та їх дослідження. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (101), 65–71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177320

Номер

Том 5 № 2 (101) (2019): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Bohdan Kopchak, Yaroslav Marushchak, Andrii Kushnir

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.