Синтез двомасових електромеханічних систем з каскадним ввімкненням регуляторів дробового порядку

Автор(и)

  • Богдан Любомирович Копчак Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-2705-8240
  • Андрій Петрович Кушнір Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0002-6946-8395
  • Інна Анатоліївна Оношко Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0001-5793-1680
  • Сергій Ярославович Вовк Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Україна https://orcid.org/0000-0001-5278-3754

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.293206

Ключові слова:

двомасова електромеханічна система, регулятори дробового порядку, пожежний автопідіймач

Анотація

Об’єктом проведених досліджень є двомасові електромеханічні системи, які широко застосовуються в промисловості. В роботі вирішувалася проблема вдосконалення синтезу регуляторів для таких систем з метою його спрощення та покращення якості перехідних процесів. Традиційно синтез контурів систем автоматичного керування таких систем здійснювався за використання цілочисельних регуляторів та стандартних форм. Проте результатом такого підходу були синтезовані складні цілочисельні регулятори які важко реалізувати. Для вирішення цієї проблеми запропоновано оригінальний підхід до синтезу контурів систем автоматичного керування на основі дробового характеристичного поліному. Дробовий характеристичний поліном дозволяє під час синтезу забезпечувати бажану якість перехідного процесу у випадку реалізації визначеної структури дробового регулятора. Розроблена нова методика структурно-параметричного синтезу регуляторів дробового порядку для випадку їх каскадного ввімкнення в багатоконтурних двомасових електромеханічних система. Також наведено розроблений алгоритм синтезу регуляторів дробового порядку для відповідних контурів регулювання. Це дало змогу здійснити структурно-параметричний синтез регуляторів дробового порядку для двомасової електромеханічної системи з каскадним ввімкненням регуляторів. Такий підхід забезпечує кращу якість перехідних процесів, порівняно з класичними регуляторами цілого порядку, спрощує синтез і тим самим підвищує якість синтезованих таким чином систем. Досліджено вплив синтезованих запропонованим підходом регуляторів дробового порядку на динамічні властивості двомасової системи «тиристорний перетворювач – двигун». Результати досліджень продемонстрували можливість практичного застосування розрахованих за використання запропонованої методики дробових регуляторів для синтезу систем автоматичного керування двомасових електромеханічних систем в промисловості

Біографії авторів

Богдан Любомирович Копчак, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електромехатроніки та компʼютеризованих

Андрій Петрович Кушнір, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики

Інна Анатоліївна Оношко, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики

Сергій Ярославович Вовк, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики

Посилання

  1. Rusek, A., Shchur, I., Lis, M., Klatow, K., Gastolek, A., Sosnowski, J. (2015). Mathematical model for analysis of dynamical states of a drive system containing rolling mill and roller table including the selected parameters of a rolling process. 2015 16th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). doi: https://doi.org/10.1109/epe.2015.7161122
  2. Kuznetsov, B., Bovdui, I., Nikitina, T., Kolomiets, V., Kobylianskyi, B. (2020). Multiobjective Parametric Synthesis of Robust Control by Rolling Mills Main Electric Drives. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240860
  3. Pan, Z., Feng, Y., Bu, F., Zhang, D., Lu, Y., Yang, Z. (2020). Anti-Impact Strategy of PMSM-Based Tension Control System for Flexible Rope Applications. 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). doi: https://doi.org/10.1109/icepds47235.2020.9249359
  4. Ramirez A., G., Valenzuela, M. A., Pittman, S., Lorenz, R. D. (2019). Modeling and Evaluation of Paper Machine Coater Sections Part 1: 1-Coater Section and Tension Setpoints. IEEE Transactions on Industry Applications, 55 (2), 2144–2154. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2018.2878689
  5. Marushchak, Ya. Yu. (2005). Syntez elektromekhanichnykh system z poslidovnym ta paralelnym korehuvanniam. Lviv: NU LP, 208.
  6. Kopchak, B., Marushchak, Y., Kushnir, A. (2019). Devising a procedure for the synthesis of electromechanical systems with cascade-enabled fractional-order controllers and their study. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (2 (101)), 65–71. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177320
  7. Kopchak, B., Kushnir, A., Kravets, I. (2018). Synthesis of fractional order controllers for multi-lupp control structure of fire lift basket turning. Fire Safety, 33, 65–72. doi: https://doi.org/10.32447/20786662.33.2018.09
  8. Lozynskyy, A., Chaban, A., Perzyński, T., Szafraniec, A., Kasha, L. (2021). Application of Fractional-Order Calculus to Improve the Mathematical Model of a Two-Mass System with a Long Shaft. Energies, 14 (7), 1854. doi: https://doi.org/10.3390/en14071854
  9. Arya, P. P., Chakrabarty, S. (2020). A Robust Internal Model-Based Fractional Order Controller for Fractional Order Plus Time Delay Processes. IEEE Control Systems Letters, 4 (4), 862–867. doi: https://doi.org/10.1109/lcsys.2020.2994606
  10. Yumuk, E., Güzelkaya, M., Eksin, İ. (2020). Optimal fractional‐order controller design using direct synthesis method. IET Control Theory & Applications, 14 (18), 2960–2967. doi: https://doi.org/10.1049/iet-cta.2020.0596
  11. Xu, S., Sun, G., Cheng, Z. (2017). Fractional order modeling and residual vibration suppression for flexible two-mass system. 2017 29th Chinese Control And Decision Conference (CCDC). doi: https://doi.org/10.1109/ccdc.2017.7979140
  12. Lozynskyy, A., Lozynskyy, O., Kasha, L., Holovach, I. (2020). Analysis Of Fractional Derivatives And Integrals Application with Caputo-Fabrizio Operator In Electromechanical Systems. 2020 IEEE 21st International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). doi: https://doi.org/10.1109/cpee50798.2020.9238749
  13. Erenturk, K. (2013). Fractional-Order PIλDμ and Active Disturbance Rejection Control of Nonlinear Two-Mass Drive System. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60 (9), 3806–3813. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2012.2207660
  14. Pradeep, M., Sharmila, B., Devasena, D., Srinivasan, K. (2018). PID and PIλDμ Controller Implementation for Speed Control Analysis of Two Mass Drive System. 2018 International Conference on Communication and Signal Processing (ICCSP). doi: https://doi.org/10.1109/iccsp.2018.8524203
  15. 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
  16. 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 Proceedings of ICAR 2003 The 11th International Conference on Advanced Robotics, 252–257. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Antonio-Calderon-4/publication/228914186_Fractional_sliding_mode_control_of_a_DC-DC_buck_converter_with_application_to_DC_motor_drives/links/53f1d6540cf2711e0c4606de/Fractional-sliding-mode-control-of-a-DC-DC-buck-converter-with-application-to-DC-motor-drives.pdf
  17. Kopchak, B. (2016). Development of fractional order differential-integral controller by using Oustaloup transformation. 2016 XII International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH). doi: https://doi.org/10.1109/memstech.2016.7507521
Синтез двомасових електромеханічних систем з каскадним ввімкненням регуляторів дробового порядку

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-29

Як цитувати

Копчак, Б. Л., Кушнір, А. П., Оношко, І. А., & Вовк, С. Я. (2023). Синтез двомасових електромеханічних систем з каскадним ввімкненням регуляторів дробового порядку. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (126), 26–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.293206

Номер

Том 6 № 5 (126) (2023): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Bohdan Kopchak, Andrii Kushnir, Inna Onoshko, Sergiy Vovk

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.