Аналіз та синтез електромеханічних систем зі спостерігачами стану

7. Розроблені методики синтезу систем керування швидкістю ДЕМО і спостерігачів стану, необхідних для їхньої реалізації, відрізняються від існуючих методик урахуванням поведінки не тільки пружного, але й електромагнітного моменту двигуна при відпрацюванні керуючого впливу та при накиді навантаження, а також урахуванням інерційності контуру струму при його наявності. Теоретично обґрунтована спрощена дискретна модель ДЕМО дозволяє синтезувати цифрові МР і СС з урахуванням досвіду проектування відповідних аналогових пристроїв.

8. Розроблена методика програмної реалізації та налаштування цифрових СС в середовищі ОСРЧ QNX + Matlab + Simulink + RTW +QNX Target + C відрізняється простотою, наочністю та наявністю багатьох сервісних функцій.

9. Основні теоретичні положення підтверджено результатами математичного моделювання та експериментальних досліджень. Виконано упровадження розроблених електромеханічних систем у промисловість на натискних гвинтах стану 950/900 Донецького металургійного заводу та слябінга 1500 ВАТ "Запоріжсталь" і на головних приводах блюмінгів 1350 ВАТ "Криворіжсталь" та 1100 Єнакіївського металургійного заводу. методики аналізу та синтезу запропонованих систем використовуються інженерно-технічним персоналом ДПНУ-414 та ВТП ВО "Укрчорметавтоматика" при модернізації систем електроприводу на металургійних підприємствах.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ВІДОБРАЖЕНО В НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Толочко О.І. Аналіз та синтез електромеханічних систем зі спостерігачами стану. - Донецьк: НОРД-ПРЕС, 2004. - 298 с.

2. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Федоряк Р.В. Оптимизация двухмассовых систем регулирования скорости с комбинированным управлением по задающему воздействию // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Спец. выпуск. - С. 40-41. Здобувачу належить ідея синтезу системи керування ДЕМО, згідно з якою спочатку обираються параметри регулятора швидкості та корегувальних зворотних зв'язків з умов модульного оптимуму, складених для передавальної функції за збуренням, а потім - коефіцієнти паралельних корегувальних зв'язків за похідними від керуючого сигналу з умов МО, складених для передавальної функції за керуванням.

3. Толочко О.И., Федоряк Р.В. Трехконтурная система подчиненного регулирования скорости двухмассового электромеханического объекта // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут) - Кременчуг: КГПИ. - 1998. - №2 - С. 48-50. Здобувачу належить ідея компенсації сталої часу пружних коливань ДЕМО за рахунок створення контуру регулювання пружно-в'язкого моменту.

4. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Анализ и синтез модальных систем, замкнутых через наблюдатель состояния полного порядка // Праці Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 1999. - Вип. 4. - С. 46-51. Здобувачу належить ідея отримання передавальних функцій СМК зі СС усього ОР в каналі зворотного зв'язку за допомогою математичного апарату клітинних матриць та виконання структурного перетворення досліджуваних систем до послідовно-паралельного з'єднання СС та СМК, замкненої за власними координатами.

5. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Воронцов Д.В., Коломиец С.В. Упрощенный наблюдатель состояния систем подчиненного регулирования постоянного тока // Праці Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 1999. - Вип. 4. - С. 36-41.

Здобувачу належить ідея переносу точки знімання сигналу оцінки динамічного моменту з виходу коливальної ланки, що моделює замкнений контур струму, на вихід встановленого за ним суматора.

6. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Анализ систем модального управления с наблюдателем состояния полного порядка общего вида // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 61. - С. 63-67. Здобувачу належить ідея отримання передавальних функцій СМК зі СС частини ОР в каналі зворотного зв'язку за допомогою математичного апарату клітинних матриць та виконання структурного перетворення досліджуваних систем до послідовно-паралельного з'єднання СС та СМК, замкненої за власними координатами.

7. Толочко О.И., Федоряк Р.В., Тищенко А.А. Практическая реализация цифровых наблюдателей состояния с использованием системы МАТLАВ // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: ДонНТУ. - 1999. - Вип. 12. - С. 105-110. Здобувачу належить ідея використання "майстерні реального часу" пакета МАТLАВ для програмної реалізації цифрових спостерігачів стану.

8. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Анализ линейных систем с наблюдателями состояния // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 113. - С. 78-82. Здобувачу належить ідея отримання передавальних функцій лінійних САК загального вигляду зі СС в каналі зворотного зв'язку за допомогою математичного апарату клітинних матриць та виконання структурного перетворення досліджуваних систем до послідовно-паралельного з'єднання СС та системи керування, замкненої за власними координатами.

9. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Анализ систем модального управления с редуцированным наблюдателем состояния // Оптимизация производственных процессов (Севастопольський державний технічний університет). - Севастополь: СевДТУ. - 2000. - №3. - С. 63-66. Здобувачу належить ідея отримання передавальних функцій СМК з редукованими СС в каналі зворотного зв'язку за допомогою математичного апарату клітинних матриць та виконання структурного перетворення досліджуваних систем до послідовно-паралельного з'єднання СС та СМК, замкненої за власними координатами.

10. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Губарь Ю.В., Федоряк Р.В. Конструирование передаточных функций линейных САУ из условий модульного оптимума // Праці Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2000. - Вип. 17. - С. 24-30. Здобувачу належить ідея розповсюдження спрощених умов модульного оптимуму, що приводять до вибору параметрів систем підпорядкованого регулювання методом подвійних пропорцій, на синтез СМК, а також доказ того, що коефіцієнти полінома Баттерворта можна отримати з рівнянь модульного оптимуму, складених для передавальної функції довільного порядку без нулів.

11. Толочко О.И., Максаев П.А., Мариничев В.Ю. Системы двухзонного регулирования скорости с наблюдателями состояния // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут). - Кременчук: КДПУ. - 2000. - № 1/2000(8). - С. 53-56.

Здобувачем запропонована структурна схема СС для відновлення потоку збудження двигуна постійного струму, з урахуванням нелінійності характеристики намагнічування та впливу вихрових струмів.

12. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Костенко В.И. Обеспечение желаемого распределения полюсов в цифровой САУ с наблюдателями состояния, воздействующими на идентифицируемую часть объекта регулирования // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2001. - Вип. 10 - С. 71-73. Здобувачу належить ідея уточнення теореми розділення у цифрових лінійних системах автоматичного керування загального вигляду зі спостерігачами стану, у яких зворотні зв'язки за деякими з відновлених сигналів заведено в систему праворуч від точки знімання керуючого сигналу СС.

13. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Мариничев В.Ю., Никорюк Н.С., Розкаряка П.И. Система подчиненного регулирования скорости с обратной связью по оценке динамического тока // Праці Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2001. - Вип. 28. - С. 18-26. Здобувачу належить ідея переносу точки знімання сигналу оцінки динамічного струму двигуна з виходу аперіодичної ланки, що моделює якірне коло системи ТП-Д, на вихід установленого за нею суматора.

14. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Мариничев В.Ю., Розкаряка П.И. Система подчиненного регулирования скорости с наблюдателем динамического и статического токов первого порядка // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ. - 2001. - № 1/2001(10). - С. 103-109. Здобувачем запропоновано структуру спостерігача стану першого порядку та виконано порівняльний аналіз системи підпорядкованого керування, замкненої за оцінкою динамічного струму, та системи, у якій динамічний струм визначається реальним диференціюванням швидкості.

15. Коцегуб П.Х., Губарь Ю.В., Толочко О.И., Мариничев В.Ю. Цифровые наблюдатели состояния для систем с прямым цифровым управлением // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ. - 2002. - Вип. 1(12). - С. 18-21. Здобувачу належить постановка задачі синтезу цифрових спостерігачів стану, що відновлюють динамічну та статичну складові струму якоря, з використанням ідей, покладених в основу синтезу відповідних аналогових пристроїв.

16. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Федоряк Р.В. Практическая реализация цифровых САУ в среде пакета Матлаб с использованием платформы реального времени "QNХ ТАRGЕТ" // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2002. - Т.1, вип. 12. - С. 98-101. Здобувачу належить ідея використання "майстерні реального часу" системи МАТLАВ для програмної реалізації цифрових спостерігачів стану та методика налаштовування СС.

17. Толочко О.І. Підготовка до автоматизованого синтезу систем модального управління з зовнішнім інтегральним регулятором вихідної координати // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2002. - Т.2, вип. 12, - С. 386-388.

18. Толочко О.І., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Дослідження впливу середньогеометрічного кореня характеристичного полінома на властивості системи модального керування двомасовим електромеханічним об'єктом // Праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2002. - Вип. 41. - С. 146-155. Здобувачем виведено формули для розрахунку значень СГК характеристичного полінома, що забезпечують бажану величину першого стрибка електромагнітного моменту в пуско-гальмувальних режимах і незалежність статичного падіння швидкості при накиді навантаження від коефіцієнта співвідношення мас, та розроблені програми для автоматизованого синтезу системи модального керування ДЕМО.

19. Толочко О.И. Формирование стандартных дискретных полиномов // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету - Кременчук: КДПУ. - 2003. - Т.1, №2(19). - С. 30-33.

20. Толочко О.И. Применение метода стандартных полиномов при синтезе систем подчиненного регулирования // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - Луганськ, 2003. - №4 (62). - С. 114-120.

21. Толочко О.И. Конструирование передаточных функций по заданному перерегулированию с учетом характера затухания переходных процессов // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2003. - Т.2, вип. 10. - С. 315-319.

22. Толочко О.І., Пісковатська О.В., Кудокоцев С.М. Системи непрямого регулювання швидкості зі спостерігачами стану // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2003. - Вип. 67. - С. 168-173. Здобувачу належить постановка задачі синтезу спостерігачів стану, що відновлюють швидкість двигуна та ідея компенсації помилок оцінювання швидкості запропонованими пристроями спостереження при накиді навантаження.

23. Костенко В.И., Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Федоряк Р.В. Дискретная модель двухмассового электромеханического объекта // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2003. - Т.1, вип. 10. - С. 44-46. Здобувачем запропонована ідея спрощення дискретної моделі двомасового електромеханічного об'єкта.

24. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Федоряк Р.В. Параметрический синтез цифровой системы модального управления двухмассовым электромеханическим объектом // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". - Харків: НТУ ХПІ. - 2003. - Т.1, вип. 10. - С. 97-100. Здобувачем запропоновано методику автоматизованого параметричного синтезу цифрових СС, в яких корегувальні зв'язки за помилкою оцінювання вихідної координати впливають не на один, а на декілька блоків запізнення, та виведені формули розрахунку коефіцієнтів цифрових СС для ДЕМО.

25. Толочко О.І. Синтез поліномів дії з умов модульного оптимуму для систем з деякими стандартними формами характеристичних поліномів // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2004. - №1 (52). - С. 135-139.

26. Толочко О.И., Коцегуб П.Х., Розкаряка П.И. Система позиционного электропривода с комбинированным управлением по задающему и возмущающему воздействиям // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ. - 2004. - № 3(26). - С. 14-17. Здобувачу належить ідея застосування у системах позиційного електроприводу комбінованого керування як за задавальною дією, так і за збуренням, ідентифікацію якого виконує спостерігач стану; здобувачем запропоновано також методику параметричного синтезу системи з умов відсутності перерегулювання за струмом у пуско-гальмувальних режимах.

27. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Федоряк Р.В. Синтез цифрового регулятора состояния двухмассового электромеханического объекта // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - Луганськ, 2004. - №2 (72). - С. 111-119. Здобувачем розв'язано рівняння оптимізації.

28. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Губарь Ю.В., Светличньй А.В. Система позиционного электропривода с задатчиком положения // Изв. вузов. Электромеханика. - 1982. - №3. - С. 331-337. Здобувачем створено та налаштовано аналогову модель запропонованої системи.

29. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Губарь Ю.В. Выбор параметров цифроаналоговой системы позиционного электропривода с задатчиком положения по модульному оптимуму // Изв. вузов. Электромеханика. - 1983. - №7. - С. 102-107. Здобувачем розроблено методику розрахунку параметрів досліджуваної системи регулювання положення з умов модульного оптимуму.

30. Коцегуб П.Х., Губарь Ю.В., Толочко О.И., Иванченко Ю.В. Реализация и исследование микропроцессорной системы позиционного электропривода с задатчиком положения // Изв. вузов. Электромеханика. - 1988. - №2. С. 88-93. Здобувач приймав участь у створенні мікропроцесорної системи та у її дослідженні.

31. Коцегуб П.Х., Баринберг В.А., Толочко О.И., Федоряк Р.В. Оптимизация двухмассовых систем регулирования скорости // Известия вузов. Электромеханика. - 1998. - №4. - С. 54-57. Здобувачем знайдено чисельні розв'язки систем нелінійних рівнянь оптимізації та побудовано узагальнені графіки, рекомендовані для використання при розрахунку параметрів системи керування ДЕМО у разі врахування інерційності контуру струму.

32. Коцегуб П.Х., Толочко О.И., Губарь В.Ю., Мариничев В.Ю. Сравнительный анализ астатических цифровых систем управления приводами постоянного тока с наблюдателями состояния // Электротехника. - Москва, 2003. - № 3. - С. 44-47. Здобувачем виконано порівняльний аналіз астатичних систем з прямим цифровим керуванням приводами постійного струму при накиді навантаження.

33. Коцегуб П.Х., Толочко О.И. Анализ динамических свойств цифровой системы регулирования скорости с комбинированным управлением по идентифицированному возмущению // Электротехника. - Москва, 2004. - № 6. - С. 20-22. Здобувачу належить аналіз способів зниження перерегулювання за струмом якоря при накиді навантаження.

34. Коцегуб П.Х., Губарь Ю.В., Толочко О.И., Иванченко Ю.В. Микропроцессорная система позиционного электропривода с комбинированным управлением // Автоматизация электроприводов на базе микропроцессорных средств: Сб. науч. трудов. - Москва: МЭИ, 1986. - №100. - С. 58-64. Здобувачу належить алгоритм роботи цифрового задавача положення.

35. Устройство для управления электроприводом постоянного тока: А.с. 936320 СССР, МКИ Н 02 Р 5/06 / П.Х. Коцегуб, А.В. Светличный, О.И. Толочко. - №2997672/24-07; Заявлено 29.10.80; Опубл. 15.06.82, Бюл. №22. - З с. Здобувачу належить ідея компенсації впливу інерційності зворотного зв'язку за швидкістю за допомогою додаткового від'ємного зворотного зв'язку за оцінкою динамічного струму.

36. Фильтр для систем автоматического регулирования: А.с. 840789 СССР, МКИ G 05 В 5/01/ П.Х. Коцегуб, О.И. Толочко. - №2826392/18-24; Заявлено 20.09.79; Опубл. 23.06.81, Бюл. №23. - 3 с. Здобувачем виведено рівняння статичної характеристики нелінійного елемента запропонованого фільтра і виконано порівняння предмету винаходу з аналогами та прототипом.

37. Система управления положением: А.с. 1513415 СССР, МКИ G 05 В 11/01, G 05 В 3/12/ О.И. Толочко, П.Х. Коцегуб, Ю.В. Губарь, В.А. Столба. - №4327001/24-24; Заявлено 27.07.89; Опубл. 07.10.89, Бюл. №37. - 6 с.

Здобувачем запропонована ідея переводу інтеграторів задавача положення з режиму інтегрування вхідних сигналів у режим запам'ятання вихідних сигналів при виникненні ситуації струмообмеження.

38. Толочко О.И., Федоряк Р.В. Автоматизация синтеза регуляторов и наблюдателей состояния в среде пакета MATLAB // Труды всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" - М.: ИПУ РАН, 2002. - С. 482-496. Здобувач виконав постановку задачі автоматизованого синтезу та прийняв безпосередню участь у розробці відповідного програмного забезпечення.

АНОТАЦІЇ

Толочко О.І. Аналіз та синтез електромеханічних систем зі спостерігачами стану. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси і системи. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2004.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-технічної проблеми підвищення якості керування електромеханічними системами в умовах неповної інформації про об'єкт регулювання. Вирішення проблеми одержано шляхом розвитку теоретичних положень аналізу та синтезу систем електропривода зі спостерігачами стану з урахуванням дії на ідентифіковану частину об'єкта регулювання невимірних збурень.

Виконано спрощення структурних схем систем автоматичного керування зі спостерігачами стану в загальному вигляді, уточнено теорему розподілу і методику синтезу СС для випадку, коли зворотний зв'язок за оцінкою деякої координати діє на ідентифіковану частину об'єкту регулювання. Розроблено спрощену методику структурного синтезу редукованих СС, запропоновано нові розподіли полюсів та нулів, удосконалено методику синтезу систем підпорядкованого регулювання методом характеристичних співвідношень, розроблено методику та програмне забезпечення для автоматизації синтезу модальних регуляторів і спостерігачів стану.

Розроблено аналогові та цифрові спостерігачі стану, що відновлюють динамічний та статичний моменти двигуна без додаткового інтегратора, розроблено методики синтезу систем керування двомасовими електромеханічними системами та спостерігачів стану, необхідних для їхньої реалізації. Узагальнено результати експериментальних досліджень і упровадження у промисловість запропонованих систем електроприводу та методик аналізу, синтезу і налаштування цих систем.

Ключові слова: електромеханічні системи, регульований електропривод, системи керування, поліноміальний синтез, спостерігачі стану, ідентифікація, автоматизація.

Толочко О.И. Анализ и синтез электромеханических систем с наблюдателями состояния. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2004.

Диссертация посвящена решению научно-технической проблемы повышения качества управления электромеханическими системами в условиях неполной информации об объекте регулирования (ОР). Решение, полученное путем развития теоретических положений анализа и синтеза САУ с наблюдателями состояния (НС) при учете действия на ОР неизмеряемых возмущений, позволило разработать и применить на практике высокоэффективные электромеханические системы с управлением по отклонению и с комбинированным управлением как по задающему воздействию, так и по идентифицированному при помощи НС статическому моменту, отличающиеся повышенными быстродействием и точностью регулирования.

Выполнены преобразования матричных структурные схемы САУ с НС в канале обратной связи в структурные схемы с последовательно-параллельным соединением этих элементов. Выведены выражения для матричных передаточных функций таких САУ по управляющему и возмущающему воздействиям. Установлено, что полюсы САУ с наблюдателем состояния, воздействующим на идентифицируемую часть объекта регулирования, состоят из полюсов системы, замкнутой по собственным координатам, и полюсов некоторого фиктивного наблюдающего устройства, получаемого из действительного НС после отбрасывания в его модели тех связей, которые в объекте заменяются связями по оценкам соответствующих сигналов. Это положение, являющееся уточнением теоремы разделения для описанного способа включения НС в систему управления, позволяет обеспечить желаемое распределение полюсов в рассматриваемых САУ.

Разработана упрощенная методика синтеза редуцированных НС по структурной схеме объекта регулирования, не требующая математического описания объекта в матричной форме и отличающаяся от известных методик тем, что структура наблюдателя не утрачивает сходства со структурой идентифицируемого ОР.

Усовершенствована методика синтеза систем подчиненного регулирования методом стандартных полиномов, отличающаяся от существующих методик тем, что внутренние контуры регулирования в режимах ограничения координат имеют настройку, обеспечивающую желаемое поведение переходной функции этого контура, а при работе в линейном режиме - настройку, обеспечивающую желаемое поведение внешнего контура.

Предложены новые канонические распределения нулей и полюсов, замкнутых САУ, полученные методом двойных пропорций, из условий модульного оптимума и из условия обеспечения желаемого перерегулирования переходной функции с учетом характера ее затухания. Разработаны методические рекомендации и программное обеспечение для конструирования стандартных и предложенных в диссертации канонических форм характеристических полиномов и полиномов воздействия, а также их дискретных аппроксимаций.

Разработаны методические рекомендации и программное обеспечение для синтеза статических и астатических систем модального управления и наблюдателей состояния в численном виде и в аналитической форме в среде пакета MATLAB.

Разработаны аналоговые и цифровые НС, выполняющие идентификацию динамического и статического моментов, отличающиеся от известных наблюдателей отсутствием дополнительного интегратора, изменением точек съема восстанавливаемых сигналов и наличием узлов компенсации ошибок оценивания при набросе нагрузки. Их применение в системах регулирования скорости и положения позволяет добиться следующих результатов:

· ликвидировать или уменьшить статическое падение скорости при набросе нагрузки и ошибки позиционирования без усложнения структуры регулятора скорости за счет замены обратной связи по полному току якоря обратной связью по оценке его динамической составляющей или за счет использования принципа комбинированного управления по идентифицированному возмущению;

· избавиться от узла импульсной коррекции запаздывания в контуре тока системы с прямым цифровым управлением тиристорным преобразователя за счет замыкания этого контура по упрежденной на такт оценке динамического тока;

· повысить надежность систем регулирования скорости и положения за счет замены электромеханических датчиков скорости наблюдателями состояния;

· улучшить качество переходных процессов и точность регулирования скорости в двухзонных системах за счет замыкания контура возбуждения по оценке магнитного потока и компенсации влияния внутренней обратной связи по ЭДС двигателя при помощи положительной обратной связи по оценке ЭДС;

· снизить амплитуду пульсаций тока якоря без ухудшения статических и динамических свойств электропривода в системах с инерционной обратной связью по напряжению тахогенератора при помощи дополнительной обратной связи по идентифицированному динамическому моменту.

Разработаны методики синтеза систем управления скоростью двухмассовых электромеханических объектов (ДЭМО) и наблюдателей, необходимых для их реализации, отличающиеся от известных методик учетом поведения не только упругого, но и электромагнитного момента двигателя при отработке управляющего воздействия и при набросе нагрузки. Теоретически обоснована упрощенная дискретная модель ДЭМО, позволяющая синтезировать цифровые модальные регуляторы и НС с учетом опыта проектирования соответствующих аналоговых устройств.

Разработана методика программной реализации и отладки цифровых наблюдателей состояния в среде пакета Matlab с приложением для структурного моделирования Simulink и мастерской реального времени RTW под управлением операционной системы реального времени QNX.

Основные теоретические положения подтверждены результатами математического моделирования и экспериментальных исследований. Разработанные системы электропривода, методики их анализа и синтеза внедрены в промышленность.

Ключевые слова: электромеханические системы, регулируемый электропривод, системы управления, полиномиальный синтез, наблюдатели состояния, идентификация, автоматизация.

Tolochko O.I. Analysis and synthesis of electromechanical systems with state observers. - Manuscript.

Thesis for a Doctor's degree in Engineering Sciences by specialty 05.09.03 - Electrical Engineering Complexes and Systems. - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2004.

This thesis is dedicated to solving the scientific and technical problem of electromechanical systems control quality increasing under conditions of incomplete information about control plant. Problem's solution is acquired by development of theory for electric drives systems with state observers subject to influence of invariable disturbances on control plant's identifiable part.

The structural schemes simplification is fulfilled for automatic control systems with state observers (SO) in general, the theorem of arrangement and SO synthesis method is refined for the case, when estimated output's feedback acts on control plant's identifiable part. Simplified method of structural synthesis of reduced SO is developed, new zeros and poles placements are proposed, method of synthesis of subordinated control systems by characteristic relationships is improved, method and software for automation of state controllers and observers synthesis are developed.

An analogous and discrete state observer, which retrieves dynamic and static torque of the motor without the auxiliary integrator are worked out, methods of synthesis of double mass control systems and state observers, which are required for their realization, are developed. Results of experiments and introduction in industry of proposed electric drives systems and analysis, synthesis and adjusting methods are generalized.

Keywords: electromechanical systems, electric drive, control, polynomial synthesis, state observers, identification, automation.

Размещено на Allbest.ru