СИНТЕЗ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ МЕТОДОМ N–i ПЕРЕМИКАНЬ ПРИ УТОЧНЕНОМУ ПРОГНОЗУВАННІ РИВКА
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(48)2023.280781Ключові слова:
релейна система керування, метод N–i перемикань, перехідний процес, оптимальність за швидкодієюАнотація
Актуальність роботи зумовлена необхідністю адаптації методів теорії оптимального керування до сучасних технічних можливостей. Складність варіаційних методів призвела до створення альтернативних засобів оптимізації, до яких належить метод N–i перемикань. Він відрізняється граничною простотою, проте узагальнення математичного апарату на довільний порядок здійснюється на основі спрощувальних допущень, що знижує ефективність методу стосовно систем низького порядку.
Метою цього дослідження є удосконалення математичного апарату методу N–i перемикань за рахунок наближення налаштувань регуляторів до оптимальних на основі уточненого розрахунку прогнозованої траєкторії перехідного процесу.
Для досягнення поставленої мети у роботі розв'язано такі задачі: здійснено побудову фрагмента перехідної траєкторії з урахуванням дії внутрішніх зворотних зв'язків електромеханічної системи; для деталізації діаграми перехідного процесу, яка має форму криволінійної трапеції, використано прямокутну діаграму, еквівалентну за величиною першого інтеграла за часом; визначено середнє значення ривка на інтервалі сталості напруги силового перетворювача і на цій основі визначено модифіковане значення коефіцієнта зворотного зв'язку релейного регулятора швидкості; проведено порівняльне дослідження систем керування електроприводом з базовими та модифікованими налаштуваннями, що підтвердило ефективність запропонованого рішення.
Результатом роботи є доповнення до математичного апарату методу N–i перемикань, орієнтоване на оптимізацію систем другого порядку. Його реалізація не вимагає залучення великих додаткових ресурсів та забезпечує покращення якості перехідних процесів. Перспективним напрямом продовження цього дослідження є інтеграція запропонованої методики до адаптивних алгоритмів налаштування релейних систем оптимального керування.
Посилання
Crowder, R. (2019). Electric Drives and Electromechanical Systems: Applications and Control. Butterworth-Heinemann.
Yamaguchi, T., Hirata, M., Pang, JCK. (2017). High-speed precision motion control. CRC press.
Waschl, H., Kolmanovsky, I., Steinbuch., M. Re, L. (2014). Optimization and Optimal Control in Automotive Systems. Springer.
Blondin, M., Pardalos, P., Sanchis, J. (2019). Computational Intelligence and Optimization Methods for Control Engineering. Springer.
Blondin, M. (2021). Controller Tuning Optimization Methods for Multi-Constraints and Nonlinear Systems. Springer.
Sadovoy, O.V., Derets, O.L. (2014). Spetsialni pytannya matematychnoho opysu i modelyuvan-nya dynamiky skladnykh system [Special issues of mathematical description and modeling of the dynamics of complex systems]. Dniprodzerzhynsk: DDTU [in Ukrainian].
Utkin, V., Poznyak, A., Orlov, Y., Polyakov, A. (2020). Road Map for Sliding Mode Control Design, Springer Nature, Switzerland.
Shtessel, Y., Edwards, C., Fridman, L., Levant, A. (2014). Sliding Mode Control and Observa-tion. Control Engineering. Birkhäuser, New York.
Derets, O.L., Sadovoy, O.V. (2021) Metod N–i peremykan u zadachakh optymizatsiyi za shvyd-kodiyeyu [N–i switching method in speed optimization tasks]. Kamyanske: DSTU [in Ukrai-nian].
Derets, O., Derets, H. (2020). Adaptive Algorithm for optimization in Speed of Third Order Sliding Mode Control Systems. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), 1–4.
Derets, O., Sadovoi, O., Derets, H. (2021). Performance Optimization Algorithm for Electric Drive Control Systems Based on Acceleration Constraint. Proceedings of the 20th IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems MEES 2021, 1–4.
Derets, O., Sadovoy, O. (2017). Investigation of the third-order sliding mode control system with different structures of the control objects synthesized by the N–i switching method. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), 100–103.
Derets, O.L., Sadovoy, O.V., Derets, H.O. (2021). Doslidzhennya dynamichnykh rezhymiv optymizovanoyi za shvydkodiyeyu systemy keruvannya elektropryvodom v umovakh zminy rozrakhunkovoyi amplitudy napruhy [Study of dynamic modes of the speed-optimized electric drive control system under conditions of alter the design voltage amplitude]. Zbirnyk naukovykh prats DDTU – Collection of scientific works of DDTU, 2 (39), 65–73. Kamyanske: DDTU [in Ukrainian].
Derets, O. L., Sadovoy, O. V., Derets, H. O. (2021). Alhorytm syntezu kvazioptymalnykh za shvydkodiyeyu system tretioho poryadku iz aperiodychnym kovznym rezhymom [Algorithm for the synthesis of quasi-optimal third-order systems with aperiodic sliding mode]. Zbirnyk naukovykh prats DDTU – Collection of scientific works of DSTU, 1 (38), 48–56. Kamyanske: DDTU [in Ukrainian].
Derets, O., Sadovoi, O. (2020). Structural Synthesis of an Acceleration Observer with Sliding Mode Control for Precision Electric Drives. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), 1–4.
Crowder R. Electric Drives and Electromechanical Systems: Applications and Control. Butterworth-Heinemann, 2019. 307 pp.
Yamaguchi T., Hirata M., Pang JCK. High-speed precision motion control. CRC press, 2017. 324 рр.
Waschl H., Kolmanovsky I., Steinbuch M., Re L. Optimization and Optimal Control in Automotive Systems. Springer, 2014. 326 pp.
Blondin M., Pardalos P., Sanchis J. Computational Intelligence and Optimization Methods for Control Engineering. Springer, 2019. 355 pp.
Blondin M. Controller Tuning Optimization Methods for Multi-Constraints and Nonlinear Systems. Springer, 2021. 101 pp.
Садовой О. В., Дерець О. Л. Спеціальні питання математичного опису і моделювання ди-наміки складних систем. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2014. 206 с.
Utkin V., Poznyak A., Orlov Y., Polyakov A. Road Map for Sliding Mode Control Design. Springer Nature, Switzerland, 2020. 127 pp.
Shtessel Y., Edwards C., Fridman L., Levant A. Sliding Mode Control and Observation. Control Engineering. Birkhäuser, New York, 2014. 353 pp.
Дерець О. Л., Садовой О. В. Метод N–i перемикань у задачах оптимізації за швидкодією : монографія. Кам’янське : ДДТУ, 2021. 252 с.
Derets O., Derets H. Adaptive Algorithm for optimization in Speed of Third Order Sliding Mode Control Systems. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), 2020. P. 1–4.
Derets O., Sadovoi O., Derets H. Performance Optimization Algorithm for Electric Drive Con-trol Systems Based on Acceleration Constraint. Proceedings of the 20th IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems MEES 2021, 2021. P. 1–4.
Derets O., Sadovoy O. Investigation of the third-order sliding mode control system with differ-ent structures of the control objects synthesized by the N–i switching method. 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), 2017. P. 100–103.
Дерець О. Л., Садовой О. В., Дерець Г. О. Дослідження динамічних режимів оптимізованої за швидкодією системи керування електроприводом в умовах зміни розрахункової амплі-туди напруги. Збірник наукових праць ДДТУ. Кам’янське, 2021. Вип. 2 (39) С. 65–73.
Дерець О.Л., Садовой О.В., Дерець Г.О. Алгоритм синтезу квазіоптимальних за швидкоді-єю систем третього порядку із аперіодичним ковзним режимом. Збірник наукових праць ДДТУ. Кам’янське, 2021. Вип. 1 (38). С. 48–56.
Derets O., Sadovoi O. Structural Synthesis of an Acceleration Observer with Sliding Mode Control for Precision Electric Drives. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), 2020. P. 1–4.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
