Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
2 results
Search Results
Item Аналіз і синтез електромеханічних систем, які описуються дробовими інтегрально-диференційними ланками(Національний університет "Львівська політехніка", 2017) Копчак, Богдан ЛюбомировичДисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної проблеми – аналізу і синтезу електромеханічних систем, в склад яких входять інтегро-диференційні ланки дробового порядку, для покращення їх стійкості та робастності, шляхом розроблення алгоритмів функціонування дробових регуляторів та їх апаратної реалізації. На основі перетворення Оусталоупа розроблено програмне забезпечення для аналізу і синтезу для електромеханічних систем за використання операторів Лапласа дробового порядку, яке у порівнянні з пакетом NINTEGER дозволяє забезпечити аналогічну точність, але реалізується не тільки в середовищі MATLAB/Simulink, але і в програмному середовищі MATLAB. Таким чином, структура апроксимуючої передавальної функції, отримана за такого перетворення, і її параметри відображаються в пам’яті MATLAB, що спрощує їх перегляд, дослідження і перевірку. Розроблено програмне забезпечення, що за використання методу рою частинок дозволяє реалізувати самоналагодження електромеханічних систем шляхом їх ідентифікації, апроксимації дробовими моделями і синтезу регулятора дробового порядку за бажаною якістю перехідного процесу, який запропоновано задавати точками перехідної функції бажаної дробової форми, або характерними точками перехідної функції бажаної дробової форми. Рекомендовано застосування двох бажаних дробових форм, за умови що для форми №1 q = 0,9 ÷ 1,3, а для форми №2 q = 0,1 ÷ 2, що дозволяє розширити гамму можливих налаштувань дробових регуляторів при синтезі контурів електромеханічних систем і таким чином підвищує ефективність синтезованих ЕМС. Розроблено алгоритм налагодження ПІД-регулятора шляхом порівняння перехідної характеристики електромеханічної системи з бажаною за використання методу рою частинок. Завдяки цьому даний алгоритм може бути використаний в режимі самоналагодження системи автоматичного керування та її ідентифікації за умови невизначеності параметрів об’єкта керування. Розроблений ПIλДμ-регулятор реалізовано як опцію в програмованому логічному контролері перетворювача частоти MFC710, що дозволяє керувати координатами електропривода (частотою обертання) або технологічними параметрами (температурою, тиском тощо) з можливістю його використання у режимі самоналагодження. Диссертация посвящена решению важной научно-прикладной проблемы – анализа и синтеза электромеханических систем, в состав которых входят интегро-дифференциальные звена дробного порядка, для улучшения их устойчивости и робастности, путем разработки алгоритмов функционирования дробных регуляторов и их аппаратной реализации. Для электромеханических систем на основе преобразования Оусталоупа разработано программное обеспечение для их анализа и синтеза при использовании операторов Лапласа дробного порядка, что по сравнению с пакетом NINTEGER позволяет обеспечить аналогичную точность, но реализуется не только в среде MATLAB / Simulink но и в программной среде MATLAB, то есть структура аппроксимирующей ПФ, полученной при таком преобразовании, и ее параметры отображаются в памяти MATLAB, что упрощает их просмотр, исследования и проверку. Разработано программное обеспечение, позволяющее реализовать за использование метода роя частиц самоналадку электромеханических систем путем их идентификации, аппроксимации дробными моделями и синтеза регулятора дробного порядка с желаемым качеством переходного процесса, который предложено задавать точками переходной функции желаемой дробной формы, или характерными точками переходной функции желаемой дробной формы. Рекомендовано применение двух желаемых дробных форм, при условии что для формы №1 q = 0,9 ÷ 1,3, а для формы №2 q = 0,1 ÷ 2, что позволяет расширить гамму возможных настроек дробных регуляторов при синтезе контуров электромеханических систем и тем самым повышает эффективность синтезированных электромеханических систем. Разработана методика синтеза систем автоматического управления на основе дробного характеристического полинома пригодна для выбора параметров как дробных, так и целочисленных регуляторов, которые являются частным случаем дробных, позволяет обеспечивать желаемое качество переходного процесса, но структура дробного регулятора зависит от передаточной функции объекта управления. Разработано алгоритм настройки ПИД-регулятора путем сравнения переходной характеристики электромеханической системы с желаемой за использования метода роя частиц, благодаря чему данный алгоритм может быть использован в режиме самонастройки системы автоматического управления и ее идентификации при неопределенности параметров объекта управления. Разработанный ПIλДμ-регулятор реализовано как опцию в программируемом логическом контроллере преобразователя частоты ПЧ MFC710, что позволяет управлять координатами электропривода (частотой вращения) или технологическими параметрами (температурой, давлением и т.п.) с возможностью его использования в режиме настройки. Испытания опции ПЧ MFC 710 с ПIλДμ-регулятором дробного порядка в системе управления скорости за использование стенда подтвердили ее эффективность с точки зрения расширения регулирующих возможностей такого регулятора по сравнению с классическим ПИД-регулятором для систем ПЧ-АД. Возможность регулирования Дμ-составной регулятора обеспечивает эффект фильтрации переменной составляющей на выходе регулятора скорости, то есть к уменьшению пульсаций момента АД. Подход к синтезу за использование дробного характеристического полинома позволяет получить структуру и параметры дробного регулятора в результате относительно простых расчетов. Дробный регулятор, синтезированный для системы ПЧ-АД, описанного как объект управления ПФ по результатам экспериментальных исследований и входного задания на 1200 об. / мин., удовлетворительно работает и на других заданных скоростях. Проведенные исследования различных вариантов параметрического синтеза ПIλДμ-регулятора дробного порядка скорости для ПЧ-АД за использование методов интеллектуального управления, в частности генетического алгоритма, показали полную работоспособность такого подхода. ПIλДμ-регуляторы синтезированные интеллектуальными методами для ПЧ-АД, описанного как объект управления ПФ по результатам экспериментальных исследований и входного задания на 1200 об. / мин., удовлетворительно работают и на других заданных скоростях. The thesis is devoted to solving of a topical scientific and applied problem, i.e. the analysis and synthesis of electromechanical systems which include integral-differential fractional order units in order to improve their stability and robustness by developing algorithms of fractional controllers functioning and their hardware implementation. On the basis of Oustaloup transformation there has been developed software for analysis and synthesis of electromechanical systems by applying fractional order Laplace operators, which ensures the same accuracy in comparison with NINTEGER package, but is implemented not only within the MATLAB/Simulink but also in MATLAB software environment. Thus, the structure of approximating transfer function obtained by such transformation and its settings are displayed in MATLAB memory, facilitating their viewing, research and verification. There has also been developed software that enables self-tuning of electromechanical systems by means of using particle swarm optimization method through their identification, approximation by fractional models and synthesis of fractional order controller for the desired quality of the transition process, which has been proposed to be set by the points of transition functions of desired fractional form or by characteristic points of the transition function of desired fractional form. Application of two desired fractional forms has been recommended on condition that q = 0,9 ÷ 1,3 for Form №1, and q = 0,1 ÷ 2 for Form №2, thus extending the range of possible settings of fractional controllers with the synthesis of electromechanical systems loops and increasing the efficiency of synthesized electromechanical systems. The algorithm for PIλDμ-controller tuning has been developed through comparison of transition function of electromechanical system with the desired one by using particle swarm optimization method, due to which this algorithm can be used in self-tuning mode of automatic control system and its identification under uncertainty of control object parameters. The designed PIλDμ-controller has been implemented as an option in the programmable logic controller of MFC710 frequency converter, which enables control of the electric drive coordinates (rotation speed) or technological parameters (temperature, pressure, etc.) with the possibility of its application in the self-tuning mode.Item Побудова дискретних макромоделей компонент електромеханічних систем(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Васильчишин, Іванна ІванівнаДисертаційна робота присвячена вирішенню наукової задачі дискретного макромоделювання динамічних режимів компонент електромеханічних систем на основі співвідношень вхід-вихід. В роботі удосконалено методи макромоделювання, шляхом використання багаторівневих оптимізаційних процедур та експертного аналізу, що дозволяють звести побудову макромоделі складного об'єкта до побудови макромоделей ряду простіших моделей. На основі запропонованого підходу побудовано принципово нові макромоделі асинхронних електричних машин різних типів і різної потужності, а саме створено дискретні динамічні макромоделі таких об’єктів як трифазний та однофазний асинхронні двигуни для координат діючих та миттєвих значень. Також показано можливість застосування розглянутих методів до побудови макромоделей інших компонент ЕТС. Обґрунтовано достовірність отриманих макромоделей шляхом порівняння розроблених моделей асинхронних двигунів з результатами експерименту та їх ефективність для подальшого використання при розробці складних електротехнічних систем. Диссертационная работа посвящена научной задаче дискретного макромоделирования динамических режимов компонент электромеханических систем с использованием соотношений вход-выход. Проведен сравнительный анализ существующих моделей электромеханических преобразователей, в частности асинхронных двигателей. Проанализировав макромодели различных типов, и принимая во внимание форму представления входной информации о моделируемом объекте, а также планируемое применение полученных макромоделей, для моделирования объектов выбрана форма дискретных уравнений переменных состояния. Выполнен сравнительный анализ методов построения дискретных макромоделей. Рассмотрены классические методы построения макромоделей, такие как алгоритм Хо-Калмана для линейных дискретных уравнений переменных состояния, алгоритм Исидори для билинейных дискретных уравнений переменных состояния, операторные модели, интегральные модели нелинейных многополюсников на основе интегралов типа «свертки», модели Гаммерштейна, Винера и Гаммерштейна-Винера. Все перечисленные методы построения макромоделей имеют недостаток, который заключается в существенном ограничении по классу нелинейных динамических объектов, для которых перечисленные методы позволяют получить достаточно точные макромодели. Поскольку электромеханические преобразователи являются весьма сложными нелинейными динамическими объектами, то эти методы часто не позволяют получить адекватную макромодель. Поэтому альтернативным подходом к решению указанной задачи является методы макромоделирования базирующиеся на оптимизационном подходе, который не накладывает ограничений на форму представления модели, и в результате на класс моделируемых объектов. Также в работе рассмотрены методы получения априорной информации, необходимой для построения динамических макромоделей асинхронных двигателей. Такой информацией является переходные характеристики моделируемого объекта. Указанную априорную информацию получено с помощью, как натурного эксперимента, так и компьютерной симуляции, а именно осуществление компьютерных экспериментов с использованием сложных математических моделей асинхронных машин высокого уровня адекватности. Рассмотрено построение макромоделей асинхронных двигателей в координатах действующих и мгновенных значений токов и напряжений. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что предлагаемые подходы к построению макромоделей, использующие оптимизационный подход, позволяют выполнить идентификацию их структуры и параметров на основе универсальных формальных процедур, которые могут реализоваться на компьютере с минимальным вмешательством пользователя и обеспечивают заданную точность моделирования линейных и нелинейных свойств объекта. The dissertation is devoted to the solution of a scientific problem of discrete macromodelling of dynamic modes of the electric drive system components on the basis of input-output relations. In this manuscript known approach of macromodeling using multilevel optimization procedures and expert analysis was improved. It allows to reduce the creation of macromodels of a complex object to development of a number of macromodels of simpler objects. On the basis of the proposed approach entirely new discrete dynamic macromodels of asynchronous electric machines of different types and different power (single and three phase induction motor models for root-mean square and amplitude coordinate values) were developed. Also the possibility of these methods applying in order to create macromodels of other components of electromechanical systems was shown. The efficiency of the obtained macromodels and their suitability for the further using to create complex electrical systems models is shown and explained based on a comparing of received macromodels of induction motors with the results of the experiment.