Денисов Юрій Олександрович. Динаміка систем регулювання електроприводів високої точності з широтними та квазірезонансними імпульсними перетворювачами постійної напруги

Короткий опис

Денисов Юрій Олександрович. Динаміка систем регулювання електроприводів високої точності з широтними та квазірезонансними імпульсними перетворювачами постійної напруги. : Дис... д-ра наук: 05.09.03 2007

Денисов Ю.О. Динаміка систем регулювання електроприводів високої точності з широтними та квазірезонансними імпульсними перетворювачами постійної напруги. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 електротехнічні комплекси та системи. Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2006.
Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми, яка пов’язана з удосконаленням техніко-економічних характеристик систем високої точності з широтно-імпульсною і частотно-імпульсною модуляцією.
Запропоновані методи аналізу пульсацій прецизійних систем з різними типами імпульсної модуляції, а також методи розрахунку похибки регулювання в замкнених системах в перехідних та усталених режимах при детермінованих та випадкових впливах. Для отримання процесів кінцевої тривалості розроблені адаптивні регулятори, які перебудовують свої параметри в залежності від зони модуляції.
Для підвищення точності управління та розширення областей стійкості систем високої точності розроблені фазі-регулятори, досліджена їх паралельна робота зі звичайними регуляторами.
Результати виконаних теоретичних та експериментальних досліджень покладено в основу розроблених систем стабілізації постійної напруги та електроприводів високої точності з вентильними двигунами для апаратів точного магнітного запису та систем позиціювання різноманітних механізмів.

В дисертації розвинено теорію динамічних процесів і розроблено ефективні методи підвищення точності, швидкодії та стійкості прецизійних систем регулювання з широтними та квазірезонансними імпульсними перетворювачами постійної напруги з урахуванням виду і засобу імпульсної модуляції та рівня збурюючих впливів. Ці наукові результати у своїй сукупності складають суттєвий внесок у вирішення важливої науково-прикладної проблеми підвищення ефективності сучасних прецизійних електроприводів і систем живлення їх інформаційних блоків.
Підвищення ефективності таких прицезійних систем визначає динаміку розвитку таких галузей промисловості як точне машинобудування, легка і харчова промисловість, приладобудування та інші.
Особливість вирішення поставленої науково-прикладної проблеми полягає в тому, що на відміну від систем невисокої і середньої точності, аналіз динамічних характеристик прецизійних систем був проведений у широкій смузі частот при детермінованих і випадкових впливах. Специфіка систем високої точності вимагала урахування факторів, які не піддаються аналітичній оцінці (зокрема залежності коефіцієнта посилення напівпровідникового перетворювача від глибини і виду імпульсної модуляції, зміни його структури на періоди комутації та інше).
В дисертації отримано такі основні наукові результати:

Розроблено методи аналізу перехідних процесів та рівня пульсацій у замкнених та розімкнутих прецизійних електроприводах з КРІП-ПНС.

На основі удосконаленої багатоконтурної моделі широтно-імпульсного перетворювача, в яку додано контур стаціонарного режиму і враховані нелінійності модуляційних характеристик розроблено аналітичний метод, що дозволив у загальному вигляді оцінити точність стабілізації систем з ШІП у сталому та перехідних режимах при детермінованих та випадкових впливах з урахуванням характеру імпульсної модуляції.

Отримано описуючі функції КРІП-ПНС на другій і третій субгармоніках, що дозволило запропонувати спосіб включення місцевого зворотнього зв’язку в систему електропривода високої точності з вентильним двигуном для підвищення субгармонічної стійкості, а також сформулювати вимоги до параметрів імпульсного давача швидкості.
Розроблено методи аналізу умов абсолютної стійкості прецизійних імпульсних систем з КРІП-ПНС і ШІП, що відрізняються від існуючих методів вищою точністю та економічністю.
Проведені теоретичні та експериментальні дослідження, які показали високу ефективність комбінованого включення нечіткого та адаптивного регуляторів для поліпшення динамічних характеристик систем імпульсно-модуляційного типу.

Запропоновано методику складання таблиці правил роботи нечіткого регулятора на основі фазових портретів системи та обґрунтовані рекомендації з способів завдання функцій приналежності.

Створено програмний продукт для алгоритмів роботи блоків фазі-регулятора, які реалізовано на базі ПЛІС. Проведені моделювання та експериментальні дослідження систем стабілізації з нечіткими та адаптивними регуляторами показали, що на відміну від систем зі звичайними регуляторами вони мають ширший діапазон стійкої роботи і кращу точність стабілізації при збуреннях по навантаженню.
Комплекс проведених досліджень покладено в основу наукової бази для розробки наступних систем високої точності:

стабілізатори постійної напруги з нечіткими регуляторами планується використати у джерелах живлення електроприводів вузлів склонамотуючих апаратів формувальних машин ВАТ ”Химтекситильмаш”, м. Чернігів;
схемотехнічна реалізація і алгоритм роботи нечіткого регулятора- рекомендується використати в нових розробках радіоелектронної апаратури і при модернізації старої для ВАТ ЧеЗаРа”, м. Чернігів;
реверсивний квазірезонансний перетворювач для систем точного електроприводарекомендується до впровадження у дослідне виробництво в спільному науково-виробничому медичному підприємстві Солінг”, м. Київ;
універсальний стенд для налагодження режимів роботи прецизійних електроприводів з вентильними двигунами малої потужності впроваджено у ВАТ НДІ електромеханічних приладів”, м. Київ, з очікуваним економічним ефектом 30 тис. грн. на рік.
Теоретичні результати роботи знайшли застосування в лекційних курсах, пов’язаних з вивченням динаміки систем силової електроніки у Чернігівському державному технологічному університеті, м. Чернігів; у Запорізькій державній академії, м. Запоріжжя; у Київському державному університеті інформаційно-комунікаційних технологій, м. Київ.