Search

Розглянуто задачу синтезу та дослідження двоконтурних систем керування вихідною напругою реверсивних підвищувальних DC-DC перетворювачів. Модель таких перетворювачів є суттєво нелінійною і немінімально-фазовою, що не дає змоги за допомогою стандартних методів лінійної теорії керування досягти високих динамічних показників якості. Обґрунтовано новий метод синтезу та аналізу систем керування DC-DC перетворювачами, який базується на частковій лінеаризації зворотним зв’язком і подальшому використанні лінійних ПІ-регуляторів напруги і струму, завдяки чому формується результуюча структура системи керування у вигляді послідовного з’єднання двох лінійних асимптотичних стійких підсистем у контурі нелінійного зворотного зв’язку з білінійними властивостями. Лінеаризована система в околі траєкторій руху, які відповідають рівнянню балансу потужностей, набуває форми, що дає можливість використовувати теорію каскадних систем з розділенням у часі процесів у контурах регулювання. Для результуючої лінеаризованої структури запропоновано використовувати налаштування регуляторів з оптимізацією за «симетричним» оптимумом, що забезпечує не тільки стійкість, але й формування показників якості процесів, використовуючи для цього доступні для інженерів з керування методи. Бібл. 14, рис. 9.

Torque ripple compensation problem is considered for electrical drives, based on low-cost direct drive interior permanent magnet synchronous motors. Robustness properties of the speed and position control systems have been studied using time scale separation properties of the current, speed and position control loops. It is shown that system closed-loop dynamics according to new controller design has cascaded properties with speed and position control loops connected in series and therefore has potential of high frequency torque ripple compensation by increasing controller’s gains. Experimental results are presented for two motors with similar rated data but significantly different level of the torque ripple. It is shown that despite of significand difference in parasitic torque amplitude, the similar position control performance can be achieved. It makes proposed control algorithms suitable for both high dynamic performance and low-cost direct drive applications with medium performance requirements. References 13, figures 7.

З використанням концепції керування на основі внутрішньої моделі синтезовано адаптивний спостерігач частоти та миттєвих значень складових двофазного синусоїдного симетричного сигналу. Спостерігач гарантує глобальне експоненційне оцінювання та високу швидкодію. За умови відсутності інформації про один з сигналів двофазної системи, що еквівалентно вимірюванню однофазного сигналу, запропоновано модифіковану структуру спостерігача однофазного синусоїдного сигналу, властивості локальної експоненційної стійкості якого доведено за допомогою теореми конверсії Ляпунова для збуреної системи. Робастність спостерігача двофазного сигналу відносно адитивних збурень (високочастотних завад, змінної частоти) підтверджено результатами математичного моделювання. Показано, що швидкодія спостерігача може бути довільно збільшена за рахунок підвищення коефіцієнтів зворотного зв’язку. Розроблено методику налаштування спостерігача однофазного сигналу, яка забезпечує розширення області стійкості. Бібл. 14, рис. 7.

У роботі представлено спостерігач потокозчеплення асинхронного двигуна, який є адаптивним до варіацій активного опору ротора. Завдяки введеному в структуру спостерігача надлишковому оцінюванню потокозчеплень, за виконання умов персистності збудження забезпечуються властивості глобальної експоненціальної стійкості оцінювання компонент векторів потокозчеплення, струму статора та активного опору ротора. Синтезований спостерігач, у порівнянні з існуючими рішеннями з властивостями глобальної стійкості, має простішу структуру. Результати дослідження динаміки спостерігача методом математичного моделювання підтверджують ефективність розробленого рішення. Показано, що навіть за порушених умов персистності збудження, активний опір оцінюється коректно, і тому синтезований спостерігач може використовуватись в якості алгоритму ідентифікації в системах самоналаштування асинхронних електроприводів. Бібл. 9, рис. 5.

A speed observer for field-oriented controlled induction drives is presented. The proposed solution exploits the concept of the classic full-order flux observer which is adaptive to the rotor resistance variations. Due to the structural similarity of the rotor speed and active rotor resistance in motor model, the speed observer can be designed using similar structure. The observer guarantees local asymptotic estimation of the rotor fluxes, stator currents and rotor speed in all operating conditions, excluding DC stator excitation. The stability properties of the observer are studied using Lyapunov’s second method. It is experimentally shown that the observer provides an acceptable dynamics of the speed estimation if speed is slowly varying. The proposed observer is suitable for the applications with medium requirements for speed regulation performance. References 13, figures 5.

A novel and robust field oriented vector control method for standalone induction generators (IG) is presented. The proposed controller exploits the concept of direct field orientation and provides asymptotic rotor flux modulus and DC-link voltage regulations when a DC-load is constant or slowly varying. Flux subsystem, designed using Lyapunov’s second method, has, in contrast to standard structures, closed loop properties and therefore is robust with respect to rotor resistance variations. A decomposition approach on the base of the two-time scale separation of the voltage and torque current dynamics is used for design of the voltage subsystem. The feedback linearizing voltage controller is designed using a steady state IG power balance equation. The resulting quasi-linear dynamics of the voltage control loop allows use of simple controllers tuning procedure and provides an improved dynamic performance for variable speed and flux operation. Results of a comparative experimental study with standard indirect field oriented control are presented. In contrast to existing solutions, the designed controller provides system performances stabilization when speed and flux are varying. It is experimentally shown that a robust field oriented controller ensures robust flux regulation and robust stabilization of the torque current dynamics leading to improved energy efficiency of the electromechanical conversion process. The proposed controller is suitable for energy generation systems with variable speed operation. References 18, figures 8.

В роботі представлено результати експериментальних досліджень та рекомендації щодо формування динамічних режимів гібридного джерела живлення для електричних транспортних засобів, що містить акумуляторні батареї та блок суперконденсаторів. Відповідно до розробленої методики тестування струм навантаження сформовано на основі заданих діаграм моменту та швидкості, які відповідають руху типового елек-тричного транспортного засобу. Показано, що системи гібридних джерел живлення з фіксованим налаштуванням фільтра розподілу частот забезпечують кращі умови роботи акумуляторних батарей порівняно з акумуляторним живленням, проте не гарантують ефективний розподіл струмів для всіх динамічних режимів руху транспортного засобу. Бібл. 10, рис. 4.