автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Динамическая идентификация параметров и управление состоянием электродвигателей приводов горных машин

На правах рукописи

Каширских Вениамин Георгиевич

I

, ДИНАМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ

И УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИВОДОВ ГОРНЫХ МАШИН

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Ещин Евгений Константинович

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Разгильдеев Геннадий

Иннокентьевич доктор технических наук, профессор Ляхомский Александр

Валентинович

доктор технических наук Западинский Алексей

Ведущая организация: ОАО «Угольная компания «Кузбассуголь»

Защита состоится 29 сентября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс: (3842) 36-16-87 E-mail: kvg@kuzstu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан 26 августа 2005 г.

Ученый секретарь

Леонидович

диссертационного совета

Матвеев В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность и эффективность электроприводов горных машин: очистных и проходческих комбайнов, скребковых и ленточных конвейеров, буровых станков, экскаваторов и других машин, производящих разрушение и транспортирование угля и горной породы, в значительной степени определяет эффективность работы угледобывающих предприятий в целом.

При этом в подземных горных машинах в основном применяется нерегулируемый асинхронный электропривод, обеспечение высокой эксплуатационной надежности которого является трудной задачей в связи с тяжелыми условиями эксплуатации, обусловленными спецификой технологического процесса со случайным характером резкопеременных нагрузок, частыми пусками под нагрузкой и перегрузками электропривода, а также стопорениями рабочего органа.

Это является причиной высокодинамичных переходных процессов в электродвигателях и значительных вибрационных и ударных механических нагрузок в трансмиссии, которые приводят к ухудшению состояния изоляции обмотки статора и интенсивному накоплению усталостных повреждений в механических элементах, преждевременному износу, поломкам, авариям и, в результате, наносят большой экономический ущерб.

Наиболее перспективными направлениями повышения надежности этих электроприводов в настоящее время являются следующие: использование устройств благоприятного пуска для нерегулируемых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АД) на основе силовых полупроводниковых приборов, переход к частотно-регулируемому электроприводу, а также применение современных высокоэффективных систем для контроля состояния, функционального диагностирования и защиты.

Первые два направления базируются на управлении состоянием электродвигателей, заключающемся в изменении их фазовых координат с помощью управляющих воздействий. Электродвигатели являются основными элементами приводов, формирующими потоки механической энергии для разрушения и перемещения горной массы и движения горных машин, поэтому им должно быть уделено особое внимание.

Возможности нерегулируемого асинхронного электропривода при постоянном росте энерговооруженности горных машин для повышения их производительности в настоящее время практически уже исчерпаны и замена его на современный частотно-регулируемый электропривод позволит при соответствующем управлении не только оптимизировать технологический процесс, но и успешно решать вопросы ресурсосбережения и энергосбережения.

Для находящихся в эксплуатации карьерных экскаваторов и буровых станков, в которых в основном применяется регулируемый электропривод постоянного тока, также особенно важной является проблема повышения эксплуатационной надежности и эффективности приводов. Эта проблема решается путем совершенствования приводов на современной элементной и информационной базе и переходом, в перспективе, к частотно-регулируемому электроприводу.

_ современному

6ИБДИ0ТГ,!О С Петер 08

Известно, что эффективность работы систем управления электроприводов и электротехнических комплексов, содержащих электродвигатели, зависит от знания текущих значений электромагнитных параметров электродвигателей - активных сопротивлений, индуктивностей и взаимных индуктивностсй обмоток. В то же время, например, на этапе приемо-сдаточных испытаний АД измеряется только активное сопротивление обмотки статора, а значения параметров, которые приводятся в каталогах, являются расчетными при проектировании и могут сильно отличаться от реальных значений параметров конкретных электродвигателей.

Кроме того, параметры АД зависят от режима его работы и теплового состояния. Так, в режиме прямого пуска активное сопротивление ротора может изменяться более чем в 1,5 раза, а индуктивности - на 30-40%. Активное сопротивление обмотки статора зависит от теплового состояния и может изменяться при работе АД на 20-30%, что особенно характерно для повторно-кратковременного режима.

Из этого следует, что текущие значения параметров электродвигателей необходимо определять непосредственно в процессе работы электропривода. Это возможно при проведении динамической идентификации параметров и переменных состояния электродвигателя (везде далее - динамическая идентификация электродвигателя), заключающейся в определении в реальном времени, в процессе рабочего функционирования горной машины, текущих значений электромагнитных параметров и переменных величин электродвигателя, характеризующих его состояние. Основой динамической идентификации при этом является компьютерная обработка информации, содержащейся в напряжениях и токах электродвигателя на основе математической модели электродвигателя и математических методов идентификации.

Необходимость проведения динамической идентификации определяется тем, что большая часть электромагнитных параметров и переменных состояния электродвигателей, требуемых для решения перечисленных задач, недоступна прямому измерению. Например, для асинхронных электродвигателей - это активное сопротивление и индуктивность ротора, индуктивность цепи намагничивания и потокосцепления статора и ротора, а в процессе работы АД также становятся недоступными для прямого измерения и параметры статора. Измерение магнитного потока в воздушном зазоре АД, электромагнитного момента и частоты вращения ротора технически возможно, но из-за тяжелых условий работы электроприводов горных машин их также целесообразно вычислять, а не измерять. Существует также проблема определения текущих значений параметров электродвигателей постоянного тока (ДГТТ) непосредственно в процессе их работы.

Известно значительное количество публикаций по идентификации параметров и состояния электродвигателей, а также технических решений для их реализации. Однако, в основном, они предназначены для использования в составе конкретных систем управления электроприводов и позволяют определять лишь те параметры и переменные состояния, которые необходимы для их работы. В тоже время существует необходимость разработки комплексного подхода

к созданию методов динамической идентификации электродвигателей горных машин для мониторинга их параметров и состояния с целью использования получаемой при этом информации как для контроля и управления состоянием электродвигателей, так и для решения задач функционального диагностирования, защиты, прогнозирования, а также использования на этапе приемосдаточных испытаний электродвигателей с определением их индивидуальных данных и для контроля качества технологического процесса при изготовлении или ремонте. Это является важной научной проблемой и ее актуальность определяется как потребностями практики, так и необходимостью использования результатов динамической идентификации для научных исследований.

Решению этой научной проблемы посвящена данная диссертация. Особое внимание в работе уделено разработке методов динамической идентификации электродвигателей, обладающих низкой чувствительностью к уровню шумов и их статистическим характеристикам и обеспечивающих устойчивость вычислительных процессов оценивания. Эти качества необходимы для создания устройств идентификации, предназначенных для работы в составе информационной части привода горной машины.

Актуальность работы подтверждается тем, что она выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2000-2006 годы» (проект У0043) и по гранту Министерства образования РФ Г04-98 (1998-2000 гг.).

Цель работы - повышение эксплуатационной надежности электроприводов горных машин на основе использования разработанного комплекса методов динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин при управлении их состоянием, контроле и функциональном диагностировании.

Идея работы заключается в использовании зависимостей электромеханического преобразования энергии для определения текущих значений параметров и переменных состояния электродвигателя с помощью компьютерной обработки информации, содержащейся в его напряжениях и токах в режиме рабочего функционирования на основе математических методов идентификации. Результаты динамической идентификации, а также значения напряжений и токов электродвигателя, являются информационной основой для создания и работы систем управления, диагностики и защиты приводов горных машин.

Задачи исследований

1. Выявить закономерности процессов, протекающих в АД, позволяющих разработать математические модели состояния и цепи измерения с приведением их к виду, необходимому для использования методов идентификации.

2. Разработать методы для определения значений активного сопротивления и потокосцепления статора, индуктивности цепи намагничивания и реальной формы кривой намагничивания на этапе предварительной идентификации состояния АД.

3. Разработать комплекс методов для динамической идентификации электродвигателей на основе математических методов оценивания, а также разработать для них алгоритмическое и программное обеспечение.

4. Разработать структуру компьютеризированного испытательного стенда, проанализировать шумы измерительной системы стенда для проверки соответствия их параметров требованиям фильтра Калмана и провести серию испытаний с целью проверки работоспособности и точности предложенных методов динамической идентификации электродвигателей.

5. Разработать теоретические основы для реализации благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода, в том числе с использованием результатов динамической идентификации АД.

6. Разработать методику тепловых расчетов силовых полупроводниковых приборов с кондуктивной системой охлаждения для изготовления пускового устройства во взрывозащищенном исполнении.

7. На основе результатов динамической идентификации разработать методы функционального диагностирования замыканий в обмотках статоров электродвигателей.

Методы исследований. В процессе выполнения работы использовались математические методы оценивания (рекуррентный метод наименьших квадратов, расширенный фильтр Калмана и поисковые методы); теория обобщенной электрической машины; методы аналитического и численного решения систем дифференциальных уравнений; методы матричной алгебры; методы анализа случайных процессов; математический аппарат искусственных нейронных сетей; теория оптимального управления; компьютерное моделирование динамических процессов в электродвигателях при реализации разработанных методов динамической идентификации и проведение проверочных вычислительных экспериментов; лабораторные и промышленные испытания разработанных устройств.

Реализация вычислительных алгоритмов процессов динамической идентификации электродвигателей производилась в среде Delphi и с использованием языков программирования C/C++.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Закономерности процессов в АД в различных режимах работы и полученные на их основе с помощью теории обобщенной электрической машины математические модели состояния и цепи измерения позволяют при использовании математических методов оценивания проводить динамическую идентификацию АД.

2. Исходные данные для динамической идентификации АД - значения активного сопротивления статора и индуктивности цепи намагничивания, а также форма кривой намагничивания, определяются на этапе предварительной идентификации специально разработанными методами на основе информации, полученной при пуске АД «вхолостую» и в режиме холостого хода.

3. Комплекс методов, разработанных на основе рекуррентного метода наименьших квадратов и расширенного фильтра Калмана, позволяет проводить динамическую идентификацию АД и ДПТ путем компьютерной обработки информации на основе полученных математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

4. Методы динамической идентификации АД, разработанные на основе поисковых методов оценивания, обладают низкой чувствительностью к статистическим характеристикам шумов в измерительной системе и хорошей устойчивостью процессов оценивания, а также позволяют при наличии локальных экстремумов в пространстве параметров находить глобальный экстремум.

5. Динамическая идентификация АД на основе использования искусственной нейронной сети позволяет в реальном времени определять текущие значения параметров ротора.

6. Благоприятный пуск нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины с минимизацией динамической составляющей электромагнитного момента обеспечивается использованием алгоритма пуска на основе метода скоростного градиента или квазиоптимальным способом, защищенным патентом РФ.

7. Использование результатов анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины позволяет осуществлять функциональное диагностирование замыканий в обмотке статора.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным применением математических методов и моделей, адекватность которых реальным процессам подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований; удовлетворительной сходимостью результатов, полученных теоретически и экспериментально (погрешность не превышает 10%) при проведении лабораторных и промышленных испытаний; применением современного оборудования, согласованностью результатов компьютерного моделирования исследуемых процессов с экспериментальными данными; результатами статистического анализа шумов измерительной системы для проверки соответствия их параметров требованиям фильтра Калмана.

Положительные результаты, полученные при проведении лабораторных и промышленных испытаний, подтверждают правильность предложенных методов, технических решений, научных положений и выводов.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Выявлены закономерности процессов в АД, на основании которых получена совокупность математических моделей, позволяющая проводить динамическую идентификацию электродвигателей на основе использованных в работе методов оценивания.

2. Разработан комплекс методов для проведения динамической идентификации электродвигателей при компьютерной обработке информации на основе рекуррентного метода наименьших квадратов, расширенного фильтра Калмана, поисковых методов оценивания, искусственной нейронной сети, математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

3. Для динамической идентификации АД в условиях действия нестационарных шумов на основе поисковых алгоритмов оценивания разработаны методы идентификации, обеспечивающие устойчивые процессы оценивания элементов вектора параметров и состояния АД с нахождением глобальных экстремумов.

4. Разработаны способы определения значения активного сопротивления статора, индуктивности цепи намагничивания и формы кривой намагничивания АД на этапе предварительной идентификации на основе информации, полученной при пуске электродвигателя «вхолостую» и в режиме холостого хода.

5. Для благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины получен алгоритм пуска на основе метода скоростного градиента и разработан квазиоптимальный способ пуска, обеспечивающие минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента АД.

6. Для изготовления пускового устройства во взрывозащищенном исполнении на основе силовых полупроводниковых приборов с кондуктивной системой охлаждения разработана методика тепловых расчетов.

7. Установлена возможность использования результатов анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины для функционального диагностирования замыканий в обмотке статора.

Личный вклад автора заключается в решении проблемы определения в реальном времени текущих значений параметров и переменных величин электродвигателей приводов горных машин в процессе их рабочего функционирования на основе динамической идентификации электродвигателей с использованием получаемой при этом информации для контроля и управления состоянием электродвигателей и функционального диагностирования.

В рамках отдельных разделов диссертации личный вклад автора заключается: в разработке математических моделей электродвигателей, соответствующих требованиям использованных в работе методов оценивания; в разработке комплекса методов для проведения динамической идентификации электродвигателей на основе методов оценивания; в разработке способов предварительной идентификации; в использовании искусственной нейронной сети для идентификации параметров ротора АД, функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД и уточнения расчетов; в использовании поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины для функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД; в разработке методики тепловых расчетов полупроводникового пускового устройства во взрывозащищенном исполнении с кондуктивной системой охлаждения; в разработке компьютеризированного испытательного стенда для идентификации параметров и состояния электродвигателей; в разработке алгоритмов и программного обеспечения для реализации предложенных в работе методов; в постановке задач, организации и участии в выполнении лабораторных и промышленных испытаний.

Автор принимал также непосредственное участие в теоретических и практических работах по разработке квазиоптимального способа благоприятного пуска нерегулируемых асинхронных электроприводов горных машин и микропроцессорного устройства диагностики и защиты главных электроприводов экскаваторов.

Практическое значение работы заключается в разработке математических моделей, комплекса методов, алгоритмического и программного обеспечения для динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин с целью создания подсистем управления состоянием, контроля и функционального диагностирования электродвигателей; в разработке способов для предварительной идентификации АД; в разработке компьютеризированного испытательного стенда для определения в процессе приемо-сдаточных испытаний индивидуальных параметров каждого электродвигателя и осуществления контроля качества технологического процесса при их изготовлении и ремонте; в разработке методов, позволяющих осуществлять функциональное диагностирование замыканий в обмотке статора на основе анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания с использованием уравнений трехфазной обобщенной электрической машины; в разработке микропроцессорного устройства диагностики и защиты электроприводов экскаваторов; в разработке алгоритма управления пуском при ограничении скорости нарастания питающего напряжения и квазиоптимального способа для осуществления благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода; в разработке методики тепловых расчетов взрывобезопасного пускового полупроводникового устройства с кондуктивной системой охлаждения.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Компьютерная система для динамической идентификации АД и устройство для благоприятного пуска АД успешно прошли промышленные испытания в условиях поверхностного технологического комплекса ОАО «Шахта Заречная» и «ОАО Шахта Березовская» в Кузбассе.

Микропроцессорное устройство для диагностики и защиты главных электроприводов экскаватора прошло успешные промышленные испытания на экскаваторе ЭШ-13/50А в условиях разреза «Томусинский» в Кузбассе. Эффективность кондуктивной системы охлаждения силовых полупроводниковых приборов для взрывозащищенного электрооборудования подтверждена промышленными испытаниями тиристорного регулятора скорости рудничных электровозов 8АРП-900 и 13АРП-900 на шахте им. С.М. Кирова в Кузбассе.

Компьютеризированный испытательный стенд с использованием разработанного комплекса методов, алгоритмического и программного обеспечения для динамической идентификации асинхронных электродвигателей и устройство для благоприятного пуска АД приняты к практическому использованию в НИИ взрывозащшценных электрических машин (г. Кемерово).

На кафедре электропривода и автоматизации Кузбасского государственного технического университета разработан и изготовлен универсальный испытательный стенд для динамической идентификации электродвигателей и испы-

таний устройств функционального диагностирования, управления и защиты электроприводов постоянного и переменного тока. Этот стенд используется как для научных исследований, так и в учебном процессе студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Научный материал работы используется также в учебном процессе этой специальности в курсах «Теория электропривода» и «Системы управления электроприводов».

Апробация работы

Основное содержание работы, ее отдельные положения и результаты докладывались и получили одобрение на следующих конференциях:

IV Всесоюзная научно-техническая конференция «Современное взрыво-защищенное электрооборудование» (г. Донецк, 1975 г.); VI научно-техническая конференция НИИ ПО «Кузбассэлектромотор» (г. Кемерово, 1989 г.); научно-практическая конференция КузПИ «Вклад ученых института и его выпускников в развитие производительных сил Кузбасса (г. Кемерово, 1990 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Перспективы развития технологий и средств бурения» (г. Кемерово, 1995 г.); научно-практическая конференция КузГТУ «Механизация горных работ», посвященная 75-летию проф., докт. техн. наук А.Н. Коршунова (г. Кемерово, 1997 г.); научно-практическая конференция КузГТУ «Механизация горных работ», посвященная 70-летию проф., докт. техн. наук Б.А. Катанова (г. Кемерово, 1997 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Системы и средства автоматизации» (г. Новокузнецк, 1998 г.); Международная конференция «Динамика и прочность горных машин» (г. Новосибирск, 2001 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «АЭП-2002» «Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок» (г. Новокузнецк, 2002 г.); Международная конференция «ЕЕССЕ5-2003» «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» (г. Екатеринбург, 2003 г.); научно-практическая конференция «Информационные недра Кузбасса» (г. Кемерово, 2003 г.); Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» (г. Томск, 2003 г.); IV Всероссийская научно-практическая конференция «А8'2003» «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (г. Новокузнецк, 2003 г.); научный симпозиум «Неделя горняка-2004» (МТТУ, г. Москва, 2004 г.); Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» (г. Братск, 2004 г.); II Всероссийская научно-практическая конференция «АЭГГ2004» «Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горнотопливной отраслях» (г. Новокузнецк, 2004 г.); Международная научно-практическая конференция «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово, 2004 г.); X Международная научно-практическая конференция «Сибресурс-2004» «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 2004 г.); научный симпозиум «Неделя горняка-2005» (МГТУ, г. Москва, 2005 г.); Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18»

(г. Казань, 2005 г.); ежегодные научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава КузГТУ (г. Кемерово, 1975-2005 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликована 89 печатных работ, в состав которых входят монография, нормативный документ ВостНИИ, учебное пособие и патент на изобретение. При этом 50 работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, приложений и содержит 335 страниц текста, 112 рисунков, 16 таблиц и список литературы из 263 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большой вклад в решение проблемы повышения надежности взрывоза-щищенных рудничных электродвигателей внесли такие ученые, как Б.Н. Ванеев, В.Г. Власов, B.C. Волканов, П.Д. Гаврилов, В.М. Гостищев, П.И. Захарчен-ко, B.JI. Иванов, Б.Л. Коринев, Л.А. Плащанский, Г.И. Разгильдеев, В.Г. Соболев, Е.С. Траубе И.Г. Ширнин, А.Н. Шпиганович, В.И. Щуцкий, В.А. Чувашев и многие другие.

Одним из путей дальнейшего повышения надежности электродвигателей и приводов горных машин является управление состоянием электродвигателей и их функциональное диагностирование на основе информации о текущих значениях параметров и переменных состояния электродвигателей.

Определению значений параметров и переменных состояния АД, в том числе для работы современных систем управления электроприводов, посвящены многочисленные научные работы отечественных и зарубежных ученых, среди которых Д.А. Алешин, Е.И. Барац, A.C. Бешта, И .Я. Браславский, А.Б. Виноградов, В.А. Дартау, Е.К. Ещин, Д.Б. Изосимов, В.М. Иванов, З.Ш. Ишма-тов, В.В. Панкратов, Е.М. Потапенко, В.В. Рудаков, С.Е. Рывкин, И.М. Столяров, B.JI. Чистосердов, Р.Т. Шрейнер, Alongé F., Bellini A., Darryl М., Кояма М., Krunke М., Masakatsu N., Moons С., De Moor В., Nene V. и многие другие.

Во многих работах рассматриваются способы определения параметров с использованием тестовых сигналов или по результатам испытаний электродвигателя при пуске и холостом ходе. Данные, полученные при этом, далее считаются неизменными или корректируются в процессе работы электропривода. Рассматриваются также методы, которые привязаны к конкретным системам управления электропривода и в других случаях применяться не могут.

Для решения поставленных в работе задач требуется определение в реальном времени текущих значений параметров и переменных состояния электродвигателей непосредственно в процессе рабочего функционирования горной машины. Для этих условий могут быть использованы методы, описанные, например, в работах таких ученых как Ванг Ю., Orlowska-Kowalska Т., Seng S., Stephan J., Zai L., Zein I и др. Однако дополнительно к измерению текущих значений токов и напряжений электродвигателя, во многих случаях требуется также измерение частоты вращения ротора. Кроме того, они позволяют определять лишь часть параметров и переменных состояния электродвигателя и ограничи-

ваются, в основном, использованием разновидностей методов наименьших квадратов и фильтра Калмана, применение которого в реальных условиях эксплуатации потребует специальной настройки устройства идентификации.

Известно также несколько публикаций по использованию поисковых методов оценивания, в которых авторы (Pui Yan Chung, Rasnus К.) демонстрируют принципиальную возможность оценивания параметров АД и описывают возникшие при этом проблемы.

Несмотря на большое количество публикаций, посвященных рассматриваемому вопросу, большая их часть не может быть использована для создания универсального комплекса методов с целью проведения мониторинга параметров и переменных состояния электродвигателей приводов горных машин с использованием в измерительной схеме только датчиков напряжения и тока. Кроме того, в литературе недостаточно освещены такие актуальные вопросы, как работоспособность, устойчивость и точность вычислительных алгоритмов в условиях действия нестационарных шумов. Для рассматриваемых в работе условий этот вопрос является важным.

Дня динамической идентификации параметров и состояния объекта необходимо построение вычислительной системы, позволяющей на основе использования математической модели объекта, методов идентификации и измеряемых в процессе работы объекта доступных для этого переменных величин вычислять в реальном масштабе времени текущие значения его неизмеряемых величин - параметров и переменных состояния.

Для проведения идентификации в заданных условиях для использования в работе выбраны следующие методы: рекуррентный метод наименьших квадратов (РМНК), расширенный фильтр Калмана (РФК), поисковый метод оценивания и искусственная нейронная ceib (ИНС). При использовании методов оценивания модель объекта идентификации должна быть приведена к виду, представленному на рис. 1, со следующими обозначениями:

z = z2---znf - вектор входных величин;

х = [х, х2 - ■ • хт - вектор состояния системы;

Р = [ Д Р2 "Рт ]Г " вектоР параметров системы;

w = [w, w2 • ■ • wm ]Г - вектор возмущений;

У ~ [У1 У г"' У1 ]Г " вектор выходных величин; v = [v, v2"'vi]T " вектоР погрешностей измерения.

Для использования фильтра Калмана математическое описание объекта идентификации должно быть дискретным и состоять из двух частей: 1) математической модели, описывающей состояние объекта: х(к+1) = F<.k>\.k)x(k) + B(kii,k)z(t) + М\к) > гДе F.B- переходные матрицы состояния и управления;

идентификации

2) математической модели, описывающей систему измерения: У(к) — + где Н, Сг - матрицы коэффициентов системы

уравнений, описывающих систему измерения.

При переходе к РФК эти линейные уравнения становятся нелинейными по параметрам и будут выглядеть следующим образом:

Хе(Ы) =/(*,(*).*(*))+ и»(4); У(к)=Кхе(к),2{к)) + г(к)- хе=[хв]Т. Здесь

хе - расширенный по параметрам вектор состояния; в - вектор параметров.

В качестве объектов динамической идентификации в работе рассмотрены асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением. В работе используется математическая модель АД на основе уравнений двухфазной обобщенной электрической машины (ОЭМ), которая в комплексной форме может бьггь представлена совокупностью следующих уравнений:

и1 = + уЭД; 0 = 12Я2 + 9>2 + /(щ -ра>г)Ч>2; м^ры^цУ, &Г=!(М-МС)\

- + Ь^т; +

= Ьт + ; ¿2 = ¿т + ¿2<х >

где ии и2,1Ь ¡2, *?/, - соответственно векторы напряжений, токов и потокос-цеплений обмоток статора и ротора; а>ь сог - угловые частоты вращения координатных осей и ротора; /?/, Я2, Ь2 - активные сопротивления и индуктивности обмоток статора и ротора; Ьт - индуктивность цепи намагничивания; Ь!п Ь2гТ-индуктивности рассеяния обмоток статора и ротора; М - электромагнитный момент; Мс - момент сопротивления на валу; J— момент инерции ротора; р - число пар полюсов.

Здесь и далее индекс 1 соответствует принадлежности параметра или переменной к стаюру, а индекс 2 - к ротору. Индекс (*) показывает, что вектор является сопряженным, а точка над переменной обозначает ее производную. Обмотка ротора является приведенной к обмотке статора. Принятые допущения соответствуют стандартным допущениям ОЭМ.

Несмотря на упрощающие допущения эта модель широко применяется для решения различных теоретических и практических задач. Во многих публикациях отмечается, что получаемая при использовании ОЭМ точность решений вполне достаточна для большинства практических целей и зависит, в основном, от точности определения параметров электродвигателя, особенно в динамических режимах. Поскольку в статическом и динамическом режимах работы АД в измеренных значениях напряжений и токов будет содержаться разное количество информации о параметрах и переменных состояния, для этих случаев разработаны разные методы идентификации.

Математические модели состояния и цепи измерения АД для проведения динамической идентификации в статических режимах работы получены с учетом закономерностей происходящих в нем процессов и использования

информации о параметрах и переменных состояния АД, которая содержится в измеряемых фазных напряжениях и токах статора и частоте вращения ротора.

Получение математической модели состояния АД для определения потокосцепления статора основано на уравнениях электрического равновесия для цепи статора ОЭМ, записанных для неподвижных координатных осей а, Д После представления уравнений в разностном виде, на их основе получена мате-

АД в виде: х =

матическая

модель

состояния

/С* ,г) =

7/ + (и1а -Я]11а)Тк

/2. _Г1а+(и1а

. где У;а, и1а<и1р> Ча-Чр " со"

ответственно составляющие потокосцепления, напряжения и тока статора по осям а, р; Тк - период дискретизации.

Математическая модель цепи измерения получена при переходе от осей координат ос, р к осям и, V, вращающимся с частотой вращения поля статора (а>к = щ). На основе векторной диаграммы статора АД при равенстве составляющих тока по осям и, V, полученных при совмещении оси и с вектором 5Р) и вектором Ей и проведенных преобразованиях, математическая модель цепи из-

2МЕ1

мерения имеет вид: у = /?// ный момент; Е,

Ь(хе,г) = —1"—± + АР]{], где М - электромагниг-3 Ч*]

модуль вектора ЭДС статора; АРщ - мощность, рассеиваемая на активном сопротивлении статора.

Определение элементов ковариационных матриц векторов ошибки состояния и ошибки измерения здесь и при оценивании других величин основано на экспериментальных данных, полученных путем измерений шумов в измерительной системе при отключенном двигателе.

Оценивание основного потокосцепления и индуктивности рассеяния статора производилось на основе уравнений, полученных из математической модели АД с помощью РФК с получением математической модели состояния в виде:

хе = Кш^трко ]Т' /(хе,и) = 7/

/2 = Гтр+(и1р + К1>1а

71. м*

где Ута, ¥'тр - составляющие основного потокосцепления по осям а, /31

Получение математической модели цепи измерения основано на использовании векторной диаграммы переменных статора и цепи намагничивания с аналогичным предыдущему переходом от осей ос, р к осям и, V. На основе проведенных преобразований получена математическая модель цепи измерения в виде:

У = ЬаЪрЪУ. г

¥хе,г) =

V

н.

У та + Ча^1а

Е„

Л

(Чр^та-Ча^тр) + ксг('1аЬа + ЧрЬр) + ЛРИ,

где Р] - активная мощность, подведенная к статору.

Для определения индуктивности ротора использованы зависимости, полученные из анализа векторной диаграммы, отражающей роторные переменные АД. В результате было получено выражение:

^т{'1аЬа + ЧрЬр)~ +'!/?)с определением тока ротора по зависимости:

у /

- Для сглаживания ошибки, вызванной по1-рентностями системы

измерения, был использован РМНК с приведением полученного выражения к виду: Г = 2/? + у, где У — Ьт\}]а12а + ЧрЬр) " выходная величина; = ¿2 -

2 7

оцениваемый параметр; 2 - ¡2а +'2р ' входная величина.

При известных значениях тока и потокосцепления статора и индуктивно-стей АД для определения потокосцепления ротора использовалась зависимость: 4*2 = —У/

¿7^2 ~ 1т

На основе совместного решения уравнений электрического равновесия цепи ротора, записанных для неподвижных осей а, Д и зависимостей для определения потокосцеплений ротора получены выражения для определения величины активного сопротивления ротора. Для сглаживания ошибки здесь также применен РМНК с представлением результирующего выражения в виде:

У = 2/3 + V, где У = \Р2а + рсогЧ>2р 4>2р - рсогЧ>2а ]Т;

2 =

1п1Ча-~Г2а

Определение величины активного сопротивления ротора с помощью РФК основано на использовании в качестве математической модели состояния АД

уравнении:

*2а = -^2а~Р^2Р +

*2Р = ~^2Р + Р^2а +~т-ЧР

с последующим приведением их к дискретному виду и расширением вектора состояния путем включения в него активного сопротивления ротора.

Для проведения этой процедуры рассмотрено два варианта. В первом варианте используется аналитическое решение этих уравнений, представленных в матричном виде, с приведением математической модели состояния к виду:

7/ -а2*Г2р+а312а-а4'2р~

/2 = 2а + а14/2р+а412а+а312р

/з. *2

где а1,а2, аз, а4 - коэффициенты, зависящие от параметров ротора, индуктивности цепи намагничивания и частоты вращения ротора; Ч/2а>^2р ~ составляющие потокосцепления ротора по осям а, р.

Во втором варианте применена аппроксимация приведенных выше уравнений для цепи ротора на основе численного метода Эйлера с преобразованием их к дискретному виду и получением в результате математической модели состояния АД в виде:

// /2 /з

У.

2а

тк

-^Ър+ПгЪа+^Чр \Тк

Математическая модель цепи измерения для определения активного сопротивления ротора имеет следующий вид:

1*21

"т У 1а -

1112 - 1п

■Ча

12

~Г^1Р--; чр

Индуктивность цепи намагничивания определяется на этапе предварительной идентификации, а также совместно с параметрами ротора на основе зависимостей, полученных из уравнений исходной математической модели АД для неподвижных осей а, Д в виде:

и\р = + ЬрЦ + я; 0 = НаЪ + 4Л + ¿„А + {Чр12 + Нр1т ) > О = + ¡2ДЬ2 + \хе1т -й)г (¡2аЬ2 + 1хрЬт).

Для использования РМНК эти уравнения преобразованы таким образом, чтобы в них присутствовали только измеряемые переменные, и приведены к виду:

угде у(/) = р«(0 + юг('И„(0 ^(0-й>,('Ив(0]г;

2(0 =

4,(0 4,(0 -»,(0^(0 wla(/) + iyr(0-"l/?(0 и,«(0~ -с(О -®Д0^(0 м1а(0-й>Д0-",^(0 «,„(0_

о3 a4 a5f.

Результатом применения PMHK в этом случае являются значения коэффициентов а/ - а5, которые содержат параметры АД и позволяют определить значение Lm.

В результате получена совокупность математических моделей состояния и цепи измерения АД для идентификации вектора параметров и состояния в

статическом режиме работы: в5 = [fj fm У2 R2 Lja L2 Lm]T.

В отличие от статического режима, при работе АД в динамическом режиме возможно одновременное определение активного сопротивления ротора и частоты его вращения. Идентификация параметров и переменных состояния АД в этом случае основана на использовании РФК и информации, содержащейся только в фазных напряжениях и токах статора, преобразованных в их составляющие по осям а, 0.

Математическая модель состояния АД в этом случае включает в себя полученные ранее уравнения для определения активного сопротивления ротора

и уравнение: d)r = -^2рЧа)-Мс

стояния частоты вращения ротора. После преобразования данных уравнений к разностным и расширения вектора состояния добавлением в него момента сопротивления и активных сопротивлений статора и ротора математическая модель состояния АД имеет вид:

Xe^ViaVipUrRiRiMc F;

для введения в вектор со-

f(xe,z) =

fi /2 /3 /4

fs /б

*2а +| -p<OrV2p+^ila

Tk

Ър

Ri R2

мг

L2 L2

lb 12h

Tk

Р^аЧр ~Y2pha)~Mc

Tk

Математическая модель цепи измерения для данного случая получена при совместном решении уравнения, использованного для определения пото-косцепления ротора, и исходных уравнений для получения модели состояния АД при оценивании активного сопротивления ротора на основе РФК:

'=[и1а м/д]г;

И(хе,и) =

2 Г2а-Р°>г-^Ч'2р +

¿2.

Ча +-;-Ча

А2

м

Мр-рщ-Ж^ о 12

—.—~Чр

Таким образом, рассмотренный подход позволяет на основе РФК определять в динамическом режиме АД вектор параметров и состояния в виде:

— \ч/2а 4*2р аг МС}Т. Остальные компоненты вектора определяются

на этапе предварительной идентификации или при работе АД в статическом режиме.

Для определения параметров и переменных состояния ДГТТ на основе РМНК и РФК используются уравнения его математической модели, приведенные к требуемому виду. Для определения величины активного сопротивления Яв и индуктивности обмотки возбуждения Ьв с помощью РФК использована математическая модель состояния в виде:

К

= к Ъ Ц,1]т; /(*е.*> =

7/

/2 =

/з

В качестве измеряемой величины математической модели измерения принят ток обмотки возбуждения гв, доступный прямому измерению (у = /«,). При этом матрица коэффициентов системы уравнений, описывающих систему измерения, имеет вид: Се = [/ О 0].

Для определения взаимной индуктивности обмоток Ьц , активного сопротивления Яя и индуктивности якоря Ья на основе РФК математическая модель состояния ДПТ, после преобразования уравнения цепи якоря к разностному, примет вид:

7/

/2

/з

/4.

'я +(ия ~'яКя-°>эл1121е)1 яТк

Я ¿12

■я

-1

В качестве измеряемой величины математической модели измерения в этом случае используется ток якоря /„, доступный прямому измерению (у = /я). При этом матрица коэффициентов системы уравнений, описывающих систему измерения, имеет вид: Се = [/ 0 0 0].

Все рассмотренные математические модели состояния и цепи измерения АД и ДПТ соответствуют требованиям выбранных методов оценивания.

Исходные данные для динамической идентификации АД - значения активного сопротивления, индуктивность цепи намагничивания, кривая намагничивания и момент инерции ротора, определяются на этапе предварительной идентификации на основе данных, полученных при пуске АД «вхолостую», в режиме холостого хода, а также при работе в статическом режиме.

Активное сопротивление обмотки статора определяется в процессе приемо-сдаточных испытаний, однако его значение зависит от теплового состояния АД, и в некоторых режимах работы может существенно изменяться. Несмотря на то, что активное сопротивление статора доступно для прямого измерения, измерение его в производственных условиях может быть недопустимым. В то же время эти данные позволяют при измеренных фазных токах и напряжениях определить потокосцепление статора и электромагнитный момент АД.

В работе применен способ определения значения Я/ с введением постоянных составляющих в фазные напряжения и последующей обработкой данных, полученных измерительной системой, используемой и при динамической идентификации АД. Для определения величины Л/ по результатам опыта пуска разработан способ, основанный на предположении, что в установившемся режиме работы АД постоянная составляющая потокосцепления статора отсутствует. Основой вычислительного процесса для определения величины Л/ в этом случае является выражение:

¡и1а(1)Ж+ ¡и]а(1)Л

0

и '2

\11а(1)Ж+ ¡¡]а(1)Л о о

где //, ¡2 - сдвинутые на у^ моменты времени после выхода АД на статический

режим, который определяется при анализе модуля вектора тока статора.

При известной величине Л; потокосцепление статора может быть вычислено по формуле: = \Ujdt- \ljRjdt. Вместо интегрирования, которое

О О

может дать большую погрешность из-за шумов в измерительной системе, было использовано демпфирование на основе выражения:

с е 2

р + а>с со где 0)с - частота сопряжения (сос» 5 рад/с).

Для уменьшения погрешностей, возникающих в динамических режимах работы АД из-за этой замены, для уточнения расчетов была использована ИНС, предварительно обученная на математической модели АД.

Для определения индуктивности цепи намагничивания в виде отношения основного потокосцепления к току намагничивания, в работе применен способ, основанный на опыте холостого хода с использованием значений параметров статора.

Определение реактивной составляющей 11Р тока намагничивания основано на анализе векторной диаграммы АД в режиме холостого хода с переходом от неподвижных осей а, р к вращающимся - и, v и последующим совмещением

¥

оси и с вектором iff. Для использования РМНК зависимость Lm- 1 - [.¡П

hp

приведена к стандартному виду: Y = Z/3 + v, где Z = /; /3 = Lm.

Для определения формы кривой намагничивания АД в работе предложен метод, основанный на сопоставлении во времени тока и потокосцепления статора в режиме холостого хода. При этом потокосцепление статора может быть вычислено рассмотренным выше способом или оценено при идентификации параметров и состояния АД. Для исключения погрешностей, вызванных потерями в АД, максимумы значений тока и потокосцепления статора совмещаются во времени. Значения тока и потокосцепления табулируются по времени в течение одного периода с получением массива данных, который может быть представлен в виде таблицы или графика кривой намагничивания АД.

Определение момента инерции ротора осуществляется также на этапе предварительной идентификации известным способом.

Комплекс методов, разработанный на основе РМНК и РФК с использованием полученных для этого математических моделей состояния и цепи измерения АД и ДПТ, позволяет проводить динамическую идентификацию электродвигателей путем компьютерного моделирования процессов на основе информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода. Комплекс включает в себя алгоритмы оценивания отдельных компонент вектора параметров и состояния электродвигателей для статического и динамического режимов работы, алгоритмы для проведения предварительной идентификации АД и программное обеспечение в среде Delphi. Определение степени динамичности режима производится с помощью численного критерия, учитывающего мощность первой гармоники потокосцепления статора. Исследования показали, что при Кр!> 0,97 режим можно принимать статическим с использованием соответствующих алгоритмов.

1

ил; и№- и, ; '1А: V гг

Обработка данных опыта

пуска "вхолостую"

V

Обработка данных опыта холостого хода

и ->

Ьт

J

Обработка данных при динамическом режиме работы

►8 ^

<Ог

Обработка данных при статическом режиме работы

~ж—

СУ! —з> ПУ1

1

АЦП БД

СУ2

ПУ2

I

Компьютер -^--

ИД

дс

Рис. 2. Общая структура вычислительных процедур при динамической идентификации АД

Для выполнения процессов оценивания в алгоритмах предусмотрены реализованные программным способом координатный преобразователь напряжений и токов статора из трехфазной системы координат (А, В, С) в двухфазную (а, Р), вычислитель производной для составляющих токов статора, вычислители параметров и переменных величин АД, работа которых основана на использовании алгоритмов РМНК, РФК и других расчетных зависимостей.

Для проведения динамической идентификации АД и ДПТ был разработан и изготовлен универсальный компьютеризированный испытательный стенд для электродвигателей мощностью до 5 кВт.

Питание АД осуществляется от сети переменного тока через трехфазный

автотрансформатор или от полупроводникового преобразователя, а ДПТ - от трехфазного управляемого выпрямителя. Стенд снабжен механическим тормозом, что дает возможность проводить опыты короткого замыкания для снятия круговых диаграмм.

Испытательный стенд (рис. 3) включает в себя испытуемый двигатель (ИД), нагрузочную машину (НМ), в качестве кото' рой используется машина постоянного то-Рис.З Блок-схема ка, блок датчиков электрических парамет-испытательного стенда рОВ (БД), измеряющий токи и напряжения, датчик угловой скорости вращения (ДС), преобразовательные устройства (ПУ), ПУ2) с системами управления (СУ], СУ г), а так же устройство АЦП и компьютер. Для решение задач сбора, обработки и хранения массивов измеренных данных, отображения информации и управления стендом разработано программное обеспечение.

Проверка шумов измерительной системы на соответствие их требованиям фильтра Калмана была проведена на стенде путем извлечения сигналов при отключенном и включенном АД с последующим исключением во втором случае основной гармоники и разложением полученных данных в ряд Фурье.

= НМ

В результате проведенных исследований установлено, что статистические свойства шумов измерительной системы, использованной для динамической идентификации электродвигателей, полностью удовлетворяют требованиям, выполнение которых необходимо для применения фильтра Калмана. Из-за близости полученных результатов, для определения элементов ковариационной матрицы проще использовать данные, полученные при отключенном электродвигателе.

Динамическая идентификация была проведена для ряда АД, в том числе для АД А1СМ160Ь4 на испытательном стенде НИИВЭМ (г. Кемерово), а также на электроприводах технологического комплекса ОАО «Шахта Заречная» и ОАО «Шахта Березовская». На рис. 4 - рис. 7 для примера приведены процессы оценивания параметров АД 4АХ90Ь4УЗ в статическом режиме работы, а на рис. 8 - в динамическом режиме (рис. 9 приведен для сравнения).

Рис. 4. Процесс оценивания Рис. 5. Процесс оценивания

величины Ь1 а величины Ьт

Рис. 6. Процесс оценивания величины Ь2

Рис. 7. Процесс оценивания величины Я2 на основе РФК:

1 - по первому варианту

2 - по второму варианту

1«0 110» ¡ООО

100В I» эя

Рис. 8. Процесс оценивания частоты вращения ротора (I) и измеренный ток статора (2)

Рис. 9. Измеренные частота вращения роюра (I) и измеренный ток статора (2)

Длительность процессов оценивания величин находится в

пределах одного периода сетевого напряжения (20 мс), а величин Ьт, Ь2 - в пределах 40-50 мс. Оценивание величины Я2 на основе РФК по второму варианту решения также происходит в пределах 20 мс и этот вариант принят основным, поскольку при использовании второго варианта или РМНК процесс оценивания достигает 120 мс. Полученные длительности процессов оценивания параметров АД вполне приемлемы для решения большинства задач управления состоянием и диагностирования асинхронных электроприводов, а также для использования их на приемо-сдаточных испытаниях АД.

Методы оценивания, основанные на РФК, требуют предварительной настройки процесса оценивания, что в условиях практики может оказаться затруднительным. В работе предложены также методы динамической идентификации АД на основе поисковых методов оценивания, обладающие низкой чувствительностью к статистическим характеристикам шумов в измерительной системе и устойчивостью процессов оценивания, позволяющие при наличии локальных экстремумов в пространстве параметров находить глобальный экстремум.

В основе этих методов лежит упрощенная математическая модель, преобразованная к более удобному эквивалентному виду. Из уравнений АД для

,Г/ и/ г У/ — К 2^2 I ^-К^ определения Г/ и Т2 получены зависимости: // = —!—, ; 12 =---,

4

4

где К^ К2, I/, " соответственно коэффициенты электромагнитной связи и переходные индуктивности статора и ротора. Для упрощения модели принято, что К] = К2, = Ь2. Это обусловлено тем, что величина Ьт значительно

больше значений Ь/Сг и Ь2а.

Данное упрощение справедливо для реальных АД, особенно для режимов их работы с большими нагрузками. Допустимость упрощения обоснована результатами вычислительных экспериментов, проведенных для ряда АД при моделировании процессов пуска и работы со статической и резкопеременной на-

грузкой. При этом максимальная погрешность вычислений значений 12, ¥2 по упрощенной модели АД относительно полной модели не превысила 5%.

При работе АД в динамических режимах для идентификации параметров и состояния были использованы математическая модель состояния: Л?

4*2 = —f-(¥2 ~ ) + jpo)r4/2 и модель цепи измерения: = + IjL'j. L<2

Для использования поисковых методов оценивания модель АД приведена x = f(x,u);

к виду: \i = \P2a *2р ¿2 ¿2 Kj\T;

" = К ha hpГ.

где х - вектор оценок состояния и параметров, и - вектор входных воздействий.

При этом векторная функция, связывающая производную вектора состояния по времени с вектором входных воздействий и вектором состояния, имеет вид:

l2

-^-СГгр-КМр^Р&Жа l2

аг

r2

¡>'2 А

Для выявления ошибки оценивания использована векторная функция, связывающая определяемую величину с управляющим воздействием и состоянием: h(x,u) = 4f2=^'l , а также соответствующая ей функция

/ к2

h(x,u) = ^2, определяющая ту же величину, но полученную из вектора оценок состояния и параметров.

При этом целевая функция Q(Az) принята квадратичной:

x = f(x,u) =

Q(&) = Q(h(x,u)-k(lu)) = X(\4>2[i]-r2[ij\)2 .

¡=0 1 1 уменьшения размерности прост;

модели уменьшено введением величины Y =

Для уменьшения размерности пространства поиска число параметров в

Алгоритм оценивания параметров и переменных состояния электродвш а-теля содержит подпрограмму расчета, которая осуществляет расчет величин Ч>2

и и2. Входными данными для нее являются массивы текущих значений тока статора потокосцепле-ния статора , величины а)г,У,К;, а также начальные значения параметров и состояния <Ъ[0],

¥[0], К1[0],Ф2[0].

Выходные данные -рассчитанный массив значений потокосцепления ротора 4*2[О...Ы], величина переходной индуктивности ротора и2 и значение критерия которое определяет сте-для электродвигателя 4АМ80А4СУ1 пень достоверности задан-

ных значений параметров и переменных состояния АД. Все массивы имеют одинаковое число элементов И, соответствующее выборке по времени в диапазоне 1 -Юме.

Практическое исследование характера функции £>(Аг) для различных электродвигателей показало, что она является многоэкстремальной и имеет, как правило, несколько локальных минимумов (рис. 10). Для поиска глобального экстремума такой функции наилучшим оказался следующий подход: на первом этапе используется многомерный перебор в пространстве варьируемых параметров для локализации минимума, а затем - метод покоординатного спуска для уточнения найденного экстремума.

Из-за меньшей информативности токов и нанряжений статора при идентификации АД в статических режимах размерность пространства поиска была

уменьшена. Для этого величины К], К2, приняты постоянными.

В этом случае изменяется алгоритм оценивания с изменением вектора оценок параметров и состояния АД: х = \Р2а ^2р <®г ■ Векторная

функция, связывающая производную вектора состояния по времени с вектором управления и состояния, в этом случае имеет вид:

Рис. 10. Зависимость (){У,К¡)

х = /(х,и) =

-^-(Ъа-КМа^Р&гЪр -^(Ър-КРщЬР&гЪа

со.

Исследование характера функции Q(Лz) для различных типов электродвигателей показало, что она имеет один экстремум в области возможных значений варьируемых параметров. Поиск минимума для этого алгоритма производится методом покоординатного спуска с достижением экстремума за 2-3 цикла поиска.

Для определения индуктивности цепи намагничивания определены векторы и векторная функция в виде:

* = *2Р « = К VIР Ьа Чр]Т ■

¿2

х = /(х,и) =

^-(У2а-К1Ч<]а) + р&гЧ<2р ¿2

Математическая модель цепи измерения и целевая функция имеют вид: ^ 1

О 10 X 30 ¿0 50 60 70 80 80 100 110 Ш 130 140 150 160 170 1» 190 200

Рис. 11. Сравнение оцененной и измеренной (тонкая линия) частоты вращения ротора

70 80 Ж 1М 110 1» 1» 1« 150 1Ъ0 170 130 '») 7Х

Рис. 12. Процесс оценивания активного сопротивления ротора

На рис. 11 и рис. 12 представлены процессы оценивания значений Л2 и сц. в процессе пуска электродвигателя 4АМХ90Ь2УЗ. Несмотря на то, что исполь-

зуемый в этом случае алгоритм предназначен для статического режима, получены результаты, близкие к измеренным и определенным другими методами данным.

И, ,Ом

Ъмс

О 008 -^2(5; 0.007 а оое О 905 0,004 О 003 О 002 0,001

,Гн

г.мс

-т— 90

Для динамической идентификации АД разработана также искусственная нейронная сеть, позволяющая определять значения Л/ и Ь2. Нейронная сеть содержит 8 нейронов в теневом слое. На вход сети подаются значения фазных напряжений и токов статора, замеренные на текущем шаге и на двух предыдущих шагах, а также значение потокосцепления статора на текущем шаге. Обучение ИНС производилось на основе компьютерного моделирования процесса пуска АД с использованием уравнений ОЭМ. В этом и других случаях применения ИНС в работе при обучении использовалось 300500 образов и 20-40 тыс. эпох обучения, определения параметров ротора АД

Рис. 13. Процесс определения значений Я) и Ь2 на основе ИНС

На рис. 13 показаны процессы 4АМХ90Ь2УЗ на основе ИНС. Поскольку выходные величины ИНС имеют некоторый разброс, результаты идентификации параметров усреднялись на некотором промежутке времени.

Сравнение параметров АД 4АМХ90Ь2УЗ, полученных разными способами, приведено в таблице. Здесь 112 *, - значения, полученные с помощью ИНС (при ц = ). Величина Ьт определялась из опыта холостого хода.

Таблица

Сравнение данных, полученных разными способами

Способ получения Л/ ья 4 Я2*

На основе поисковых методов и ИНС 1,72 0,19 0,012 0,0117 1,08 0,98

На основе РФК 0,195 0,008 1,01

Измерение 1,725 0,193

Каталог 2,55 0,39 0,0175 1,64

Каталог (из опыта КЗ) 0,0123 1,67

При достаточно хорошем совпадении полученных оценок между собой и с измеренными данными, значения из каталога существенно отличаются от них, поскольку являются расчетными. Эти и другие результаты динамической идентификации ряда электродвигателей позволяют рекомендовать разработанные методы для практического применения.

В результате компьютерного моделирования установлено, что использование результатов динамической идентификации АД при векторном управлении частотно-регулируемого электропривода позволяет повысить качество управления. Наиболее чувствительна система к точности задания величины активного сопротивления ротора. При стабилизации электромагнитного момента в системе с АД мощностью 37 кВт и варьировании величины Я2 в диапазоне 0,13-0,31 Ом, момент изменяется в диапазоне 190-430 Н-м.

Для благоприятного пуска нерегулируемых асинхронных электроприводов горных машин с минимизацией динамической составляющей электромагнитного момента разработаны алгоритмы пуска на основе метода скоростного градиента при пуске с ограничением скорости нарастания приложенного напряжения и квазиоптимальный способ пуска, защищенный патентом РФ.

Получение алгоритма пуска методом скоростного градиента основано на использовании уравнений ОЭМ в системе координат х, у, вращающихся синхронно с полем статора АД, и определенного в результате динамической идентификации значения При совмещении вектора напряжения статора с осью х, математическая модель АД может быть представлена в виде: х = А(х) + В(х)и,

где В{х) = [1 0000]; и = ил; х = {г1хГ1уГ2хГ2у

ч ч

А(х) =

к

к. к

-^-Ъу+^-КгЪу-щГ!*

Ч

- ^2х +7+ (Щ - ртг

ч ч

^2

ч

(щ-ршг^х

-(М-Мс)

~ составляющие потокосцеплений статора и ротора по осям х, у; М = с(хР\уЧ/2х ~электромагнитный момент, развиваемый АД.

Алгоритм управления, предусматривающий стабилизацию заданных » *

значений момента (М ) и модуля вектора потокосцепления (У/ ), имеет вид: ит = -Ч*?*)-Ч>2у(М -М*)]Л.

В методе предусмотрено упрощение алгоритма управления, допустимость которого проверена компьютерным моделированием.

Квазиоптимальный способ пуска АД разработан для условий, когда амплитуда питающего напряжения может принимать два значения - ноль и номинальное. При этом цель управления заключается в получении пусковой характеристики, соответствующей статической механической характеристике АД.

В этом случае процесс пуска соответствует классической задаче перевода объекта по оптимальной траектории из начального состояния в конечное, которая решена в работе с помощью принципа максимума Л.С. Понтрягина на основе уравнений ОЭМ в системе координат и, V, синхронно вращающейся со скоростью поля статора. Решение получено в виде последовательно вычисляемых значений управляющих воздействий, получаемых при совместном решении уравнений движения и системы уравнений для определения вспомогательных переменных ^ (г = 1, 2, ... , 7) с учетом равенства нулю вспомогательной функции Н при достижении экстремума.

В результате управляющее воздействие определяется зависимостью:

и __ш__ш_ш_си__

Ъ+ЛгЬа-Щ-Р7

Для нахождения переменных ^ сформирована система дифференциальных уравнений, в которые входят параметры и переменные состояния АД. Решение этой системы уравнений методом Рунге-Кутта дает алгоритмическое решение задачи оптимального управления пуском АД. Характер изменения питающего напряжения для этого случая показан на рис. 14.

Первоначальный импульс напряжения, передний фронт которого нарастает по экспоненциальному закону, а также идущая за ним пауза, формируют небольшой по величине электромагнитный момент. За это время происходит плавный выбор зазоров и люфтов в механической части привода. Второй импульс, а также следующая за ним пауза, формируют состояние электромагнитного поля АД, при котором периодическая составляющая электромагнитного момента стремится к нулю. Затем на обмотку статора вновь подается полное напряжение сети. На этом оптимальное управление пуском заканчивается. Во время пауз осуществляется режим динамического торможения АД. Для упрощения физической реа-

о эиг ооо» еда зяя о/м егяг ор-л адн ода: ода

0«М1,С

Рис. 14. Управляющее воздействие при оптимальном пуске АД

лизации управляющего воздействия первый импульс и следующую за ним паузу можно исключить с переходом к квазиоптимальному управлению.

Сравнение эффективности предложенных и известных способов пуска АД приведено на рис. 15. Результаты получены путем компьютерного моделирования пуска АД ЭДК04-4МУ5 мощностью 80 кВт в приводе груженого скребкового конвейера. Экспериментальная проверка с помощью разработанного универсального транзисторного пускового устройства, способного реализовать все эти способы пуска, подтвердила результаты моделирования. Наименьшая динамичность пускового момента получена при квазиоптимальном способе пуска. Результаты моделирования показали, что с ростом мощности АД предпочтительность этого метода перед другими увеличивается.

Для изготовления пускового устройства на основе силовых полупроводниковых приборов (СПИ) во взрывозащищенном исполнении с кондуктивной системой охлаждения разработана методика тепловых расчетов. В этой системе охлаждения оболочка используется в качестве непосредственного теплоотвода. Тепловой поток от СПП, размещенного в плоском медном гнезде, соединенном через изолирующий теплопереход с внутренней поверхностью стенки оболочки, передается ей и растекается в радиальном направлении с последующим охлаждением внешней поверхности оболочки.

Методика теплового расчета основана на аналитическом методе расчета температурного поля стенки оболочки и методе эквивалентных тепловых схем. Методика позволяет определять температуру СПП и других элементов устройства при размещении нескольких СПП на теплоотводящей поверхности стенки с учетом их теплового взаимовлияния. Учитывается также теплообмен между элементами внутри оболочки и интенсивность охлаждения ее внешней поверхности. Эксперименты показали, что похрешность расчета температуры корпуса СПП с кондуктивной системой охлаждения по предложенной методике не превышает 10%.

Для контроля состояния и функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД на основе анализа текущих значений фазных

Рис. 15. Переходные моменты при различных способах пуска: 1 - прямое подключение к сети; 2 -пофазная подача напряжения (метод Л.П. Петрова); 3 - квазиоптимальный пуск; 4 - ограничение скорости нарастания напряжения методом скоростного градиента

напряжений и токов разработано два метода - метод с использованием поискового алгоритма оценивания на основе уравнений трехфазной ОЭМ и метод на основе ИНС. В первом методе несимметричность обмоток при замыканиях учитывается введением дополнительных составляющих в фазные напряжения, а сама трехфазная модель АД принимается симметричной и проще поддается анализу, чем более громоздкая несимметричная модель.

При введении в фазы АД различных добавочных сопротивлений НА, Яв, Яг учитываются переменные нулевой последовательности при расчете значений иа, и р. Векторы, векторные функции и целевая функция в данном поисковом методе имеют следующий вид:

и = [и1а

Ър Л,

¿В Дс]7

/(х,и) =

щр Г»-

и1а~11аЩ

и1р~'чрк1

12 К 4 4

В процессе оценивания используются параметры и частота вращения ротора, полученные при динамической идентификации АД.

Для проверки работоспособности метода была проведена серия опытов, в которых в статарную цепь АД 4АМХ90Ь2УЗ мощностью 3 кВт включались добавочные сопротивления величиной 10-20% от значения К\. Погрешность определения значений этих добавочных сопротивлений не превысила 5%.

Определение замыканий в обмотке статора на основе ИНС проводилось по результатам работы одношагового предиктора с четырьмя нейронами в теневом слое, обученного на данных, полученных при нормальной работе исправного АД 4АМХ90Ь2УЗ. При этом на вход ИНС подавались фазные напряжения и токи обмотки статора на текущем и предыдущем шагах, а выходным сигналом было предсказание тока на один шаг вперед.

При возникновении замыкания точность прогноза падает. Это качество ИНС использовано для диагностирования замыканий. После обучения ИНС была проведена серия опытов с созданием витковых и межфазных замыканий через ограничивающие сопротивления с помощью отводов, сделанных от определенных витков обмотки. При этом было установлено, что ИНС способна выявлять замыкания даже на ранних стадиях развития процесса.

Ых,и) = 11 = —Т~>

¿1

N-1

= I (ш-Ш?.

¡=0

Для диагностирования и защиты главных электроприводов карьерных экскаваторов разработана микропроцессорная система, осуществляющая анализ текущих значений напряжений и токов электродвигателей. В состав системы входят блок измерительных преобразователей, микропроцессорный модуль, блок индикации и блок исполнительных элементов для включения средств защиты.

Сравнение реакций электропривода и его модели на управляющие и возмущающие воздействия позволяет микропроцессорному устройству при возникновении несоответствия диагностировать вид отказа и, при необходимости, формировать сигнал на отключение электропривода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований дано решение актуальной научной проблемы по динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин, управлению их состоянием при пуске и функциональному диагностированию, имеющее важное теоретическое и практическое значение и являющееся существенным вкладом в повышение эксплуатационной надежности и совершенствование электромеханических систем горных машин.

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Выявлены закономерности процессов в АД, на основании которых получена совокупность математических моделей для динамической идентификации электродвигателей на основе использованных в работе методов оценивания.

2. Разработаны способы определения значения активного сопротивления статора, индуктивности цепи намагничивания и формы кривой намагничивания АД для этапа предварительной идентификации на основе информации, полученной при пуске электродвигателя «вхолостую» и в режиме холостого хода.

3. Разработан комплекс методов для проведения динамической идентификации электродвигателей в статическом и динамическом режимах работы при компьютерной обработке информации на основе рекуррентного метода наименьших квадратов, расширенного фильтра Калмана, поисковых методов оценивания, математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

4. Для динамической идентификации АД в статическом и динамическом режимах работы в условиях действия нестационарных шумов на основе поисковых алгоритмов оценивания разработаны методы идентификации, обеспечивающие устойчивые процессы оценивания с нахождением глобальных экстремумов.

5. Для выбора необходимых методов при выполнении динамической идентификации АД в зависимости от его работы в статическом или динамическом режимах, в которых фазные токи и напряжения АД содержат разное коли-

чество информации о параметрах и переменных состояния, предложен численный критерий, характеризующий относительную мощность первой гармоники потокосцепления статора.

6. Разработана искусственная нейронная сеть, позволяющая проводить динамическую идентификацию АД с определением в реальном времени текущих значений параметров ротора — переходной индуктивности и активного сопротивления.

7. Разработан компьютеризированный испытательный стенд, алгоритмы для динамической идентификации электродвигателей и программное обеспечение для реализации всех предложенных методов, с использованием которых были проведены эксперименты по динамической идентификации ряда электродвигателей, подтвердившие работоспособность и достаточную для практических целей точность полученных результатов (для измеряемых параметров погрешность не превышает 10%). Было также установлено, что для испытанных АД параметры, взятые из каталогов, существенно отличаются от измеренных данных и их оценок, полученных в результате динамической идентификации АД. Разработка принята к использованию в НИИ взрывозащищенных электрических машин (г. Кемерово).

8. Разработан алгоритм, обеспечивающий минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента АД при пуске с ограничением скорости нарастания приложенного напряжения.

9. Разработан новый способ благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины, обеспечивающий на основе квазиоптимального управления минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента, и проведены лабораторные и промышленные испытания устройства, подтвердившие теоретические положения, а компьютерное моделирование показало, что с повышением мощности АД эффективность данного способа по сравнению с другими известными способами пуска увеличивается. Разработка принята к использованию в НИИ взрывозащищенных электрических машин (г. Кемерово).

10. Для изготовления устройства благоприятного пуска во взрывозащи-щенном исполнении разработана методика тепловых расчетов силовых полупроводниковых приборов с кондуктивной системой охлаждения.

11. Разработана микропроцессорная система для защиты и диагностики главных электроприводов карьерных экскаваторов, использующая для работы анализ текущих значений напряжений и токов электродвигателей. Устройство успешно прошло промышленные испытания на экскаваторе ЭШ-13/50А в условиях разреза «Томусинский» в Кузбассе.

12. Для функционального диагностирования замыканий в обмоле стаю-ра АД разработана искусственная нейронная сеть и способ на основе поискового метода оценивания с использованием уравнений трехфазной обобщенной электрической машины и информации, заключающейся в текущих значениях

напряжении и токов статора.

РОС НАЦИОНАЛЬНА БИБЛИОТЕКА С. Петербург ,

09 МО ит ,

Основное содержание работы опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, в следующем составе:

1. Каширских В.Г. Динамическая идентификация асинхронных электродвигателей: Монография / ГУ КузГТУ.- Кемерово, 2005,- 139 с.

2. Каширских В.Г. Идентификация объектов управления: в кн.: В.Г. Каширских. - Теория автоматического управления: В 2 ч. Ч. 2. Нелинейные и специальные системы: ГУ КузГТУ.- Кемерово, 2004.- 98 с.

3. Технические требования к рудничному взрывозащищенному электрооборудованию с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением 1140 В / В.О. Жидков, В.П. Колосюк, Л.Б. Коринев, В.Г. Каширских и др.// Министерство угольной промышленности СССР. Нормативный документ ВостНИИ.- Кемерово, 1988.- 17 с.

4. Каширских В.Г. Микропроцессорное устройство автоматического контроля технического состояния и защиты электроприводов карьерных экскаваторов /В.Г. Каширских, А.Е. Медведев // Вестн. КузГТУ, 1998.- №2,- С. 20-22.

5. Каширских В.Г. Структура информационного канала в усгройстве контроля и защиты электромеханических систем / В.Г. Каширских, Р.А. Чекамеев // Вестн. КузГТУ, 1998,- №4- С.42-43.

6. Медведев А.Е. Автоматический контроль и защита электроприводов экскаваторов / А.Е. Медведев, В.Г. Каширских // Системы и средства автоматизации: Материалы Всерос. науч.- практ. конф., 17-18 окт. 1998, СибГИУ, Новокузнецк, 1998.- С. 221-223.

7. Каширских В.Г. Совершенствование автоматического контроля и защиты электроприводов карьерных экскаваторов / В.Г. Каширских, А.Е. Медведев // Известия вузов. Горный журнал, 2000,- №5.- С. 132-136.

8. Медведев А.Е. Структура микропроцессорною модуля для устройства защиты и диагностики тиристорных электроприводов экскаваторов / А.Е. Медведев, В.Г. Каширских // Вестн. КузГТУ, 2000,- №6.- С. 9-11.

9. Каширских В.Г. Идентификация параметров асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, Д.В. Соколов // Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок: Труды Всерос. науч.-практ. конф. «АЭП-2002», 15-17 мая 2002 г., Новокузнецк, 2002.- С. 81-82.

10. Каширских В.Г. Определение кривой намагничивания асинхронного двигателя / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, Д.В. Соколов // Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок: Труды Всерос. науч.- практ. конф. «АЭП-2002», 15-17 мая 2002 г., Новокузнецк, 2002,- С. 85-87.

11. Каширских В.Г. Автоматический контроль усталостных повреждений элементов трансмиссии экскаваторов / В.Г. Каширских, П.Д. Гаврилов, А.Е. Медведев // Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок: Труды Всерос. науч.-практ. конф. «АЭП-2002», 15-17 мая 2002 г., Новокузнецк, 2002.- С. 83-85.

12. Каширских В.Г. Определение кривой намагничивания магнитоировода асинхронного электродвигателя по результатам испытания на холостом ходе

/ В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, Д.В. Соколов // Вести. КузГТУ, 2002.-№2.-С. 14-16.

13. Каширских В.Г. Идентификация параметров асинхронного электродвигателя с помощью метода наименьших квадратов / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, Д.В. Соколов // Вестн. КузГТУ, 2002.- №2,- С. 17-19.

14. Каширских В.Г. Идентификация параметров обмотки статора и цепи намагничивания асинхронного электродвигателя с помощью расширенного фильтра Калмана / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Вестн. КузГТУ, 2002-№3,- С. 17-21.

15. Каширских В.Г. Устройство автоматической защиты и диагностики электроприводов экскаваторов ! В.Г. Каширских, П.Д. Гаврилов, А.Е. Медведев // Горные машины и автоматика, 2002.- №9,- С. 40-43.

16. Каширских В.Г. Диагностика замыканий в обмотке статора асинхронного двигателя с помощью искусственных нейронных сетей / В.Г. Каширских,

A.B. Нестеровский // Вестн. КузГТУ, 2002,- №6.- С. 52-54.

17. Каширских В.Г. Оценка параметров и состояния асинхронного двигателя при установившемся режиме работы / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Москва, 2002,- 11 е.- Рукопись предоставлена Кузбас. гос. техн. ун-том. Деп. в ВИНИТИ 26дек. 2002, №2265-В2002.

18. Каширских В.Г. Оценка параметров и состояния асинхронного двигателя при динамической нагрузке / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Москва,

2002. - 11 с. - Рукопись предоставлена Кузбас. гос. техн. ун-том. Деп. в ВИНИТИ 26 дек. 2002, №2265-В2002.

19. Каширских В.Г. Определение индуктивности ротора асинхронного двигателя с короткозамкпутым ротором / В.Г.Каптирских, В.М.Завьялов // Вестн. КузГТУ, 2003.- №1.- С. 20-21.

20. Каширских В.Г. Определение в реальном времени активного сопротивления и потокосцепления ротора асинхронного двигателя при его работе в установившемся режиме / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Вестн. КузГТУ,

2003.-№1,-С. 21-24.

21. Каширских В.Г. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов в рудничном взрывозащигценном электрооборудовании // Горные машины и автоматика, 2003,- №4,- С. 32-33.

22. Каширских В.Г. Идентификация параметров асинхронных короткозамкну-тых электродвигателей в реальном времени для целей диагностики /

B.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Вестн. УТТУ-УПИ. Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы. Ч. 2.- Екатеринбург, 2003.- №5(25).- С. 231-233.

23. Каширских В.Г. Анализ шумовых процессов в измерительной схеме асинхронного двигателя / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Вестн. КузГТУ, 2003,-№2,-С. 12-14.

24. Каширских В.Г. Структура вычислительной части испытательного стенда для оценки параметров и состояния асинхронных электродвигателей / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Вестн. КузГТУ, 2003.- №3.- С. 63-66.

25. Каширских В.Г. Оценка параметров двигателя постоянного тока с помощью метода наименьших квадратов / В.Г. Каширских, А.Г. Анисимов // Вестн. КузГТУ, 2003.- №4.- С. 70-71.

26. Каширских В.Г. Оценка активных сопротивлений и потокосцеплений ротора асинхронного двигателя в реальном времени / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы: Материалы Международной науч.-техн. конф. (3-5 сентября 2003 г.).- Томск, ТПУ, 2003.- С.30-33.

27. Каширских В.Г. Идентификация асинхронных электродвигателей / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: Материалы 4-й Всероссийской науч.- практ. конф. «AS" 2003» (8-10 декабря 2003 г.).- Новокузнецк, СибГИУ, 2003.- С. 289-292.

28. Каширских В.Г. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов в рудничном взрывозащищенном электрооборудовании // Вестн. КузГТУ, 2004,- №1,- С. 28-30.

29. Каширских В.Г. Автоматизированный испытательный комплекс для идентификации параметров асинхронных электродвигателей горных машин / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // М. - Горный информационно-аналитический бюллетень,- №6.- 2004,- С. 299-302.

30. Каширских В.Г. Идентификация параметров и состояния асинхронных электродвигателей в установившемся режиме работы / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Математические методы в технике и технологиях — ММ 11-17: Сб. трудов 17-й Международ, науч. конф.: В 10 т. Т. 5. Секция 5 / Под общ. ред. B.C. Балакирева.- Кострома: изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2004.- С. 170-172.

31. Каширских В.Г. Идентификация параметров и состояния асинхронного электродвигателя в реальном времени / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17: Сб. трудов 17-й Международ, науч. конф.: В 10 т. Т. 5. Секция 5 / Под общ. ред.

B.C. Балакирева,- Кострома: изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2004.-

C. 175-177.

32. Каширских В.Г. Оценка активного сопротивления ротора асинхронного электродвигателя с помощью нейронной сети / В.Г. Каширских, A.B. Несте-ровский // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-17: Сб. трудов 17-й Международ, науч. конф.: В 10 т. Г. 5. Секция 5 / Под общ. ред.

B.C. Балакирева.- Кострома: изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2004.-

C. 161-163.

33. ПАТЕНТ РФ №2235410 МПК Н 02 Р 126. Способ пуска асинхронного электродвигателя / Е.К. Ещин, И.А. Соколов, В.Л. Иванов, В.Г. Каширских, Д.В. Соколов. Заявл. 04.01.03 №2003100098. Опубл. 27.08.04. Бюл. №24.

34. Универсальный компьютеризированный испытательный стенд / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, A.B. Нестеровский, С.С. Переверзев // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горно-топливной отраслях: Труды Второй Всероссийской науч.- практ.

конф./ Под общ. ред. В.Ю. Островлянчика, П.Н. Кунинина.- Ново1сузнецк: изд-во СибГИУ, 2004,- С. 90-93.

35. Анализ шумов измерительной схемы при динамической идентификации асинхронного двигателя / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, A.B. Нестеров-ский, С.С. Переверзев // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горно-топливной отраслях: Труды Второй Всероссийской науч.-практ. конф./ Под общ. ред. В.Ю. Островлянчика, П.Н. Кунинина,- Новокузнецк: изд-во СибГИУ, 2004,- С. 93-97.

36. Каширских В.Г. Оценка параметров ротора асинхронного электродвигателя с помощью искусственной нейронной сети / В.Г. Каширских, A.B. Несте-ровский // Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горно-топливной отраслях: Труды Второй Всероссийской науч.- практ. конф./ Под общ. ред. В.Ю. Островлянчика, П.Н. Кунинина.- Новокузнецк: изд-во СибГИУ, 2004.- С. 87-90.

37. Компьютеризированный испытательный комплекс для динамической идентификации взрывозащищенных асинхронных электродвигателей / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, A.B. Нестеровский, С.С. Переверзев // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды Международной науч.-практ. конф.- Кемерово, 2004,-С. 145-146.

38. Функциональный контроль состояния асинхронных электродвигателей горных машин / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, A.B. Нестеровский, С.С. Переверзев // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири « Сибресурс-2004»: Материалы 10-й Международной науч.- практ. конф./ Под общ. ред. Ю.А. Антонова и др.- Кемерово: изд-во КузГТУ, 2004,- С. 150-152.

39. Улучшение пусковых режимов нерегулируемых асинхронных электродвигателей горных машин / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, A.B. Нестеровский, С.С. Переверзев // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири « Сиб-ресурс-2004»: Материалы 10-й Международной науч.-практ. конф./ Под общ. ред. Ю.А. Антонова и др.- Кемерово: изд-во КузГТУ, 2004.- С. 173-175.

40. Каширских В.Г. Определение активного сопротивления обмотки статора асинхронного двигателя по опыту пуска / В.Г. Каширских, A.B. Нестеровский // Вестн. КузГТУ, 2004,- №6.2.- С. 64-65.

41. Каширских В.Г. Принципы автоматизированного управления одноковшовым карьерным экскаватором и функциональное диагностирование его электроприводов на основе компьютерных технологий / В.Г. Каширских, А.Е. Медведев // Вестн. КузГТУ, 2005.- №2.- С.75-80.

42. Каширских В.Г. Динамическая идентификация асинхронных электродвигателей с учетом значимости параметров / В.Г. Каширских, A.B. Нестеровский //Вестн. КузГТУ, 2005,- №1.- С.73-74.

43. Способ пуска асинхронного электродвигателя / Е.К. Ещин, В.Г. Каширских, И.А. Соколов, С.С. Переверзев // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. трудов 18-й Международ, науч. конф.: в 10 т. Т.5. Секция 5 / Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Казань: изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005. - С. 200-204 .

44. Каширских В.Г. Обеспечение устойчивости вычислительных процедур при идентификации асинхронных электродвигателей / В.Г. Каширских, A.B. Не-стеровский // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. трудов 18-й Международ, науч. конф.: в 10 т. Т.5. Секция 5 / Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Казань: изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005. -С. 205-207.

45. Каширских В.Г. Автоматизированный испытательный комплекс для идентификации асинхронных электродвигателей // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. трудов 18-й Международ, науч. конф.: в 10 т. Т.5. Секция 5 / Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Казань: изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005. -С. 157-159.

46. Каширских В.Г. Оценка индуктивности цепи намагничивания асинхронного электродвигателя в процессе его работы / В.Г. Каширских, A.B. Нестеров-ский // Вестн. КузГТУ, 2005.- №2,- С. 28-29.

47. Каширских В.Г. Формирование алгоритма управления плавным пуском асинхронного электродвигателя на основе метода скоростного градиента / В.Г. Каширских, В.М. Завьялов, С.С. Переверзев // Вестн. КузГТУ, 2005,-№2 - С. 7-9.

48. Каширских В.Г. Функциональное диагностирование и прогнозирование асинхронных электродвигателей горных машин на основе их динамической идентификации // Вестн. КузГТУ, 2005,- №2.- С. 3-5.

49. Каширских В.Г. Управление динамикой пуска нерегулируемых асинхронных электроприводов горных машин / В.Г. Каширских, С.С. Переверзев // Вестн. КузГТУ, 2005,- № 2,- С. 33-35.

50. Каширских В.Г. Расчет тепловых режимов силовых полупроводниковых приборов во взрывозащищенном электрооборудовании // Вестн. КузГТУ, 2005.-№4.1.-С. 3-6.

ЛР № 020313 от 23.12.96 Подписано в печать 23.08.05. Формат 60x84/16. Бумага офсетная, печ. п. 2,5. Отпечатано на ризографе.

Тираж 100 экз. Заказ Кузбасский государственный технический университет.

650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография Кузбасского государственного технического университете. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

\

»15851

РНБ Русский фонд

2006-4 14374

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Краткая характеристика режимов работы т электроприводов горных машин.

1.2. Надежность и основные неисправности электродвигателей горных машин.

1.3. Существующие пути повышения эксплуатационной надежности электродвигателей горных машин.

1.4. Анализ известных методов идентификации параметров и переменных состояния электродвигателей.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. ВЫБОР ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ф ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ.

2.1. Математические методы идентификации.

2.1.1. Основные термины и определения.

2.1.2. Выбор методов оценивания.

2.2. Математический аппарат искусственных нейронных сетей

2.3. Математические модели электродвигателей.

2.4. Предварительная идентификация асинхронных электродвигателей.

2.4.1. Определение активного сопротивления и потокосцепления статора.

2.4.2. Определение кривой намагничивания.

2.4.3. Определение момента инерции ротора.

Выводы. 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ

КЛАССИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЦЕНИВАНИЯ.

3.1. Идентификация асинхронного электродвигателя.

3.1.1. Идентификация в статическом режиме работы.

3.1.2. Идентификация в динамическом режиме работы. 137 'V 3.2. Идентификация электродвигателя постоянного тока.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПОИСКОВЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНИВАНИЯ И ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ. л 4.1. Идентификация асинхронного электродвигателя на

• основе поисковых методов оценивания.

4.1.1. Упрощение математической модели электродвигателя.

4.1.2. Идентификация в динамическом режиме работы

4.1.3. Идентификация в статическом режиме работы.

4.2. Идентификация асинхронного электродвигателя с помощью искусственной нейронной сети.

Выводы.

5. ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ

• ИДЕНТИФИКАЦИИ.

5.1. Испытательный стенд.

5.2. Анализ шумов измерительной системы.

5.3. Определение степени динамичности режима работы асинхронного электродвигателя

5.4. Анализ результатов идентификации.

5.4.1. Идентификация на основе классических методов оценивания.

5.4.2. Идентификация на основе поисковых алгоритмов.

Выводы.

6. УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ АСИНХРОННЫХ

• ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИВОДОВ ГОРНЫХ МАШИН.

6.1. Определение эффективности управления электроприводом путем моделирования на основе

Ф результатов динамической идентификации.

6.2. Управление состоянием асинхронного электродвигателя для осуществления благоприятного пуска привода.

6.2.1. Алгоритм пуска на основе метода скоростного градиента.

6.2.2. Квазиоптимальный способ пуска.

6.2.3. Разработка универсального транзисторного пускового устройства и сравнение эффективности способов благоприятного пуска.

6.3. Разработка методики тепловых расчетов полупроводникового пускового устройства взрывозащищенного исполнения с кондуктивной системой охлаждения.

Выводы.

7. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ И ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ГОРНЫХ МАШИН.

7.1. Подход к функциональному диагностированию и защите электродвигателей горных машин на основе результатов их динамической идентификации.

7.2. Выявление замыканий в обмотке статора асинхронного электродвигателя в процессе его работы.

7.2.1. Выявление замыканий с помощью искусственной нейронной сети.

7.2.2. Выявление замыканий на основе поискового метода оценивания.

7.3. Функциональное диагностирование и защита электроприводов экскаваторов.

Выводы.

Надежность и эффективность электроприводов горных машин: очистных и проходческих комбайнов, скребковых и ленточных конвейеров, буровых станков, экскаваторов и других машин, производящих разрушение и транспортирование угля и горной породы, в значительной степени определяет эффективность работы угледобывающих предприятий в целом.

При этом в подземных горных машинах в основном применяется нерегулируемый асинхронный электропривод, обеспечение высокой эксплуатационной надежности которого является трудной задачей в связи с тяжелыми условиями эксплуатации, обусловленными спецификой технологического процесса со случайным характером резкопеременных нагрузок, частыми пусками под нагрузкой и перегрузками электропривода, а также стопорениями рабочего органа.

Это является причиной высоко динамичных переходных процессов в электродвигателях и значительных вибрационных и ударных механических нагрузок в трансмиссии, которые приводят к ухудшению состояния изоляции обмотки статора и интенсивному накоплению усталостных повреждений в механических элементах, преждевременному износу, поломкам, авариям и, в результате, наносят большой экономический ущерб.

Наиболее перспективными направлениями повышения надежности этих электроприводов в настоящее время являются следующие: использование устройств благоприятного пуска для нерегулируемых асинхронных электродвигателей с корот-козамкнутым ротором (АД) на основе силовых полупроводниковых приборов, переход к частотно-регулируемому электроприводу, а также применение современных высокоэффективных систем для контроля состояния, функционального диагностирования и защиты.

Первые два направления базируются на управлении состоянием электродвигателей, заключающемся в изменении их фазовых координат с помощью управляющих воздействий. Электродвигатели являются основными элементами приводов, формирующими потоки механической энергии для разрушения и перемещения горной массы и движения горных машин, поэтому им должно быть уделено особое внимание.

Возможности нерегулируемого асинхронного электропривода при постоянном росте энерговооруженности горных машин для повышения их производительности в настоящее время практически уже исчерпаны и замена его на современный частотно-регулируемый электропривод позволит при соответствующем управлении не только оптимизировать технологический процесс, но и успешно решать вопросы ресурсосбережения и энергосбережения.

Для находящихся в эксплуатации карьерных экскаваторов и буровых станков, в которых в основном применяется регулируемый электропривод постоянного тока, также особенно важной является проблема повышения эксплуатационной надежности и эффективности приводов. Эта проблема решается путем совершенствования приводов на современной элементной и информационной базе и переходом, в перспективе, к более надежному и современному частотно-регулируемому электроприводу.

Известно, что эффективность работы систем управления электроприводов и электротехнических комплексов, содержащих электродвигатели, зависит от знания текущих значений электромагнитных параметров электродвигателей - активных сопротивлений, индуктивностей и взаимных индуктивностей обмоток. В то же время, например, на этапе приемо-сдаточных испытаний АД измеряется только активное сопротивление обмотки статора, а значения параметров, которые приводятся в каталогах, являются расчетными при проектировании и могут сильно отличаться от реальных значений параметров конкретных электродвигателей.

Кроме того, параметры АД зависят от режима его работы и теплового состояния. Так, в режиме прямого пуска активное сопротивление ротора может изменяться более чем в 1,5 раза, а индуктивности - на 30-40%. Активное сопротивление обмотки статора зависит от теплового состояния и может изменяться при работе АД на 20-30%, что особенно характерно для повторно-кратковременного режима.

Из этого следует, что текущие значения параметров электродвигателей необходимо определять непосредственно в процессе работы электропривода. Это возможно при проведении динамической идентификации параметров и переменных состояния электродвигателя (везде далее - динамическая идентификация электродвигателя), заключающейся в определении в реальном времени, в процессе рабочего функционирования горной машины, текущих значений электромагнитных параметров и переменных величин электродвигателя, характеризующих его состояние. Основой динамической идентификации при этом является компьютерная обработка информации, содержащейся в напряжениях и токах электродвигателя на основе математической модели электродвигателя и математических методов идентификации.

Необходимость проведения динамической идентификации определяется тем, что большая часть электромагнитных параметров и переменных состояния электродвигателей, требуемых для решения перечисленных задач, недоступна прямому измерению. Например, для асинхронных электродвигателей -это активное сопротивление и индуктивность ротора, индуктивность цепи намагничивания и потокосцепления статора и ротора, а в процессе работы АД также становятся недоступными для прямого измерения и параметры статора. Измерение магнитного потока в воздушном зазоре АД, электромагнитного момента и частоты вращения ротора технически возможно, но из-за тяжелых условий работы электроприводов горных машин их также целесообразно вычислять, а не измерять. Существует также проблема определения текущих значений параметров электродвигателей постоянного тока (ДПТ) непосредственно в процессе их работы.

Известно значительное количество публикаций по идентификации параметров и состояния электродвигателей, а также технических решений для их реализации. Однако, в основном, они предназначены для использования в составе конкретных систем управления электроприводов и позволяют определять лишь те параметры и переменные состояния, которые необходимы для их работы. В тоже время существует необходимость разработки комплексного подхода к созданию методов динамической идентификации электродвигателей горных машин для мониторинга их параметров и состояния с целью использования получаемой при этом информации как для контроля и управления состоянием электродвигателей, так и для решения задач функционального диагностирования, защиты, прогнозирования, а также использования на этапе приемосдаточных испытаний электродвигателей с определением их индивидуальных данных и для контроля качества технологического процесса при изготовлении или ремонте. Это является важной научной проблемой и ее актуальность определяется как потребностями практики, так и необходимостью использования результатов динамической идентификации для научных исследований.

Решению этой научной проблемы посвящена данная диссертация. Особое внимание в работе уделено разработке методов динамической идентификации электродвигателей, обладающих низкой чувствительностью к уровню шумов и их статистическим характеристикам и обеспечивающих устойчивость вычислительных процессов оценивания. Эти качества необходимы для создания устройств идентификации, предназначенных для работы в составе информационной части привода горной машины.

Актуальность работы подтверждается тем, что она выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2000-2006 годы» (проект У0043) и по гранту Министерства образования РФ Г04-98 (1998-2000 гг.).

Цель работы - повышение эксплуатационной надежности электроприводов горных машин на основе использования разработанного комплекса методов динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин при управлении их состоянием, контроле и функциональном диагностировании.

Идея работы заключается в использовании зависимостей электромеханического преобразования энергии для определения текущих значений параметров и переменных состояния электродвигателя с помощью компьютерной обработки информации, содержащейся в его напряжениях и токах в режиме рабочего функционирования на основе математических методов идентификации. Результаты динамической идентификации, а также значения напряжений и токов электродвигателя, являются информационной основой для создания и работы систем управления, диагностики и защиты приводов горных машин.

Задачи исследований

1. Выявить закономерности процессов, протекающих в АД, позволяющих разработать математические модели состояния и цепи измерения с приведением их к виду, необходимому для использования методов идентификации.

2. Разработать методы для определения значений активного сопротивления и потокосцепления статора, индуктивности цепи намагничивания и реальной формы кривой намагничивания на этапе предварительной идентификации состояния АД.

3. Разработать комплекс методов для динамической идентификации электродвигателей на основе математических методов оценивания, а также разработать для них алгоритмическое и программное обеспечение.

4. Разработать структуру компьютеризированного испытательного стенда, проанализировать шумы измерительной системы стенда для проверки соответствия их параметров требованиям фильтра Калмана и провести серию испытаний с целью проверки работоспособности и точности предложенных методов динамической идентификации электродвигателей.

5. Разработать теоретические основы для реализации благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода, в том числе с использованием результатов динамической идентификации АД.

6. Разработать методику тепловых расчетов силовых полупроводниковых приборов с кондуктивной системой охлаждения для изготовления пускового устройства во взрывозащи-щенном исполнении.

7. На основе результатов динамической идентификации разработать методы функционального диагностирования замыканий в обмотках статоров электродвигателей.

Методы исследований. В процессе выполнения работы использовались математические методы оценивания (рекуррентный метод наименьших квадратов, расширенный фильтр Калмана и поисковые методы); теория обобщенной электрической машины; методы аналитического и численного решения систем дифференциальных уравнений; методы матричной алгебры; методы анализа случайных процессов; математический аппарат искусственных нейронных сетей; теория оптимального управления; компьютерное моделирование динамических процессов в электродвигателях при реализации разработанных методов динамической идентификации и проведение проверочных вычислительных экспериментов; лабораторные и промышленные испытания разработанных устройств.

Реализация вычислительных алгоритмов процессов динамической идентификации электродвигателей производилась в среде Delphi и с использованием языков программирования C/C++ .

Научные положения, выносимые на защиту

1. Закономерности процессов в АД в различных режимах работы и полученные на их основе с помощью теории обобщенной электрической машины математические модели состояния и цепи измерения позволяют при использовании математических методов оценивания проводить динамическую идентификацию АД.

2. Исходные данные для динамической идентификации АД - значения активного сопротивления статора и индуктивности цепи намагничивания, а также форма кривой намагничивания, определяются на этапе предварительной идентификации специально разработанными методами на основе информации, полученной при пуске АД «вхолостую» и в режиме холостого хода.

3. Комплекс методов, разработанных на основе рекуррентного метода наименьших квадратов и расширенного фильтра Калмана, позволяет проводить динамическую идентификацию АД и ДПТ путем компьютерной обработки информации на основе полученных математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

4. Методы динамической идентификации АД, разработанные на основе поисковых методов оценивания, обладают низкой чувствительностью к статистическим характеристикам шумов в измерительной системе и хорошей устойчивостью процессов оценивания, а также позволяют при наличии локальных экстремумов в пространстве параметров находить глобальный экстремум.

5. Динамическая идентификация АД на основе использования искусственной нейронной сети позволяет в реальном времени определять текущие значения параметров ротора.

6. Благоприятный пуск нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины с минимизацией динамическои составляющей электромагнитного момента ооеспечивает-ся использованием алгоритма пуска на основе метода скоростного градиента или квазиоптимальным способом, защищенным патентом РФ.

7. Использование результатов анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины позволяет осуществлять функциональное диагностирование замыканий в обмотке статора.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным применением математических методов и моделей, адекватность которых реальным процессам подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований; удовлетворительной сходимостью результатов, полученных теоретически и экспериментально (погрешность не превышает 10%) при проведении лабораторных и промышленных испытаний; применением современного оборудования, согласованностью результатов компьютерного моделирования исследуемых процессов с экспериментальными данными; результатами статистического анализа шумов измерительной системы для проверки соответствия их параметров требованиям фильтра Калмана.

Положительные результаты, полученные при проведении лабораторных и промышленных испытаний, подтверждают правильность предложенных методов, технических решений, научных положений и выводов.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Выявлены закономерности процессов в АД, на основании которых получена совокупность математических моделей, позволяющая проводить динамическую идентификацию электродвигателей на основе использованных в работе методов оценивания.

2. Разработан комплекс методов для проведения динамической идентификации электродвигателей при компьютерной обработке информации на основе рекуррентного метода наименьших квадратов, расширенного фильтра Калмана, поисковых методов оценивания, искусственной нейронной сети, математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

3. Для динамической идентификации АД в условиях действия нестационарных шумов на основе поисковых алгоритмов оценивания разработаны методы идентификации, обеспечивающие устойчивые процессы оценивания элементов вектора параметров и состояния АД с нахождением глобальных экстремумов.

4. Разработаны способы определения значения активного сопротивления статора, индуктивности цепи намагничивания и формы кривой намагничивания АД на этапе предварительной идентификации на основе информации, полученной при пуске электродвигателя «вхолостую» и в режиме холостого хода.

5. Для благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины получен алгоритм пуска на основе метода скоростного градиента и разработан квазиоптимальный способ пуска, обеспечивающие минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента АД.

6. Для изготовления пускового устройства во взрывоза-щищенном исполнении на основе силовых полупроводниковых приборов с кондуктивной системой охлаждения разработана методика тепловых расчетов.

7. Установлена возможность использования результатов анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины для функционального диагностирования замыканий в обмотке статора.

Личный вклад автора заключается в решении проблемы определения в реальном времени текущих значений параметров и переменных величин электродвигателей приводов горных машин в процессе их рабочего функционирования на основе динамической идентификации электродвигателей с использованием получаемой при этом информации для контроля и управления состоянием электродвигателей и функционального диагностирования.

В рамках отдельных разделов диссертации личный вклад автора заключается: в разработке математических моделей электродвигателей, соответствующих требованиям использованных в работе методов оценивания; в разработке комплекса методов для проведения динамической идентификации электродвигателей на основе методов оценивания; в разработке способов предварительной идентификации; в использовании искусственной нейронной сети для идентификации параметров ротора АД, функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД и уточнения расчетов; в использовании поискового метода оценивания на основе уравнений трехфазной обобщенной электрической машины для функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД; в разработке методики тепловых расчетов полупроводникового пускового устройства во взрывозащищенном исполнении с кон-дуктивной системой охлаждения; в разработке компьютеризированного испытательного стенда для идентификации параметров и состояния электродвигателей; в разработке алгоритмов и программного обеспечения для реализации предложенных в работе методов; в постановке задач, организации и участии в выполнении лабораторных и промышленных испытаний.

Автор принимал также непосредственное участие в теоретических и практических работах по разработке квазиоптимального способа благоприятного пуска нерегулируемых асинхронных электроприводов горных машин и микропроцессорного устройства диагностики и защиты главных электроприводов экскаваторов.

Практическое значение работы заключается в разработке математических моделей, комплекса методов, алгоритмического и программного обеспечения для динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин с целью создания подсистем управления состоянием, контроля и функционального диагностирования электродвигателей; в разработке способов для предварительной идентификации АД; в разработке компьютеризированного испытательного стенда для определения в процессе приемо-сдаточных испытаний индивидуальных параметров каждого электродвигателя и осуществления контроля качества технологического процесса при их изготовлении и ремонте; в разработке методов, позволяющих осуществлять функциональное диагностирование замыканий в обмотке статора на основе анализа текущих значений напряжений и токов АД с помощью искусственной нейронной сети и поискового метода оценивания с использованием уравнений трехфазной обобщенной электрической машины; в разработке микропроцессорного устройства диагностики и защиты электроприводов экскаваторов; в разработке алгоритма управления пуском при ограничении скорости нарастания питающего напряжения и квазиоптимального способа для осуществления благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода; в разработке методики тепловых расчетов взры-вобезопасного пускового полупроводникового устройства с кондуктивной системой охлаждения.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Компьютерная система для динамической идентификации АД и устройство для благоприятного пуска АД успешно прошли промышленные испытания в условиях поверхностного технологического комплекса ОАО «Шахта Заречная» и «ОАО Шахта Березовская» в Кузбассе.

Микропроцессорное устройство для диагностики и защиты главных электроприводов экскаватора прошло успешные промышленные испытания на экскаваторе ЭШ-13/50А в условиях разреза «Томусинский» в Кузбассе. Эффективность кондуктивной системы охлаждения силовых полупроводниковых приборов для взрывозащищенного электрооборудования подтверждена промышленными испытаниями тиристорного регулятора скорости рудничных электровозов 8АРП-900 и 13АРП-900 на шахте им. С.М. Кирова в Кузбассе.

Компьютеризированный испытательный стенд с использованием разработанного комплекса методов, алгоритмического и программного обеспечения для динамической идентификации асинхронных электродвигателей и устройство для благоприятного пуска АД приняты к практическому использованию в НИИ взрывозащищенных электрических машин (г. Кемерово).

На кафедре электропривода и автоматизации Кузбасского государственного технического университета разработан и изготовлен универсальный испытательный стенд для динамической идентификации электродвигателей и испытаний устройств функционального диагностирования, управления и защиты электроприводов постоянного и переменного тока. Этот стенд используется как для научных исследований, так и в учебном процессе студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Научный материал работы используется также в учебном процессе этой специальности в курсах «Теория электропривода» и «Системы управления электроприводов».

Апробация работы

Основное содержание работы, ее отдельные положения и результаты докладывались и получили одобрение на следующих конференциях:

IV Всесоюзная научно-техническая конференция «Современное взрывозащищенное электрооборудование» (г. Донецк, 1975 г.); VI научно-техническая конференция НИИ ПО «Куз-бассэлектромотор» (г. Кемерово, 1989 г.); научно-практическая конференция КузПИ «Вклад ученых института и его выпускников в развитие производительных сил Кузбасса (г. Кемерово, 1990 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Перспективы развития технологий и средств бурения» (г. Кемерово, 1995 г.); научно-практическая конференция КузГТУ «Механизация горных работ», посвященная 75-летию проф., докт. техн. наук А.Н. Коршунова (г. Кемерово, 1997 г.); научно-практическая конференция КузГТУ «Механизация горных работ», посвященная 70-летию проф., докт. техн. наук Б.А. Катанова (г. Кемерово, 1997 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Системы и средства автоматизации» (г. Новокузнецк, 1998 г.); Международная конференция «Динамика и прочность горных машин» (г. Новосибирск, 2001 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «АЭП-2002» «Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок» (г. Новокузнецк, 2002 г.); Международная конференция «ЕЕССЕ8-2003» «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» (г. Екатеринбург, 2003 г.); научно-практическая конференция «Информационные недра Кузбасса» (г. Кемерово, 2003 г.); Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» (г. Томск, 2003 г.); IV Всероссийская научно-практическая конференция «А8'2003» «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (г. Новокузнецк, 2003 г.); научный симпозиум «Неделя горняка-2004» (МГГУ, г. Москва, 2004 г.); Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» (г. Братск, 2004 г.); II Всероссийская научно-практическая конференция «АЭП'2004» «Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горно-топливной отраслях» (г. Новокузнецк, 2004 г.); Международная научно-практическая конференция «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово, 2004 г.); X Международная научно-практическая конференция «Сибресурс-2004» «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 2004 г.); научный симпозиум «Неделя горняка-2005» (МГГУ, г. Москва, 2005 г.); Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18» (г. Казань, 2005 г.); ежегодные научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава КузГТУ (г. Кемерово, 1975-2005 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликована 89 печатных работ, в состав которых входят монография, нормативный документ ВостНИИ, учебное пособие и патент на изобретение. При этом 50 работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, приложений и содержит 335 страниц текста, 112 рисунков, 16 таблиц и список литературы из 263 наименований.

выводы

1. Результаты динамической идентификации электродвигателей горных машин могут служить основой для мониторинга их состояния с последующим использованием получаемой информации для управления, функционального диагностирования, превентивной защиты и прогнозирования состояния электродвигателей, а в условиях завода-изготовителя для определения индивидуальных параметров электродвигателей и контроля качества при их изготовлении и ремонте.

2. Для выявления замыканий в обмотке статора АД разработана искусственная нейронная сеть, обладающая высокой чувствительностью и позволяющая распознавать дефекты на ранней стадии их возникновения.

3. Поисковый метод оценивания позволяет определять наличие замыканий в обмотке статора АД. На этой основе может быть создана подсистема функционального диагностирования в составе системы, осуществляющей динамическую идентификацию АД.

4. Разработанное микропроцессорное устройство для функционального диагностирования и защиты электроприводов экскаваторов является эффективным средством повышения их функциональной надежности. Успешные лабораторные и промышленные испытания на экскаваторе ЭШ-13/50А подтвердили его работоспособность и эффективность.

303

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований дано решение актуальной научной проблемы по динамической идентификации электродвигателей приводов горных машин, управлению их состоянием при пуске и функциональному диагностированию, имеющее важное теоретическое и практическое значение и являющееся существенным вкладом в повышение эксплуатационной надежности и совершенствование электромеханических систем горных машин.

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Выявлены закономерности процессов в АД, на основании которых получена совокупность математических моделей для динамической идентификации электродвигателей на основе использованных в работе методов оценивания.

2. Разработаны способы определения значения активного сопротивления статора, индуктивности цепи намагничивания и формы кривой намагничивания АД для этапа предварительной идентификации на основе информации, полученной при пуске электродвигателя «вхолостую» и в режиме холостого хода.

3. Разработан комплекс методов для проведения динамической идентификации электродвигателей в статическом и динамическом режимах работы при компьютерной обработке информации на основе рекуррентного метода наименьших квадратов, расширенного фильтра Калмана, поисковых методов оценивания, математических моделей состояния и цепи измерения электродвигателей и информации, содержащейся в их токах и напряжениях в процессе рабочего функционирования электропривода.

4. Для динамической идентификации АД в статическом и динамическом режимах работы в условиях действия нестационарных шумов на основе поисковых алгоритмов оценивания разработаны методы идентификации, обеспечивающие устойчивые процессы оценивания с нахождением глобальных экстремумов.

5. Для выбора необходимых методов при выполнении динамической идентификации АД в зависимости от его работы в статическом или динамическом режимах, в которых фазные токи и напряжения АД содержат разное количество информации о параметрах и переменных состояния, предложен численный критерий, характеризующий относительную мощность первой гармоники потокосцепления статора.

6. Разработана искусственная нейронная сеть, позволяющая проводить динамическую идентификацию АД с определением в реальном времени текущих значений параметров ротора - переходной индуктивности и активного сопротивления.

7. Разработан компьютеризированный испытательный стенд, алгоритмы для динамической идентификации электродвигателей и программное обеспечение для реализации всех предложенных методов, с использованием которых были проведены эксперименты по динамической идентификации ряда электродвигателей, подтвердившие работоспособность и достаточную для практических целей точность полученных результатов (для измеряемых параметров погрешность не превышает 10%). Было также установлено, что для испытанных АД параметры, взятые из каталогов, существенно отличаются от измеренных данных и их оценок, полученных в результате динамической идентификации АД. Разработка принята к использованию в НИИ взрывозащищенных электрических машин (г. Кемерово).

8. Разработан алгоритм, обеспечивающий минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента АД при пуске с ограничением скорости нарастания приложенного напряжения.

9. Разработан новый способ благоприятного пуска нерегулируемого асинхронного электропривода горной машины, обеспечивающий на основе квазиоптимального управления минимизацию динамической составляющей электромагнитного момента, и проведены лабораторные и промышленные испытания устройства, подтвердившие теоретические положения, а компьютерное моделирование показало, что с повышением мощности АД эффективность данного способа по сравнению с другими известными способами пуска увеличивается. Разработка принята к использованию в НИИ взрывозащищенных электрических машин (г. Кемерово).

10. Для изготовления устройства благоприятного пуска во взрывозащищенном исполнении разработана методика тепловых расчетов силовых полупроводниковых приборов с кон-дуктивной системой охлаждения.

11. Разработана микропроцессорная система для защиты и диагностики главных электроприводов карьерных экскаваторов, использующая для работы анализ текущих значений напряжений и токов электродвигателей. Устройство успешно прошло промышленные испытания на экскаваторе ЭШ-13/50А в условиях разреза «Томусинский» в Кузбассе.

12. Для функционального диагностирования замыканий в обмотке статора АД разработана искусственная нейронная сеть и способ на основе поискового метода оценивания с использованием уравнений трехфазной обобщенной электрической машины и информации, заключающейся в текущих значениях напряжений и токов статора.

1. Исследование режимов работы электропривода горных машин и механизмов: Отчет о НИР / п/я Р-6614, п/я А-7809.-Тема ГР 71035053, № Б 461 876.-Донецк, 1975.-145 с.

2. Исследование режимов работы электроприводов проходческих комплексов угольной промышленности: Отчет о НИР / п/я Р-6614, п/я А-7809.-Тема ГР 76056098, № Б 806750.-Донецк, 1979.-119 с.

3. Проанализировать условия работы электроприводов добычных и проходческих комплексов: Отчет о НИР / КузНИУИ. Тема ГР 77031668, № Б 629804,- Прокопьевск, 1977.

4. Исследовать режимы работы добычных комплексов на шахтах Кузбасса: Отчет о НИР / КузНИУИ.- Тема ГР 77031668, № Б 718072,- Прокопьевск, 1978.-203 с.

5. Исследовать режим работы электроприводов добычных и проходческих комплексов на шахтах Кузнецкого бассейна: Отчет о НИР / КузНИУИ.- Тема ГР 77031668, № Б 873074.-Прокопьевск, 1980.-60 с.

6. Исследование режимов работы электроприводов добычных и проходческих комплексов угольной промышленности (на шахтах Карагандинского угольного бассейна): Отчет о НИР / Караганд. политехи, ин-т.- Тема ГР 79062042, № В 818692.- Караганда, 1979.-83 с.

7. Статистические характеристики нагрузок приводов горных машин: Отчет о НИР / Моск. горн, ин-т.- Тема ГР 73069401, № Б 468107.-Москва, 1975.-41 с.

8. Исследование путей совершенствования взрывозащи-щенных асинхронных электродвигателей в реальных условиях эксплуатации с целью повышения их надежности: Отчет о

9. НИР / Кузбас. политехи, ин-т.- Тема ГР 7903783, № 209-79.-Кемерово, 1984.-136 с.

10. Исследование влияния уровня нагрузок на техническое состояние экскаваторов в целях повышения их работоспособности: Отчет о НИР / Кузбас. политехи, ин-т.- Тема ГР 80074647, № 220-80.- Кемерово, 1981.-114 с.

11. Динамика проходческих комбайнов/ В.А. Бреннер, A.A. Карлюс, П.П. Палев и др.-М.: Машиностроение, 1977.224 с.

12. П.Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов.-М.: Машиностроение, 1965.-463 с.

13. Гаврилов П.Д. Исследование режимов работы выемочных комбайнов на шахтах Кузбаса: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.05.06 / Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1969.-30 с.

14. Гаврилов П.Д. Автоматизированный электропривод горных и транспортных машин / Кузбас.политехи, ин-т.- Кемерово, 1 976.-68 с.

15. Докукин A.B. Статистическая динамика горных машин / A.B. Докукин, Ю.Д. Красников, 3.Я. Хургин.-М.: Машиностроение, 1978.-239 с.

16. Евсеев B.C. Применение проходческих комбайнов на шахтах / B.C. Евсеев, Г.Н. Архипов, Е.С. Розанцев.-М.: Недра, 1981.-18 с.

17. Ещин Е.К. Теория предельных режимов работы горных машин.- Томск: Изд-во Томского ун-та, 1995.-232 с.

18. Петушков И.С. Рабочие режимы и нагрузки электроприводов машин добычных комплексов / И.С. Петушков, JI.B. Гудимов, Р.З. Салтыков // Уголь.-1980.-№6.-С. 38-43.

19. Стариков Б.Я. Асинхронный электропривод очистных комбайнов / Б.Я. Стариков, B.JI. Азарх, З.М. Рабинович.-М.: Недра, 1981. 288 с.

20. Сурина Н.В. Исследование нагруженности и долговечности трансмиссий очистных комбайнов // Науч. сообщ. ИГД им. A.A. Скочинского.-1985.- №237.-С. 81-87.

21. Топорков A.A. Динамика работы очистных комбайнов // Изв. вузов. Горный журнал.-1993.-№3.-С. 103-108.

22. Чугреев Л.И. Динамика конвейеров с цепным тяговым органом.-М.: Недра, 1976.-160 с.

23. Исаев И.Н. Анализ демпфирующих свойств возможных вариантов электропривода заданной производительности / И.Н. Исаев, В.Г. Сазонов // Электричество. 1981. - № 7. -С. 69-71.

24. Квагинидзе B.C. Эксплуатация карьерного горного и транспортного оборудования в условиях Севера.-М.: Изд-во Московского гос. горного ун-та, 2002.-243 с.

25. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода.-М.: Энергия, 1971.-320 с.

26. ВульЮ.А. Наладка электроприводов экскаваторов/ Ю.А. Вуль, В.И. Ключев, Л.В. Седаков.-М.: Недра, 1975.312 с.

27. Ещин Е.К. О приводе поворота экскаватора-драглайна / Е.К. Ещин, В.И. Янцен, Ю.Г. Кузичев и др. // Управление электромеханическими объектами в горной промышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1972. - С. 124-129.

28. Жуковский A.A. Привод и системы управления буровых станков для карьеров / A.A. Жуковский, Ю.А. Нанкин, В.А. Сушинский.-М.: Недра, 1990.-223 с.

29. Ванеев Б.Н. Метод контрольных испытаний взрывозащищенного электрооборудования на надежность/ Б.Н. Ванеев, JI.A. Збарский, Л.И. Сердюк // Электричество. 1986. - №2. -С. 15-19.

30. Контроль надежности серийно выпускаемых электродвигателей/ B.C. Волканов, A.B. Брылев, Н.М. Шамакина, Ю.И.Куранов // Взрывозащищенное и рудничное электрооборудование: Сб. науч. тр. / НИИ ПО «Кузбассэлектромотор».-Кемерово, 1977.-Вып. 8.-С. 50-56.

31. Волканов B.C. Усовершенствование методики испытаний на надежность взрывозащищенных электродвигателей/

32. B.C. Волканов, Ю.М. Гринберг, A.B. Брылев // Взрывозащищенное и рудничное электрооборудование: Сб. науч.тр. / НИИ ПО «Кузбассэлектромотор», Кемерово, 1985.-Вып. 11.1. C. 118-121.

33. Обеспечение надежности асинхронных двигателей / П.И. Захарченко, И.Г. Ширнин, Б.Н. Ванеев, В.М. Гостищев.-УкрНИИВЭ, Донецк, 1998.-324 с.

34. Ванеев Б.Н. О проблеме надежности асинхронных двигателей// Уголь Украины.-1996.-№ 1.- С. 37-40.

35. Надежность асинхронных электродвигателей/ Б.Н. Ванеев, В.Д. Главный, В.М. Гостищев и др.; Под ред Б.Н. Ванеева.-К.: Техника, 1983.-143 с.

36. Разгильдеев Г.И. Надежность электрооборудования и электроснабжения угольных шахт: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.281.03 / Ленингр. горн. ин-т.-Ленинград, 1971.-43 с.

37. Разгильдеев Г.И. Взрывозащищенные рудничные электродвигатели: эксплуатация и ремонт: Справочное пособие / Г.И. Разгильдеев, С.Д. Баранов.-М.: Недра, 1991.-180 с.

38. Разгильдеев Г.И. Безопасность и надежность взрыво-защищенного электрооборудования / Г.И. Разгильдеев, В.И. Серов.-М.: Недра, 1992.-207 с.

39. Кадомская К.П. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них / К.П. Кадомская, Ю.А. Лавров, A.A. Рейхердт. Новосибирск: изд-во НГТУ, 2004. - 368 с.

40. Шпиганович А.Н. Надежность шахтных взрывобезо-пасных асинхронных двигателей // Изв. вузов. Горный журнал.- 198 1 .-№ 11 ,с. 111-113.

41. Эксплуатационная надежность шахтных взрывобезо-пасных электродвигателей напряжением до 1000 В / В.И. Щуцкий, Л.А. Плащанский, И.А. Сливаев и др. // Изв. вузов. Горный журнал.-1976.-№7.-С. 119-123.

42. Соболев В.Г. Электрическая изоляция рудничного электрооборудования.-М.: Недра, 1982.-143 с.

43. Ванеев Б.Н. Анализ повреждений комбайновых электродвигателей / Б.Н. Ванеев, В.А. Малахов, А.И. Сырцов и др. // Уголь Украины.-1975.-№4.- С. 38.

44. Разгильдеев Г.И. Некоторые проблемы повышения надежности и экономичности взрывозащищенного электрооборудования // Взрывозащищенное и рудничное электрооборудование: Сб. науч. тр. /НИИ ПО «Кузбассэлектромотор».-Кемерово, 1984.-Вып. 10.-С. 3-8.

45. Иванов В.Л. Пути совершенствования рудничных электродвигателей и низковольтной аппаратуры / В.Л. Иванов, В.Г. Власов // Электрификация и автоматизация горных работ: Сб. науч. тр., / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1992.-С. 52-55.

46. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин.-М.: Высшая школа, 1990.-255 с.

47. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин.-Л.: Энергоатомиздат, 1984.-408 с.

48. Коварский Е.М. Испытания электрических машин / Е.М. Коварский, Ю.И. Янко.-М.:Энергоатомиздат, 1990.-320 с.

49. Муравлев О.П. Управление качеством при проектировании и изготовлении электрических машин / О.П. Муравлев, О.Ф. Шапкина // Тез. докл. 1-й Междунар. конф. по электротехнике и электротехнологии «МКЭЭ-94».- Суздаль, 1994.-С. 151-152.

50. Новые рудничные электродвигатели для привода угледобывающих и проходческих машин / Ю.И. Дмитренко, Л.Б.

51. Ландкоф, А.К. Бондаренко и др. // Уголь Украины.-1997.~№5.-С. 30-33.

52. Некоторые вопросы разработки и испытания высоко-использованных электродвигателей для угольных комбайнов / Ю.И. Дмитренко, Е.Б. Ковалев, Л.Б. Ландкоф, К.Д. Макаров // Электротехника.-1999.-№11.-С. 18-20.

53. XX век и электромашиностроение для угольных комбайнов / В.Н. Оприян, В.Г. Купершток, Л.Б. Ландкоф, К.Д. Макаров // Электротехника.-2000. №10.-С. 35-37.

54. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока.- Л.: Энергия, 1980.-256 с.

55. Казовский Е.А. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1962. -624 с.

56. Ковач К. Переходные процессы в машинах переменного тока / К. Ковач, И. Рац.-М.: Госэнергоиздат, 1963.-774 с.

57. Петров И.И. Специальные режимы работы асинхронного электропривода / И.И. Петров, A.M. Мейстель.-М.: Энергия, 1968.-264 с.

58. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе / М.М. Соколов, П.П. Петров, Л.Б. Ма-сандилов и др.-М.: Энергия, 1967.-201 с.

59. Сыромятников И. А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей.-М.: Энергоатомиздат, 1984.240 с.

60. Петров JI.П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей. М.: Энергоиздат, 1981. - 184 с.

61. Макаров К.Д. О допустимом пусковом токе электродвигателей угольных комбайнов // Уголь.-1983. №4.-С. 44-45.

62. Automation starter AS6. Instruction manual. Edition: REV I P/N 027-2063.

63. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк.; Логос, 2000. - 607 с.

64. Дрыгин С.Ю. Обоснование метода вибродиагностики технического состояния одноковшовых карьерных экскаваторов: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.05.06 / Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово, 1985. - 18 с.

65. Котеленц Н.Ф. Испытания и надежность электричсе-ких машин / Н.Ф. Котеленц, Н.Л. Кузнецов. М: Высш. школа, 1988. - 232 с.

66. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин / Под ред. Р.Б. Уманцева. 9-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энерго-атомиздат, 1989. - 336 с.

67. Ермолин Н.П. Надежность электрических машин / Н.П. Ермолин, И.П. Жерихин. Л.: Энергия, 1976. - 248 с.

68. Мительман М.В. Совершенствование электроприводов экскаваторов / М.В. Мительман, П.П. Мирошкин. М.: Недра,1987. - 160 с.

69. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М.: Энергия, 1971. - 320 с.

70. Повышение прочности и долговечности горных машин / А.В. Докукин, П.В. Семенча, Е.Е. Гольдбухт, Ю.А. Зислин.-М.: Машиностроение, 1982.-224 с.

71. Красников Ю.Д. Повышение надежности горных выемочных машин / Ю.Д. Красников, C.B. Солод, Х.И. Хазанов.-М.: Недра, 1989.-215 с.

72. Солод Г.И., Шахова К.И., Русихин В.И. Повышение долговечности горных машин. М.: Машиностроение, 1979.184 с.

73. Красников Ю.Д. Повышение надежности горных выемочных машин / Ю.Д. Красников, C.B. Солод, Х.И. Хазанов. М.: Недра, 1989. - 215 с.

74. Предупреждение разрушения деталей забойного оборудования / Н.Б. Шубина, Б.П. Грязнов, И.М. Шатохин и др.-М.: Недра, 1985.-234 с.

75. Егоров В.Н. Динамика систем электропривода / В.Н. Егоров, В.М. Шестаков. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1983. - 216 с.

76. Оптимизация привода выемочных проходческих машин / Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин, C.B. Солод и др. // Под ред. A.B. Докукина.-М.: Недра, 1983.-264 с.

77. Тулин B.C. Современная научно-техническая революция и развитие электропривода // Изв. вузов. Горный журнал, 1970.-№4. С. 86-90.

78. Тулин B.C. Энергетическое перевооружение подземных горных работ на основе регулируемого электропривода / B.C. Тулин, Э.Г. Краус, Е.С. Траубе и др. // В кн. «Автоматизированный электропривод в промышленности».-М.: Энергия, 1974. С. 335-336 с.

79. Краус Э.Г. Обоснование целесообразности и основные вопросы применения регулируемого автоматизированного электропривода постоянного тока для подземных горных машин: Автореф. дис. канд. техн. наук.-М., 1965.-17 с.

80. Бырька В.Ф. Основы динамического функционирования и регулирование угледобывающих машин: Автореф. дис. докт. техн. наук / МГИ.-М., 1971.-39 с.

81. Гаврилов П.Д. Снижения уровня динамической нагру-женности скребкового конвейера при помощи асинхронногочастотно-управляемого электропривода / П.Д. Гаврилов, Е.К. Ещин // Горный журнал, 1987.-№ 11 .-С. 99-105.

82. Гаврилов П.Д. Оптимальное и адаптивное управление электроприводами с резкопеременной нагрузкой // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-С. 130-137.

83. Грасс В.А. Исследование и разработка системы управления электроприводом исполнительного органа выемочного комбайна с частотно-регулируемым асинхронным двигателем: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1976.-25 с.

84. Ещин Е.К. Исследование условий эффективного использования частотно-управляемого электропривода забойных машин с целью улучшения их динамики: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.07 / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1975. -19 с.

85. Иванов В.Л. Исследование и разработка частотно-управляемого электропривода забойных машин: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1974.-28 с.

86. Янцен В.И. Минимизация динамических нагрузок в передаточных устройствах электроприводов гор. .: Автореф. дис. канд. техн. наук.-Свердловск, 1986.-20 с.

87. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода.-М.: Энергия, 1971.-320 с.

88. Гаврилов П.Д., Ещин Е.К. Снижение уровня динамической нагруженности скребкового конвейера при помощи частотно-управляемого электропривода // Изв. вузов. Горный журнал, 1978.-№11.-С. 99-105.

89. Особенности демпфирования колебаний в экскаваторном приводе с упругой связью / Б.В. Ольховиков, Д.А. Калин-ская и др. // Изв. вузов. Горный журнал, 1983.-№9.-С. 91-95.

90. Ляхомский A.B. Управление электромеханическими системами горных машин / A.B. Ляхомский, В.Н. Фащиленко. М.: Изд-во Московского гос. горного ун-та, 2004. - 296 с.

91. Кочетков В.П. Оптимальное ограничение динамических нагрузок электромеханических систем / В.П. Кочетков, В.А. Троян // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-С. 151-158.

92. Исследование и разработка методов повышения надежности функционирования мощных экскаваторов: Отчет о НИР / Кузбас. политехи. ин-т.-Тема №209-83; № ГР01 83 0009917;-Кемерово, 1983.-82 с.

93. Бабокин Г.И. Развитие теории, методы и средства управления и защиты электромеханических систем горных машин с преобразователями частоты: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.09.03 / МГГУ.-М., 1996.-35 с.

94. Тиристорный электропривод рудничных и взрывоза-щищенных электроустановок: Справочное пособие / Б.Л. Ко-ринев, A.A. Дубинский, В.А. Скрыпник и др. Под ред. А.И. Пархоменко.-М.: Недра, 1991.-173 с.

95. Ключев В.И. Разработки и исследования экскаваторных электроприводов / В.И. Ключев, Л.М. Миронов, A.M. Рез-никовский и др. // Электротехника.-2000.-№2.-С. 20-25.

96. Ключев В.И. Серия унифицированнывх модульных тиристорных преобразователей для тяжелых условий эксплуатации ПТЭМ-2Р / В.И. Ключев, Л.М. Миронов, H.H. Ефимов // Горные машины и автоматика.-2001 .-№ 10.-С.

97. Перспективы развития электропривода и электроснабжения для угольных шахт и рудников / Е.А. Вареник, Б.Л. Коринев, А.Б. Кац и др. // Электротехника. 2004. - № 12. -С. 46-51.

98. Каширских В.Г. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов в рудничном взрывозащищенном электрооборудовании // Вестник Кузбас. гос. техн. ун-та, 2004. № 1. -С. 28-30.

99. Белов М.П. Автоматизированный электропривод -современная основа автоматизации технологических процессов / М.П. Белов, В.А. Новиков, JT.H. Рассудов и др. // Электротехника.-2003 .-№5 .-С. 12-17.

100. Козярук А.Е. Повышение эффективности и энергосбережения горного оборудования за счет широкого внедрения бесконтактных регулируемых электроприводов / Горный журнал, 1994.-№1.-С. 41-44.

101. Браславский И.Я. О возможностях энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов // Электротехника.-1998.-№8.-С. 2-5.

102. Ильинский Н.Ф. Энергосбережение в электроприводе / Н.Ф. Ильинский, Ю.В. Рожанковский, А.О. Горнов // Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства / Под ред. Веникова В.А. М.: Высшая школа, 1989. -124 с.

103. Корсун Ю.Н. О применении частотнорегулируемо-го электропривода. Директивное письмо Председателя Энергетической Комиссии Российской Федерации, №ФЭК-3 от 14.05.96 г.

104. Авраамов И.С. Проблемы надежности в электроприводе / Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, И.Г. Юнькова.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-С. 210-213.

105. Онищенко Г.Б. Экономические аспекты повышения технического уровня автоматизированных электроприводов // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред.

106. Н.Ф. Ильинского, И.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990. - С. 206-210.

107. Диагностирование забойного оборудования / A.A. Бойцов, И.А. Левитес, Л.Л. Лейко и др. К.: Техшка, 1984.157 с.

108. Повышение надежности горно-шахтного оборудования / А.Г. Тарасенко, В.А. Неежмаков, H.A. Новиков, В.И. Мороз // Уголь Украины. 1992. - № 10. - С. 67-70.

109. Матвеев В.Н. Повышение безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.09.03; 05.26.03 / Кузбас. политехи, ин-т. — Кемерово, 2003. 40 с.

110. Грунтович Н.В. Комлексное техническое диагностирование электротехнического оборудования — основа системы ремонтов «по состоянию» / Н.В. Грунтович, Н.И. Грачек // Горный журнал. 2003. - № 7. - С. 67-69.

111. Таран В.П. Диагностирование электрооборудования.-К.: Техн1ка, 1983.-200 с.

112. Основы технической диагностики. В 2-х книгах, Кн. 1. Модели объектов. Методы и алгоритмы диагноза / В.В. Карибский, П.П. Пархоменко, Е.С. Сагомонян и др. Под ред. П.П. Пархоменко. М.: Энергия, 1976. - 464 с.

113. Надежность и эффективность в технике. Справочник, Т. 9. Техническая диагностика / Под ред. В.В. Клюева, П.П. Пархоменко. М.: Машиностроение, 1987. - 352 с.

114. Осипов О.И. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов / О.И. Осипов, Ю.С. Усынин.-М.: Энергоатомиздат, 1991.- 160 с.

115. Крюков О.В. Алгоритмы технического даигностиро-вания регулируемых асинхронных электроприводов / О.В. Крюков, В.В. Марков // Электротехника.-2000.-№4. -www.electro.nizhny.ru.

116. Разработка методов и средств технической диагностики тиристорного частотнорегулируемого электропривода буровых станков типа СБШ: Отчет о НИР / Кузбас. политехи, ин-т.-Тема №209-81. Кемерово, 1981.

117. Исследование и разработка микропроцессорной системы диагностики электроприводов экскаваторв-драглайнов: Отчет о НИР / Кузбас. политехи, ин-т.-Тема №209-87.-Кемерово, 1988.

118. Гашимов М.А. Исследование в целях диагностики физических процессов функционирования электрических машин при неисправностях в обмотке статора и ротора / М.А. Гашимов, C.B. Абдуладзе // Электротехника, 2004.-№2.-С. 20-27.

119. Глинка Т. Диагностика изоляции обмоток электрических машин постоянным напряжением // Электричество.-1998.-№1.-С. 60-64.

120. Гришин М.В. Импульсный метод определения повреждения изоляции шахтного электрооборудования / М.В. Гришин, В.А. Гришин // Автоматизация и электрификациягорных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1995.-С. 147-152.

121. Клецель М.Я. Способ выявления витковых замыканий в трехфазных асинхронных электродвигателях / М.Я. Кле-цель, А.Н. Новожилов // Изв. вузов. Энергетика.-1986.-1 1 .-С. 46-48.

122. Лебедев Г.М. Устройство для быстрой оценки технического состояния всыпных обмоток электродвигателей / Г.М. Лебедев, Ю.М. Гринберг // Электрификация и автоматизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1992.-С. 48-51.

123. Мельгуй М.А. Спектрально-импульсный метод контроля обмоток электрических машин / М.А. Мельгуй, Ю.В. Суходеев, Ю.Н. Горегляд // Изв. вузов. Элетромеханика.-1992.-№2.-С.

124. Пыхтин В.В. Оценка параметров витковой изоляции, определяющих надежность обмоток асинхронных двигателей /

125. B.В. Пыхтин, СН. Иванов, В.Н. Лешков // Вестник Уральского гос. техн. ун-та-УПИ «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы», №5 (25). Ч. 1 .-Екатеринбург, 2003.- С. 359-362.

126. Булычев A.B. Контроль состояния механической части асинхронного электродвигателя / A.B. Булычев, В.К. Ванин / Электричество.-1997.-№8.-С. 45-48.

127. Волохов С.А. Диагностирование обрыва стержня клетки ротора асинхронного электродвигателя / С.А. Волохов, П.Н. Добродеев, A.B. Кильдишев // Электротехника.-1998.-№2.-С. 13-15.

128. Гашимов М.А. Диагностирование эксцентриситета и обрыва стержней ротора в асинхронных электродвигателях без их отключения / М.А. Гашимов, Г.А. Гаджиев, С.М. Мирзоева // Электротехника.-1998.-№10.-С. 46-51.

129. Дордий A.C. Интегрированные защитно-диагностические устройства асинхронных электродвигателей / A.C. Дордий, А.Ф. Горовой, Н.Г. Слукаев и др. // Изв. вузов. Электромеханика.-1995.-№1-2.-С. 118-120.

130. Родькин Д.И. Системы динамического нагружения и диагностики двигателей при послеремонтных испытаниях.-М.: Недра, 1991.

131. Сивокобыленко В.Ф. Диагностика состояния корот-козамкнутых роторов асинхронных машин / В.Ф. Сивокобыленко, Нури Абделбассет // Электричество.-1 997.-№3.-С. 25-26.

132. Бессуднов Е.П. Обнаружение дефектов изоляции обмоток электрических машин постоянного тока.-М.: Энергия, 1977.-150 с.

133. Шашков Д.И. Метод диагностики обмоток судовых электрических машин постоянного тока / Сб. трудов молодых научных работников Ленинградского ин-та водного транспорта.-Л.: ЛИВТ, 1975.

134. Гольдберг О.Д. Научные основы диагностики и управления качеством асинхронных двигателей // Электричество, 1986.-№1. С. 20-22.

135. Гольдберг О.Д. Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных двигателей / О.Д. Гольберг, И.М.

136. Абдуллаев, А.Н. Абиев; Под ред. О.Д. Гольдберга. М.: Энер-гоатомиздат, 1991. - 160 с.

137. Гашимов М.А. Логические методы диагностики технического состояния электрических машин // Элетричество,-1999.-№7.-С. 20-26.

138. Гашимов М.А. Аналитические методы диагностической оценки состояний электроэнергетических машин без отключения от работы // Электротехника.-2002.-№7.-С. 20-26.

139. Мирзоева С.М. Исследование неравномерности воздушного зазора в электрических машинах для получения диагностирующей информации / С.М. Мирзоева, М.А. Гашимов // Электротехника.-200 1 .-№8.-С. 33-38.

140. Nene V.D. Optimal Tracking of the Dinamic Performance of an Induction Machine// Electric Machines and Electromechanics, 1982. №7. - Pp. 27-34.

141. Ещин E.K. Теория предельных режимов работы горных машин. Томск: изд-во Том. ун-та 1995. - 232 с.

142. Kataoka Т. A new method of determining the equivalent circuit parameters and predicting the steady state performance of inverter fed induction motors// Conf. Rec. IEEE Ind. Appl. soc. 1988.

143. Krynke M. Identificacja wspolczynnikow modelu matimatic-znego silnika indukcyjnego na podstawie doswiadczalne wyznaczonej charakterystyki/ Krynke M., Jezierski A. // Subszae Optim. Zautomatyc. 1983. No. 7. -Pp. 28-40.

144. A.C. №1802347 СССР, G01R31/34. Устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя/ Д.А. Алешин, Е.К. Ещин, В.Л. Иванов (СССР).- №928795/22. Заявлено 18.04.91. Опубл. 15.03.93. Бюл. №10.

145. А.С. №146821 1 СССР, G1R31/34. Устройство для определения параметров асинхронных электродвигателей/ Е.К. Ещин, В.Л. Иванов, В.Г. Власов, Д.А. Алешин, М.А. Тынкевич (СССР).- №4184538/22. Заявлено 15.07.92. Бюл. №26.

146. Алешин Д.А. Разработка высокопроизводительного комплекса оценки качества асинхронных электродвигателей: Дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Кузбасс, гос. техн.ун-т.-Кемерово, 1997.- 140 с.

147. Moons С. Parameter Identification of Induction Motor Drivers/ Moons C., Moor De.B.// Automatica, vol. 31, № 8, 1995. Pp. 1137-1 147.

148. Иванов B.M. Компенсация переменных параметров в системах векторного управления// Электротехника. №5, 2001. С. 22-24.

149. Muller К. Efficient TR Estimation in Field Coordinates for Induction Motors// ISIE '99. IEEE Int'l Symposium on Industrial Electronics. Bled, Slovenia; 12-16 July, 1999.

150. Панкратов В.В. Синтез адаптивного идентификатора потокосцеплений и активных сопротивлений асинхронного двигателя для систем векторного управления// Изв. вузов. Электромеханика, 1997. №3. - С. 65-68.

151. Микропроцессорная система векторного управления асинхронного электропривода с использованием функции идентификации постоянной времени ротора/ Кояма М., Яно М., Камияма И., Яно С. // IEEE Transactions on Industry Applications. 1986. №3. С. 453-459.

152. Orlowska-Kowalska T. Analiza wtasnosci rozszerzon-ergo obserwatora stanu i parametrow silnika asinchronicznergo// Rozwoj teor. podstaw optym. zautomatuz. ukl. napedu elek. 5 Kraj. Semin., Krakow-Karniowice, 1987. C. 12-15.

153. Cecati C. On-Line Identification of Electrical Parameters of the Induction Motor Using RLS Estimation/ Cecati C., Ro-tondale N.// IECON'98, Aachen, Sept. 1998. Pp. 2263-2268.

154. Perez T. Induction motor parameter and state estimation using nonlinear observers/ Perez Т., Gomez J.C., Junco S.// Latin American Append Research. Vol. 30, 2000. No.2.

155. Seing S. A novel technique of rotor resistance estimation considering variation of mutual inductance// Conf. rec. IEEE Ind. Appl. Soc. 22nd Annu. Meet., Atlanta, GA, oct. 18-23, 1987. Pt 1. / New York, N. Y., 1987. Pp.184-188.

156. Динамический метод определения параметров модели асинхронного двигателя/ Ванг Ю. и др.// Conf. Prec. IEEE Southeastcon 82. New-York, U.S.A. 1982. Pp. 430-438.

157. Orlowska-Kowalska T. Application of exiended Luen-berger observer for flux and rotor time-constant estimation in induction motor drivers// IEE Proc. D. .-1989 .- 136 №6.

158. Zai L.C. An extended Kalman filter approach to rotor time constant measurement in pwm induction motor drives/ Zai

159. C., Lipo Т.A.II Conf. Ree. IEEE Ind. Appl. Soc. 22nd Annu. Meet., Atlanta, Ga, Oct. 18-23, 1987. Ptl. / New York, N. Y., 1987. Pp.177-183.

160. Stephan J. Real-time estimation of the parameters and fluxes of induction motors/ Stephan J., Bodson M., Chiasson J.// IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 30, No.3, 1994, pp. 746-758.

161. Zein I. An extended Kaiman filter and an appropriate model for the real-time estimation of the induction motor variables and parameters/ Zein I., Loren L., Forgez C. // http://www.utc.fr/lec/publications/articles/IASTED MEC02001 .p df

162. Ключев В.И. Теория электропривода М.: Энерго-атомиздат, 1985. - 560с.

163. Bose B.K. Quasi-fuzzy estimation of stator resistance of induction motor/ Bose B.K., Patel N.R.// IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 13, No. 3, May 1998. Pp. 401-409.

164. Пат. 3034251 ФРГ, H02P5/40. Способ и устройство для определения сопротивления ротора асинхронной машины/ Байер К., Блашке Ф. Приоритет 1 1.09.80, № Р 3034251.9. (ФРГ).

165. Kanellakopoulos I. An extended direct scheme for robust adaptive nonlinear control/ Kanellakopoulos I., Kokotovic P.V., Marino R.// Automatica, vol. 27, 1991, pp. 247-455.

166. Adaptive regulation of nonlinear system with unmod-eled dynamics/ Taylor D.G., Kokotovic P.V., Marino R., Kanellakopoulos I.// IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 34, 1989, pp. 405-412.

167. Indirect techniques for adaptive input-output linearization of nonlinear systems/ Teel A., Kadiyala R., Kokotovic P.V., Sastry S.S.// Int. J. Control, vol. 53, 1991, pp. 192-222.

168. Kabzinski J. Adaptive nonlinear controller for a current-controlled induction motor/ Kabzinski J., Wasiak G.,

169. Woznak P. // Control Eng. Practoce, Vol. 4, 1996. No. 5. -Pp. 713-719.

170. Hofmann H. Speed-sensorless vector torque control of induction machines using a two-time-scale approach/ Hofmann•ф H., Sanders S.R. // IEEE Transaction on Industry Applications,vol. 34, No. 1, January/February 1998. Pp.169-177.

171. Хилленбранд Ф. Метод определения частоты враще-® ния и потока ротора асинхронного электродвигателя посредством измерения только величин на клеммах// IFAC Contr. Power Electron, and Elec. Drives, 3. 1984; 1983. Pp. 55-62.

172. Liu J. Speed estimation of induction motor using a nonlinear identification technique/ Liu J., Kung I., Chao H.// Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A) Vol. 25, No. 2, 2001. Pp. 107-114.

173. Ouhrouche M.A. Estimation of speed, rotor flux and rotor resistance in cage induction motor using the EKF algorithm// International Journal of Power and Energy Systems 2002. -Pp. 1-20.

174. Son Y.C. Sensorless field orientation speed control of induction motor using electrical saliency/ Son Y.C., Sun S.K.// http://eepel.snu.ac.kr/~vince/paper/master.pdf.

175. Bottura C.P. A parameter space approach for state space induction machine modeling and robust control// SBA Controle & Automatcao. Vol. 11, no.02/ Mai., Jun., Agosto de 2000. -Pp.128-134.

176. Chen Y. Embedded DSPs bring cost-effective highperformance solutions to appliance control// Electronic Engineering Times. 2 apr. 2001. Pp. 78-82.

177. Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan// Vol. 120, No. 10, 2000, pp. 1 165-1 170.

178. Stabbier M. Sensorless control algorithms for AC motors/ Stabbier M., Jonsson R.// PCIM Europe 10/2000.

179. Holtz J. Methods for Speed Sensorless Control of AC Drives; in K. Rajashekara (Editor) "Sensorless Control of AC Motors"// IEEE Press Book, 1996. Pp. 1-6.

180. Системы управления асинхронными двигателями, питающимися от инвертора, со схемой оценки мгновенной частоты скольжения/ Nabae А. и др.// IEEE PESC'82 Power Electron Spec. 13th ann conf. Cambridge.-1982. C. 322-327.

181. Дарьенков А.Б. Бездатчиковая система векторного управления с ориентацией по вектору потокосцепления ротора/ А.Б. Дарьенков, В.В. Марков, В.Г. Титов // Электротехника, №5, 2000. С. 1-4.

182. Restrepo J. Speed Measurement of AC machines using the Instantaneous Power Spectrum (IPS) // Proceedings of the International Conference on Signal Processing, Applications & Technology (ICSPAT), Boston, USA, October 1996. Pp 1248 - 1252.

183. Донской H.B. Мультипроцессорная система управления асинхронным двигателем с ориентацией по вектору потока/ H.B. Донской, В.И. Вишневский // Электротехника, 2001. -№2. С. 41-43.

184. Digital Avionics Systems Conference, 1999. Proceedings. 18th Volume: 2 Date: 1999.

185. Rasmus K. Ursem. Parameter Identification of Induction Motors using Stochastic Optimization Algorithms / Applied Soft Computing, 13th August, 2003.

186. Pui Yan Chung. Parameter Identification for Induction Machines by Continuous Genetic Algorithms / ANNIE 2000 Conference St. Louis, MO, November 5 8, 2000.

187. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин.-М.: Высшая школа, 2001.-327 с.

188. Справочник по теории автоматизированного управления / Под ред. A.A. Красовского.-М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.-712 с.

189. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния.-М.: Мир, 1975.687 с.

190. Медич Дж. Статистические оптимальные линейные оценки и управление. Пер. с англ. / Под ред. A.C. Шаталова. -М.: Энергия, 1973.-440 с.

191. Спиди К. Теория управления: Идентификация и оптимальное управление / Спиди К., Браун Р., Гудвин Дж. -М., Мир, 1973. 248 с.

192. Острем К. Введение в стохастическую теорию управления. М.: Мир, 1973.-320 с.

193. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. М.: Наука, 1996. - 176 с.

194. Штейнберг Ш.Е. Идентификация в системах управления. -М.: Энергоатомизтад, 1987. 80 с.

195. Гришин В.Н. Модели, алгоритмы и устройства идентификации сложных систем / В.Н. Гришин, В.А. Дятлов, JI.T. Милов.-Л.: Энергоатомиздат, 1985.-104 с.

196. Corrochan Е.В. The Motor Extended Kalman Filter: A Geometric Approach for Rigid Motion Estimation / Corrochan E.B., Zhang Y. // Journal of Mathematical Imaging and Vision 13, pp. 205-228, 2000.

197. Morrell Darryl. Extended Kalman filter lecture notes // EEE 58 1 -Spring, 1997.

198. Zhang Z. Parameter Estimation Techniques:A Tutorial with Application to Conic Fitting // INRIA Research Report No.2676, October 1995.

199. Сэйдж Э.П. Идентификация систем управления / Э. Сейдж, Д. Мелса. М.: Наука, 1974. - 248 с.

200. Сотсков Б.М. Теория и техника кальмановской фильтрации при наличии мешающих параметров / Сотсков Б.М., Щербаков В.Ю. // Зарубежная радиоэлектроника. 1985, -№2. С. 3-29.

201. Матвеев Ан.А. Применение калмановской фильтрации в задачах обработки измерительной информации / Матвеев Ан.А., Матвеев А.А. // Измерительная техника, 1989. -№10. С. 5-7.

202. Кривоцюк В.И. Фильтр Калмана в задачах измерения параметров нелинейных динамических систем // Измерительная техника, 1986. №7. - С. 8-10.

203. Круглов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика / В.В. Круглов, В.В. Борисов.- М.: Горячая линия Телеком, 2001. - 382 с.

204. Применение методов нейронных сетей и генетических алгоритмов в решении задач управления электроприводами / В.Б. Клепиков, С.А. Сергеев, К.В. Махотило, И.В. Обруч // Электротехника, 1999.- №5.- С. 2-5.

205. Горбань А.Н. Нейронные сети на персональном компьютере/ А.Н. Горбань, Д.А. Россиев. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. 1996.-276 с.

206. Harris Drucker, Yann Le Cun, Improving Generalization Performance Using Backpropagation / IEEE Transactions on Neural Networks, Vol.3, N5, 1992, pp.991-997.

207. Крон Г. Тензорный анализ сетей: Пер. с англ. / Под ред. JI.T. Кузина, П.Г. Кузнецова.-М.: Сов. радио, 1978.720 с.

208. Ковач К. Переходные процессы в машинах переменного тока / К. Ковач, И. Рац.-M.-JI.: Госэнергоиздат, 1963.744 с.

209. Уайт Д. Электромеханическое преобразование энергии / Д. Уайт, Г. Вудсон.-М.-Л.: Энергия, 1964.-527 с.

210. Хэнкок Н. Матричный анализ электрических машин.-М.: Энергия, 1967.-225 с.

211. Копылов П.И. Электромеханические преобразователи энергии.-М.: Энергия, 1973.-400 с.

212. Копылов П.И. Об уравнениях асинхронной машины в различных системах координат / И.П. Копылов, Р.В. Фильц, Я.Я. Яворский // Изв. вузов. Электромеханика. 1986. - №3.-С. 22-33.

213. Фильц Р.В. Математические основы теории электромеханических преобразователей.-Киев: Наукова думка, 1979.-205 с.

214. Сипайлов Г.С. Математическое моделирование электрических машин / Г.С. Сипайлов, A.B. Лоос.-М.: Высшая школа, 1980.-176 с.

215. Петров Л.П. Управление пуском и торможением асинхронных электродвигателей.-М.: Энергоатомиздат, 1981.184 с.

216. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-200 с.

217. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин.-М.: Высшая школа, 1975. -319 с.

218. Е.М. Коварский. Испытание электрических машин / Е.М. Коварский, Ю.И. Янко М. Энергоатомиздат, 1990 -320с.

219. А.Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов / СПб.:Питер, 2003.-608 с.

220. Joachim Holtzz. Drift and Parameter Compensated Flux Estimator for Persistent Zero State Stator Frequency Operation of Sensorless Controlled Induction Motors / IEEE Transactions on Industry Applications, 2003.

221. Nik Rumzi. HIGH PERFORMANCE DIRECT TORQUE CONTROL INDUCTION MOTOR DRIVE UTILISING TMS320C31 DIGITAL SIGNAL PROCESSOR / Digital Signal Processing Solutions, 22.04.2000.

222. D. Seyoum. AN IMPROVED FLUX ESTIMATION IN INDUCTION MACHINE FOR CONTROL APPLICATION / School of Electrical Engineering and Telecommunications The University of New South Wales.236. "Flux and Speed Estimation for Induction Machines" Analog Devices Inc.

223. Архангельский Б.Н. Аналитическое выражение кривой намагничивания электрических машин // Электричество." 1 950.-№3 .-С. 34-36.

224. Ещин Е.К. Теория предельных режимов работы горных машин.-Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1995.-232 с.

225. Тимофеева Л.И. Аналитическое выражение кривой намагничивания / Л.И. Тимофеева, Э.П. Русских // Взрывоза-щищенное и рудничное электрооборудование: Сб. науч. тр. /

226. НИИ ПО «Кузбассэлектромотор». Кемерово, 1984.-Вып. 10.-С. 31-37.

227. Панкратов В.В. Приближенный учет нелинейности кривой намагничивания в математической модели асинхронного двигателя как объекта управления // Вестник КузГТУ.-1998.-№3.-С.78-82.

228. Численные методы / Н.И. Данилина, Н.С. Дубровская, О.П. Кваша и др. М:. Высшая школа, 1976. - 386 с.

229. Панкратов В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб. пособие. Новосибирск: изд-во НГТУ, 1999. - 66 с.

230. Мирошник И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными объектами / И.В. Мирошник, A.JI. Фрадков. -СПб.: Наука, 1000. 549 с.

231. Математическая теория оптимальных процессов / JI.C. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко. М.: Наука, 1983. - 392 с.

232. Ещин Е.К. Динамические процессы электромеханических систем горных машин в режимах пуска и стопорения: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.09.03 / Уральская гос. гор-но-геол. акад. Екатеринбург, 1996. - 36 с.

233. Патент РФ № 2235410 МПК Н Р 1/26. Способ пуска асинхронного электродвигателя / Е.К. Ещин, И.А. Соколов, B.J1. Иванов, В.Г. Каширских, Д.В. Соколов, Заявл. 04.01.03, № 2003100098. Опубл. 27.08.04. Бюл. № 24.

234. Руденко B.C. Основы преобразовательной техники / B.C. Руденко, В.И. Сенько, И.М., Чиженко. М.: Высшая школа, 1980. - 424 с.

235. Браславский И.Я. Исследование свойств систем «тиристорный преобразователь напряжения асинхронный двигатель» с различными типами синхронизации / И.Я. Браславский, A.M. Зюзев, A.B. Костылев // Электротехника, 2000.- № 9. С. 1-5.

236. Изоляционные диски ДК и ДКМ. Технические условия ТУ 16.528.190-80.

237. Славик И. Конструирование силовых полупроводниковых преобразователей. М.: Энергоатомиздат, 1989.

238. Котов A.C. Теплопроводный блок для изоляции силовых полупроводниковых приборов от охладителей // Электротехника, 1993. № 4. - С. 30-32.

239. Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. М.: Изд-во иностр. литер., 1960.

240. Краус А.Д. Охлаждение электронного оборудования.- Л.: Энергия, 1971. 247 с.

241. Дульнев Г.Н. Теплообмен радиоэлектронных аппаратов / Г.Н. Дульнев, Э.М. Семяшкин. Л.: Энергия, 1968. -360 с.

242. Исакеев А.И. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов / А.И. Исакеев, И.Г. Киселев, В.В. Филатов. Л.: Энергоиздат, 1982. - 136 с.

243. Технические требования к рудничному взрывозащи-щенному электрооборудованию с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением до 1140 В / ВостНИИ. Кемерово, 1988. - 17 с.

244. Моделирование асинхронных электроприводов с ти-ристорным управлением / Л.П. Петров, В.А. Ладензон, Р.Г. Подзолов, A.B. Яковлев. М.: Энергия, 1977. - 200 с.

245. Каширских В.Г. Оценка надежности управляющей части главных электроприводов экскаватора // Электрификация и автоматизация горных работ: Сб. науч. тр. // Кузбас. политехи. ин-т. Кемерово, 1992. - С. 77-81.

246. Каширских В.Г. Устройство автоматической защиты и диагностики электроприводов экскаваторов / В.Г. Каширских, П.Д. Гаврилов, А.Е. Медведев // Горные машины и автоматика, 2002. № 9. - С. 40-43.

247. Медведев А.Е. Структура микропроцессорного модуля для устройства защиты и диагностики тиристорных электроприводов экскаваторов / А.Е. Медведев, В.Г. Каширских // Вестник КузГТУ, 2000. С. 9-11.

248. Каширских В.Г. Датчик усталостных повреждений в механических элементах электроприводов / В.Г. Каширских, А.Е. Медведев // Вестн. КузГТУ, 2001. №6. - С. 25-27.