автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Имитационное моделирование динамических состояний дискретного электропривода, обеспечивающего заданное качество программно-управляемого движения

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ДИСКРЕТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ЗАДАННОЕ КАЧЕСТВО ПРОГРАММНО -УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ

специальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Валид Ахмед Мансури (Ливан)

Харьков - 1997

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Институте электродинамики НАН

Украины.

Научный руководитель

Научный консультант Официальные оппоненты -

Ведущая организация

академик МАЭН, доктор технических . наук7 профессор Афонин Анатолий Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Писанко Василий Васильевич

доктор технических наук, профессор Власов Константин Петрович

кандидат технических наук, Анищенко Николай Васильевич

Украинский научно - исследовательский институт силовой электроники "Преобразователь", г. Запорожье

Защита состоится "22 " _ 1997 г.

в :30 часов на заседании специализированного ученого совета К 02.09.14 в Харьковском государственном политехническом университете /310002, г. Харьков, ГСП, ул. Фрунзе, 21/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " 0к " й.Т1реЛЭ\. 1997 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета

Гончаров Ю. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время развитие электроприводов на базе машин специального назначения является одной из важных задач народного хозяйства. Использование дискретного электромагнитных шаговых двигателей (ЭМШД) в качестве непосредственного привода робототехнических систем, манипуляторов, автоматизированных линий позволяет заменить ручной труд высокопроизводительным машинным.

Линейные ЭМШД при непосредственном встраивании в механизм позволяют исключить механические и другие передачи, повышают быстродействие систем и точность воспроизведения законов движения. Линейные ЭМШД удобны для обслуживания и ремонта, обладают низким уровнем пгума, способны работать в условиях высокой герметизации.

Одна из наиболее важных особенностей ЭМШД - возможность воспроизведения широкого диапазона динамических характеристик, которые существенно могут быть расширены при использовании автосинхронного управления.

Реализация приводов на базе ЭМШД с микропроцессорным управлением позволяет использовать адаптивные помехозащгаценяые алгоритмы управления с большим диапазоном регулирования основных координат. Однако формирования в таком электроприводе требуемой динамики разгона и торможения затруднено из за отсутствия полноты качественного и количественного анализа возможных динамических состояний ЭМШД. Отсутствие математической модели функционирования ЭМШД затрудняет на ранних этапах проектирования шаговых электроприводов выделить наиболее существенные управляющие факторы, учесть влияние тех или иных возмущающих воздействий на различные динамические состояния привода, оценить влияние временной задержки отработки программы в микропроцессорных системах управления на управляемость электропривода и сформулировать требования по быстродействию и разрядности микропроцессорных устройств для обеспечения заданных требований по быстродействию и точности отработки управляемых координат. При разработке математической модели функционирования ЭМШД в системах электроприводов сталкиваются со сложностью преобразования энергии в различных феноменологических подсистемах, - электрической, магнитной и механической -, и учета неоднозначных нелинейных коэффициентов таких как индуктивность обмотки управления (Ь), проводимость магнитной подсистемы базового электромагнитного модуля ЭМШД (, производная проводимости по положению (сЮц/с1х), усилие

сопротивления в механической подсистеме ЭМШД (Рс), аналитическое описание которых практически затруднено.

Решению проблемы системного моделирования функционирования ЭМШД в составе дискретных электроприводов, для решения задач качественного и количественного анализа их различных динамических состояний ими и посвящена настоящая работа.

Цель работы. Разработка подходов к моделированию динамических состояний электромагнитного шагового двигателя (ЭМШД) в составе дискретном электроприводе через построение адекватных математических моделей, алгоритма имитационного моделирования и их реализации на базе современных ПЭВМ.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо последовательно решить следующие задачи:

1. Увеличение объем априорной (исходной) информации об ЭМШД путем представления нелинейных коэффициентов базовой дифференциальной модели в алгебраическом виде.

2. Разработка базовой модели функционирования ЭМШД в дискретном электроприводе, удобной для решения задач качественного и количественного анализа.

3. Разработка алгоритма имитационного моделирования различных динамических состояний ЭМШД, учитывающего дискретный характер функционирования рассматриваемой системы.

4. Программная реализация алгоритма математического моделирования на ПЭВМ.

5. Разработка инженерных методик для проверки основных результатов, полученных в работе.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием: численных методов решения системы дифференциальных уравнений; метода планирования эксперимента и регрессионного анализа; методов цифрового моделирования.

Математическое моделирование осуществлялось на ПЭВМ.

Результаты теоретических исследований проверялись путем сопоставления расчетных характеристик, полученных различными методами, между собой, а также путем сопоставлений расчетных значений с результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна. Автором получены следующие результаты:

1. Предложено базовая математическая модель функционирования ЭМШД с представлением нелинейных коэффициентов в виде регрессионных уравнений.

2. Предложен метод регрессионного представления нелинейных коэффициентов математической модели функционирования ЭМШД с использованием ортогонального центрального композиционного планирования (ОЦКГ1) физического эксперимента.

3. Разработай алгоритм имитационного моделирования различных динамических состояний ЭМШД для дискретного электропривода на ПЭВМ.

4. Разработан метод планирования вычислительного эксперимента с использованием моделирования функционирования ЭМШД в составе дискретного электропривода.

Практическая ценность. Разработанный алгоритм математического моделирования и его программная реализация на ПЭВМ позволяет па ранних этапах проектирования дискретных электроприводов, включающих ЭМШД, производить качественный анализ различных алгоритмов управления, а также их аппаратурную реализацию, а также позволяет количественно оценить такие показатели дискретных нелинейных систем как устойчивость, управляемость, статическая и динамические погрешности, влияние временной задержки, связанной выполнением программы управления микропроцессором, на указанные показатели функционирования ЭМШД.

Конкретный вклад диссертанта в разработку новых научных результатов , которые выносятся на защиту:

1. Обоснованный выбор для планирования эксперимента ОЦКП и программная реализация алгоритма регрессионного анализа на ПЭВМ.

2.Выбор в качестве базового численного метода для решения математической модели функционирования ЭМШД метода Рунге -Кутта - Фельдберга второго порядка с автоматическим выбором шага дифференцирования.

3.Базовый алгоритм имитационного моделирования функционирования ЭМШД и его программная реализация на ПЭВМ класса IBM PC/AT.

4. Программная реализация на ПЭВМ планирования вычислительного эксперимента при исследовании функционирования ЭМШД с использованием разработанной математической модели.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при выполнении государственной бюджетной научно -исследовательской работы "Разработка микропроцессорного управления электромеханическими системами нового поколения", проводимой Институт электродинамики Национальной академии наук

Украины совместно с кафедрой электропривода Запорожском Государственном Техническом Университете (ЗГТУ); регламентированных постановлениями ГКНТП Украины № 62 от 01.04.94 г. и № 45 от 15. 03. 96 г. но проблеме 05. 51. 06 "Ресурсосберегающие проблемы исполнительных и транспортных систем".

Апробация работы. Основные положения и результаты настоящей диссертации докладывались на трех республиканских научно - технических конференциях с международным участием, и на семинарах в Институте электродинамики HAH Украины.

Основное содержание исследований опубликовано в 5-ти научных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 125 страницах, включает 12 рисунков и 21 таблиц, списка литературы из 84 наименований и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и сформулирована цель исследований, перечислены основные результаты работы, приведены положения, выносимые на защиту.

В первом разделе проведен обзор отечественных и зарубежных конструкций дискретных электроприводов на базе линейных реактивных электромагнитных шаговых двигателей (ЭМШД). В частности, рассмотрены конструкции, имеющие удовлетворительные массогабаритные показатели и энергетические характеристики в классе цилиндрических линейных электромагнитных двигателей с неоднородным якорем и переменным магнитным сопротивлением реактивного типа, разработанные в институте электродинамики HAH Украины и Запорожском Государственном Техническом Университете. Конструкция ЭМШД имеет статор, состоящий из определенного количества фаз и числа статорных секций с кольцевыми ферромагнитными полюсами, между которыми размещены обмотки управления в виде концентрических катушек. В расточке статора помещен с возможностью продольного перемещения якорь, выполненный в виде равномерно чередующихся по длнне ферромагнитных и немагнитных звеньев. Основным преимуществом дайной конструкции является отсутствие лобовых частей обмоток, простота конструкции и технологичность.

При этом рассмотрены современные методы повышения

эффективности электромагнитного модуля, поскольку он является основным элементом в этих системах, преобразующим электрическую энергию в механическую работу.

За время рабочего цикла величина электромагнитной энергии, преобразованной в механическую работу, зависит от глубины модуляции индуктивности электромагнитной системы. Повышения глубины модуляции индуктивности достигается выбором соответствующего профиля якоря, что обеспечивает вариацию производной по координате перемещения подвижного элемента. Якорь ЭМШД выполняется с коническим скосом, ступенчатым или с магнитно - разделенными цилиндрами, при этом необходимо согласовать форму тяговой характеристики Рэм(х) с характером рабочей нагрузки исполнительного органа. Для этих целей вводят в конструкцию электромагнитного модуля шунт насыщения, соответствующая геометрия которого обеспечивает производную индуктивности по перемещению и тем самым, позволяет формировать вид функции. Характер изменения Кэм(х) определяется по кривой статического синхронизирующего усилия (ССУ). Таким образом конструкция базового электромагнитного модуля ЭМШД является важным фактором управления при функционировании дискретного электропривода.

Известно, что:

где I - ток в обмотке управления электромагнитной секции;

Т_ - индуктивность обмотки.

Из выражения (1) вытекает, что другим важным управляющим фактором ЭМШД является ток в обмотке управления, величина и характер изменения которого существенно влияет на Рэм.

В работе проведен анализ различных методов исследования процессов в ЭМШД, из них следует выделить, как теоретнко - цепной и аналоговый методы моделирования. Основной недостаток этих методов ограничение качественной стороной рассмотрения при теоретико -цепном моделировании и сложность описания и реализации аналоговой части ЭМШД, особенно из-за существенных нелинейностей, вызванных наличием в электромагнитных модулях шунтов насыщения.

В настоящее время для исследования и анализа процессов функционирования сложных систем применяется имитационное моделирование. Имитационные модели позволяют учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов,

нелинейные характеристики элементов системы, случайные воздействия и др., которые создают трудности при аналитических исследованиях.

Существенным фактором, повышающим адекватность модели исследуемой системы, является увеличение объема априорной (исходной) информации об объекте моделирования, что значительно повышает эффективность качественного и количественного анализа процессов, протекающих при функционировании ЭМШД.

Второй раздел посвящен рассмотрению влияния информационного обеспечения на адекватность моделирования. Процесс функционирования электромагнитных шаговых двигателей (ЭМШД) в общем виде может быть описан следующей системой дифференциальных уравнений /1 / :

ud = f(ld)

n

ld = 2 lk,n i = k

dk d Li,

s d2x

У F . + F + F = M -——

, • > M i ~ С — II ,9

i = k dt*

где и,| - величина приложенного к фазе напряжения; 1(1 - ток нагрузки источника;

Iк,...,!,, - ток в подключенных к источнику питания обмотках

управления ЭМШД; Иь,...,!?„- активное сопротивление подключенных к источнику питания обмоток управления ЭМШД; - индуктивное сопротивление подключенных к источнику питания обмоток управления ЭМШД; М - масса подвижного элемента ЭМШД; \ - количество фаз ЭМШД;

Рйм-, - тяговое электромагнитное усилие ¡-го электромагнитного модуля ЭМШД;

Рс - усилие сопротивления, создаваемое в механической подсистеме ЭМШД;

Рн - усилие, создаваемое нагрузкой в механической подсистеме ЭМШД.

Разнородность уравнений модели (2) и наличие сложных нелинейных членов в дифференциальных уравнениях делают решение данной системы в общем виде невозможным.

В настоящей работе предложено использование методов планирования эксперимента и регрессионного анализа для повышению априорной информации о ЭМШД путем описания его нелинейных коэффициентов нелинейными регрессионными уравнениями/1/.

Исходной информацией для планирования эксперимента являются: координаты функционирования ЭМШД (функции отклика); управляющие воздействия (факторы); характер связи между функцией и факторами (линейная,неполноквадратичная и т.п.).

При построении регрессионной модели семейства ССУ базового электромагнитного модуля ЭМШД в качестве исследуемой функции отклика выбрано электромагнитное усилие РГ)М. Характер изменения этой координаты определяется конструкцией электромагнитного модуля, влияющей на величину создаваемого им усилия, на рисунке 1 построенное семейства ССУ базового модуля ЭМШД, которое экспериментально характеризует зависимость Рэ%^0,х).

В качестве первичных параметров выбраны ток в обмотке управления электромагнитного модуля 1 (х]) и смещение ферромагнитного участка подвижного элемента ЭМШД относительно положения магнитного равновесия х (Х2). Указанные первичные параметры являются управляемыми, функционально определены, допускают высокую точность измерений и независимы. Таким образом, первичные параметры отвечают требованиям, предъявляемым к ним, чтобы стать факторами.

Для описания семейства ССУ выбрана квадратичная модель,

вида:

У = Ь0 + 1Ь;.х; + I ЬН.Х1.Х:+ 1Ьи.х? , (3)

¡ = 1 1 = 4 = 1

где у - исследуемая функция отлика;

х1,..хз,х^..х„ - факторы;

Ъо, Ь,, Ьу, Ьл - коэффициенты уравнения регрессии.

Для построения квадратичной регрессионной модели выбрано ортогональное центральное композиционное планирование (ОЦКП).

План ОЦКП для двух факторов (п=2) в рассматриваемом случае:

N = 9 - объем экспериментов; а = 1.000 - величина звездного плеча;

В целях упрощения записей и расчетов проводится нормализация первичных факторов, участвующих в эксперименте.

Коэффициенты уравнения регрессии вычисляются на ПЭВМ с помощью программы, разработанной специально для этом цели.

Для поверка гипотезы о воспроизводимости эксперимента используется критерий Кохрена (С), при этом эксперимент считается воспроизводимым, если О < (^(Ы, р-1) где р - число параллельных экспериментов. Проверка значимости оценок коэффициентов регрессии в силу их независимости друг от друга при ортогональном планировании может осуществляться по критерию Стыодента (О, коэффициент признается значимым если ^^(Жр-О.ц) где с[ -заданное уровень значимости. Проверка гипотезы адекватности регрессионной модели и функции отклика выполняется с помощью критерия Фишера (Р), при этом принимается гипотеза об адекватности если Р < Р\р(Ы-с1, 1\т(р-1)), где с1 - число членов уравнения регрессии.

Используя выражение (2) и план ОЦКП физического эксперимента и регрессионного анализа при построении экспериментального семейства ССУ, можно описать зависимость Рзм=К1,х), с!Сц/с1х0,х), (1Ь/с1х=£0,х) в виде полинома (3). На рисунке 2 семейства ССУ построенное в воде функции отклика.

Произведен также учет влияния конструктивных и технологических особенностей изготовления ЭМШД при моделировании его динамических состояний.

Третий раздел посвящен преобразованию базовой дифференциальной модели (2) к алгебраическому виду с регрессионным представлением нелинейных коэффициентов, где был принят ряд допущения как: отсутствие (пренебрежение) вихревых токов, потоков рассеивания и выпучивания; ЭМШД состоит из одинаковых электромагнитных модулей; электромагнитные модули ЭМШД магнитно не зависимы, в результате, чего модель имеет

следующий вид /2/: Л

(IV 1 51 ? 2

± ^С0р + С1р М + С2р-Х1 + С3РЧХ! + С4р 5? + с5р-х?> ±рц1 ^ ^ и1-^Я-;).У.[1.(а0т+а1тл1+ а2т-х1 + а3т-11.х1 + а^л? + а5т.зф] (4)

+а0т х1 +а1т-,1-х1 +а2пг ~2 4 а3пг'1 ^ "^т^Ч - и"~'" К"'!"'У'[уу-(аот+а^-1п+ "2т-хп + а3тлп-хп +а4тлп+аДт-хп)'

<11 1 х^ х2 2 х3

+ аОпгхп +а1ш-'п-хп + а2т'~2 + а3т''п" "2 + :Мт'халп + "Зпг^

где х - перемещение подвижного элемента ЭМШД; п - количество фаз ЭМШД;

V - скорость перемещение якоря; х1;..,хп -смещение торцов ферромагнитных участков подвижного элемента ЭМШД относительно состояния равновесия в п фазах ЭМШД. В данной работе для численного решения системы дифференциальных уравнений (4) выбран метод Рунге-Кутта-Фельдберга с автоматическим измененном шага, дающий более точную оценку на каждом шаге и позволяющий оптимизировать но времени решение системы на ПЭВМ.

На рисунке 3 приведена укрупненная блок-схема алгоритма моделирования динамического состояния ЭМШД на основании математической модели (4).

Также рассмотрены особенности моделирования различных динамических состояний в процессе функционирования ЭМШД (разгон, установившееся движение, торможение), обосновано использование матемапгческого моделирования для исследования качественных и количественных процессов при функционировании ЭМШД/3,5/.

В четвертом разделе разработан базовый алгоритм имитационного моделирования функционирования ЭМШД в различных динамических состояниях, укрупненная блок - схема алгоритма приведена на рисунке 4.

Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма моделирования динамических состояний ЭМШД.

1 | Отрыть поток задания на имитационное моделирование динамических состояний ЭМШД

2 [Ввод исходных данных (п-го эксперимента)

3 1 Присвоение переменным системы имитационного моделирования исходных знамений (п-го эксперимента)

\ [ Открыть файлы вывода

предварительных результатов моделирования динамических состояний ЭМШД

Имитационное моделирование динамических состояний ЭМШД (п-го эксперимента)

в | Выполнение аппроксимации предварительных результатом моделирования (п-го эксперимента)

ъ

Преобразование результатов имитационного моделирования (п-го эксперимента) для графической интерпретации и отображение на устройстве вывода

Выполнено имитационное моделирование всех экспериментов, приведенных в потоке задания па моделирование?

Да

10

Конец

Закрыть поток задания на имитационное моделирование динамических состояний ЭМШД

Рисунок 4 - Укрупненная блок-схема алгоритма имитационного моделирования динамических состояний ЭМШД

Программная реализация алгоритма имитационного моделирования динамических состояний ЭМШД выполнена на алгоритмическом языке QBASIC под управлением операционной системы MS DOS 5.0 на ПЭВМ IBM PC/XT/AT с использованием методов структурного программирования /2/.

Исходные данные, содержащие большое количество информации, необходимой для настройки системы моделирования, формируются в виде реляционной базы данных (потока задания). Конкретная запись в потоке задания определяет один эксперимент по моделированию интересующего режима функционирования ЭМШД (разгон, установившееся движение, торможение), а поля записей содержат значения соответствующих неременных системы. В настоящей работе формирование потока задания на моделирование реализовано средствами электронной таблицы Super Cale 5.02, что обеспечивает удобство представления, обработки и хранения исходных данных, а также открытость архитектуры системы имитационного моделирования.

Результаты моделирования могут отображается как в табличном так и графическом виде. Для графической интерпретации результатов моделирования (рисунок 5) использованы возможности универсальной графической среды на базе системы автоматизированного проектирования AutoCAD, с применением разработанного в данной работе интерфейсе взаимодействия с AutoCAD через стандарт представления графической информации типа DXF./5/

РЕЖИМ - РАЗГОН КОММУГ." 1

ЗЛЗОР ,н - 6П-3

М, кг - 700 U, Р. - 50 V0, м/сех - 0 ПОГРЕШНОСТЬ-1Е 6

в олйыы tutM'3 о у,''.' в.*шт ¡tu

Рисунок 5 - Графическое отображение результатов имитационного моделирования

Используя данной алгоритм имитационного моделирования функционирования ЭМШД, можно на ранних этапах проектирования ЭМШД производить качественный и количественный анализ возможных динамических состояний. Эффективно использование имитационного моделировании для синтеза систем и алгоритмов управления при разработке электроприводов на базе ЭМШД. Для этих целей разработана методика проведения имитационного моделирования функционирования ЭМШД с использованием семейства ССУ как исходной информацией для априорного описания нелинейных коэффициентов математической модели ЭМШД. Если осуществляется проектирование нового ЭМШД, то семейства ССУ строится аналитическом методом /2,4/.

В пятом разделе приведены примеры использования моделирования при разработке электроприводов на базе ЭМШД с микропроцессорным управлением. При разработке и отладке сложных алгоритмов управления необходимо: произвести анализ и выбрать управляющие воздействия; определить такую совокупность управляющих воздействии, которые оптимизируют функционирование ЭМШД по заданному критерию; оценить влияние внешних и внутренних возмущающих воздействий на основные координаты функционирования ЭМШД.

Математическое моделирование позволяет успешно решить задачи перечисленные выше на ранних этапах разработке электроприводов на базе ЭМШД, а также создавать электроприводов с микропроцессорным управлением, оценить влияние на управляемость электроприводов таких факторов как конечная длина слова микропроцессора (МП); запаздывания в МП; эффект квантования по уровню вводимых и выводимых сигналов и др.

Наличие сравнительно большого числа управляющих воздействий определяет достаточно большую область допустимых управлений для обеспечения требуемых координат функционирования ЭМШД. Поэтому, при реализации управления ЭМШД возникают задачи синтеза совокупности параметров управления, оптимизирующих функционирование ЭМШД по заданному критерию. Решение таких задач с использованием традиционных математических моделей вида (2) или (4) практически затруднено. В то же время вопросы синтеза и оптимизации успешно решаются с использованием методов линейного или нелинейного программирования. Для этого необходимо преобразовать математическую модель функционирования ЭМШД к системе линейных или (и) нелинейных алгебраических уравнений. Эта задача может быть успешно решена с использованием методов планирования эксперимента и регрессионного анализа, а

также алгоритма имитационного моделирования.

Использование предложенных методов моделирования позволяет осуществить планирование эксперимента и на ранних этапах разработке электроприводов на базе ЭМШД преобразовать базовую дифференциальную модель к алгебраическому виду /4/:

[У] = [В] . [X], (5)

где У - вектор - столбец координат функционирования ЭМШД (размерность К1);

X - вектор-столбец параметров управления (размерность К2);

[В] - матрица коэффициентов регрессии (размерность К1хК2).

В качестве примера была построена регрессионная модель функционирования электропривода на базе 5-фазного ЭМШД.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе.

В приложении приведены: программа на алгоритмическом языке БЕЙСИК построения регрессионной модели PLAN-NEW; пример построения регрессионной модели dG^/dx(i,x); пример построения зависимости Fc = f(i,x); пример табличного отображение результатов имитационного моделирования; пример построения DXF файла; листинг программа имитационного моделирования различных динамических состояний ЭМШД на алгоритмическом языке БЕЙСИК.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ

1. Для математического моделирования функционирования ЭМШД предложено описание нелинейных коэффициентов в виде квадратичных регрессионных уравпений. Проведен предварительный качественный анализ зависимости основных координат функционирования ЭМШД от совокупности управляющих воздействий и обосновано выбрано для построения уравнений регрессий ортогональное центральное композиционное планирование эксперимента (ОЦКП). Разработана и экспериментально проверена методика построения регрессионных моделей различных нелинейных коэффициентов модели.

2. Разработана базовая математическая модель ЭМШД с представлением нелинейных коэффициентов в виде регрессионных уравнений, для решения которой выбран численный метод.

3. Предложен алгоритм моделирования динамических состояний ЭМШД на ПЭВМ с использованием разработанной математической

модели. С помощью данного алгоритма исследованы особенности различных динамических состояний в процессе функционирования . ЭМШД.

4. На основании математической модели ЭМШД с полиномиальным представлением нелинейных коэффициентов разработан базовый алгоритм имитационного моделирования. Для написания программного обеспечения использован алгоритмический язык QBASIC, ввод задания осуществляется с помощью адаптированной электронной таблицы SUPER CALC, для графического отображения результатов имитационного моделирования задействованы средства системы автоматизированного проектирования.

5. Разработана методика проведения имитационного моделирования функционирования ЭМШД в различных динамических режимах и проведена экспериментальная проверка предложенного базового алгоритма моделирования при анализе влияния различных параметров управления на основные координаты функционирования ЭМШД и их ранжировании.

6. Применена методика проведения планирования аналитического эксперимента с использованием математического моделирования, которая экспериментально опробпрована при преобразовании модели функционирования ЭМШД к матричному алгеброическому виду, удобному для решения задач оптимизации и синтеза.

7. Показано возможность исследования подходов имитационного моделирования для замкнутых систем управления ЭМШД, реализованных на микропроцессорной элементной базе. Произведена количественная и качественная оценка влияния на работу ЭМШД таких факторов как квантование по уровню и по времени, запаздывание и т.н. Экспериментально проверены подходы имитационного моделирования при оценке на ранних этапах разработки влияния квантования по уровню и по времени на основные динамические характеристики функционирования ЭМШД, что позволило обосновано осуществить выбор микропроцессорного комплекта для реализации системы управления ЭМШД.

Основное содержание диссертации отображено в работах:

1. Писанко В. В., Бондареико В. И., Мансури Валид, Хобаллах Мустафа. Регрессионная модель функционирования реактивного электромагнитного шагового двигателя. //International scientific -technical conference on unconventional electromechanical and electrotechnical systems. - Szczecin: 1995. -P. 26l-2fi8.

Автором предложена регрессионное преобразование нелинейных

коэффициентов дифференциальной модели функционирования ЭМШД.

2. Ппсанко В. В., Кулинич Э. М, Мансури Валид, Хобаллах Мустафа М. Имитационное моделирование динамических состояний электромагнитного реактивного шагового двигателя // International scientific - technical conference on unconventional electromechanical and electrotechanical systems. - Szczecin: 1995. -P. 255-260.

Автором разработано блок - схема алгоритма имитационного моделирования динамических состояний ЭМШД.

3. Бондаренко В. И., Писанко В. В., Мансури Валид, Хобаллах Мустафа М. Выбор параметров управления различными динамическими состояниями электромагнитного реактивного шагового двигателе // Сборник докладов научно -технической конференции. -Львов: 1996.-С. 17-20.

Автором предложена алгоритм имитационного моделирования для оценки влияния различных параметров управления на функционирование ЭМШД в различных динамических состояниях.

4. Мансури Валид, Писанко В. В., Хобаллах Мустафа, Кулинич Э. М. Проектирование математической модели функционирования электромагнитных шаговых двигателей для решения задач оптимизации и синтеза с использованием планирования аналитического эксперимента и регрессионного анализа. // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. (Труды конференции с международным участием). Харьков 1996.

- С. 142-143.

Автором предложена алгоритм имитационного моделирования для проведения планирования аналитического эксперимента.

5. Хобаллах Мустафа, Писанко В. В., Мансури Валид, Головань Д. Г. Выбор параметров управления торможением электромагнитного реактивного шагового двигателе // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. (Труды конференции с международным участием). Харьков 1996.

- С. 184-185.

Автором предложена алгоритм имитационного моделирования для оценки влияния различных параметров управления на функционирование ЭМШД при торможении противовключением.

ANNOTATION

Walid Alimed Mansouri. Imitational modeling of dynamically conditions of discreet electrodrive, which confirms

The dissertation on competing the Scientific degree of a Candidate of technical Sciences on specialty 05.09.03 - Electrical Engineering complexes and systems, including their control and regulation. The National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of Electrodynamics, Kiev, 1997.

5 scientific papers based on the theoretical researches and computation experiments aiming to confirm the imitational modeling of functioning of discreet electrodrives, which can be used in early stages of projection to run the analyze of quality and quantity of dynamics of linear step motors. It can be used too to study and optimize algorithms of control.

Валид Ахмед Мапсурп. Имитационное моделирование динамических состояний дискретного электропривода, обеспечивающего заданное качество программно - управляемого движения

Диссрташя на здобуття паукового ступня кандидата техшчних наук за спещальшстыо 05.09.03 - Електротехшчш комплекси та системи, включаючи Ух управлшня та регулювання. Нацюнальна академ'1Я наук Украши 'Тнститут электродипампш", Кшв, 1997.

Захищаеться 5 наукових праць, в яких на основ 1 теоретичних дослщжень та обчислювальних экспер1меш1в розроблена математична модель функционування дискретних электропривод1в, використання якоТ забесиечило можлнвосп юльгасного та яккного ашинзу динамнен на рашх етапах проектування при разробках та оштонзащТ ал го ритм ¡в 1 систем регулювання.

Ключевые слова: модель, регрессия, адекватность, имитационное моделирование, ортогональное центральное компизационное планирование, структурное программирование, алгоритм управления, динамические состояния, микропрцессор, электромагнитный шаговый двигатель, электропривод, робототехническая система.

АНОТАЦ1Я