автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование базовых элементов и разработка метода системного проектирования электроприводов с индукторными двигателями

ífa прапах рукописи

ВИНОГРАДОВ ВИТАЛИИ ЛШНИДОВИЧ

• РГБ ОД

2 8 МАР 2000

исслндонаши-; i;a'joi?i»ix '»ii-miii юв и iw.ipai;otka мгюдл СИСТПМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 'ШХГРОИРИводов с И11ДУКТОР11ЫМИ ДШII АIтлями

Специальность 05.00.0.1 кпсктртехпмческис комплексы и системы, включая их управление и регулирование

ABTOI'kíw-i'at диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москпа - 2000

щ

Paooia выполнена нп кафедре «Лш ома i тированный »лскпроприпол■> Московскою шс|)1 ci ичсско!о иис int v ia CI смшчсскот vmincpcnreia)

I lilVMIIhlii РУКОВОДИТ СЛ1>.

КИ11ДИДЛ1 ГСХННЧССКНХ илук

допет ГАДОНС'КИН Л.Л

(><|>ициа.ч 1>мыс оппонент ы

доктор юхничсских наук

про(|)сссор 01 imui:nko г г>

кандидат <схничсски\ наук •мв. секторов МЗОСИМОВ Д I»

Подущая opi ашиапнн

ЧАО "МампнюанпараГ

'{annua диссертации состойся «14» апреля 2000 i п If» час 00 мин и ау-лнюрии М-214. I In заседании диссертационного сонета K05.VI6.06 Мосноиско-Iо '»icpiciH'iccKoro института (Техническоюуниверситета). 1|<> адресу: 111250. Москва. Красноказарменная ул., д. 14, копр. М 214

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического ипепнута (технического унииерситета). Опыв на автореферат в двух жчемплнрах. сшеренных нечанао, просим напрпвлн1ь по адресу: 111250,1:-250. I Москва. Красноказарменная ул., л. 14, Ученый ("oner M'MI (ТУ).

Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета К 053.16.06 к т.н , доцент sjfaxa/f -

Анчарова 1 В.

- ft "7. -А--г- Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 1'ЛЬОТЫ

Актуальность темы. Революционный скачок п области силовой >.тск-троники и микропроцессорной техники привел к интенсивным исследованиям к электромеханике. Создано новое направление мечатроника. аккумулируютее достнжепия в области злектроники, вычислительной техники, »лсктрических машин, злектропривода и механики.

Органическая приспособленность ИД и СРД для управления цифровыми сигналами и синхронизация работы инвертора с положением ротора позволили создать на их ос ноне векторные и нентильные счруктуры электропривода. Они получили названия - вентилыю-реактиоиого (ПРИ) и вентильно-иидукторного (НИИ) привода.

Существенными достоинствами ВИН яичякися возможность реализации как весьма низких - моментные РЭП (десятки об/мин), так и очень высоких (до ЮОООО об/мин) скоростей вращения за счет модификации зубастой зоны; работа в тяжелых условиях и агрессивных средах; повышенная надежность, обусловленная свойствами двигателей и олнополярных инверторов.

К числу главных недостатков образцов ВИИ первого поколения относится значительные пульсации момента и обусловленные ими колебания скорости и акустические шумы. Эти недостатки более всего проявляются в области шм-ких частот вращения и попытках создания гтекгроприводов с максимально дешевыми типами двигателей, преобразователей, процессоров и т.д.

Объективные трудности при разработке и исследовании ПИП состоят в существенных ислинсйностях их математического описания Известно, чю ИД. спроектированные для достижения высоких удельных моментов, мощное!и и тл., работают с более сильным насыщением стали, локальным и общим, чем обычные машины переменного тока. ')лекфом;н нмтные переходные процессы также отличаются многообразием, зависят 01 режима работы о/шополярных ключей, алгоритмов управления и т.д.

Высокие технико-экономические показатели ИД невозможно получить IiKviiiponaiiiio Ol остальных элементов IHIII. как для фадинионных двигателей, питающихся oi се1и постоянною или переменного токи

Палача проектирования ИД. как н любой электрической машины не является одношачной и требует моследова1сиы1ых расчет« с учетом назначенных показателей качества, технических требований и ог раничений, связанных как с материалами и условиями 'эксплуатации, так и с многообразием схем и разными возможностями их реализации с помощью современной электроники. Упрощенный подход или попытки применения классической теории машин переменного шка при анализе энергетических и технико-экономических показателей ИД и сравнение их с друз ими машинами могут привести к излишне оптимистическим или пессимистическим выводам.

В связи с этим актуальной шдачей является систематизация сведений о типах ИД и инверторов для комплексного полхода к проектированию НИМ с учемш нашаченных критериев, сравнение их между собой и с распространенными типами электрических машин.

Современные методы оптимизации и процедуры принятия решении п ситуациях с многокритериальными оценками позволяют достаточно строго решать задачи проектирования в условиях, когла четко сформулированы критерии, определяющие варьируемые параметры, а также шрпничения и диапазоны изменения параметров.

((елью работы является создание системною подхода к разработке перспективных типов ВИП, основанною на экспертных методах и средствах их компьютерной реализации

i loci явленная цель достигается решением следующих шдач: • С|н-к*магтг1лция снслений по "m''-фазным ИД и С'РД. оценка их математических моделей и способов улучшения («сковных характеристик и каче-ста диижхчши для создании понмх Pill.

• РазраГчнка детальной классификации новых шпон электрических машин и силовых преобрачоиателей, используемых в современных РГ)П.

• Разработка набора пикшаiелей качества (ПК) индукторного ;uuii,t-i с л м и силоном) iipcnfipa'ioiiaicjiH. объективно oipa^Kaionicro их ochoiiiimc свон-сжа.

• Выбор и адаптация методов экспертных опенок, подходящих для разработки ВИП и создание на их основе аноритма и программы системного проектирования ВИП в соответствии с конкретными условиями и техническим киши нем.

• Разработка и экспериментальное исследование опыгпых максior Bl I! I с целью онепки адекватности предложенных алгоритмов проектирования

Методы исследования. Методы экспертной оценки и принятия решений (Шенфельда, эвристический, с нормированием ПК"), аналитический метод проектирования Г)М, численный метол интегрирования дифференциальных уравнений, компьютерные методы исследования экспериментальных обра mon ВИП. объектно-ориентированная среда программирования Borland Dlil.T'lll 3 Server suite.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработана развернутая классификация основных типов электрических машин и силовых преобразователей, исполмуеммх в современных Р' М I

• Выделены группы ПК для обьекэнвного отражения снопов элементов ВИП; представлены формулы для расчет базовой части ПК в eocci-ненной и нормализованной форме.

• Выбраны и адаптированы методы экспертной опенки для системного подхода к проектированию ВИП

• Разрабошн алюршм компьютерной реалн кщии экспертных мею-дов для выбора варианта прикола.

• На основе инженерной методики рассчитаны опытные образцы Зк

и 4Ч фазных двигателей; создан и исследован экспериментальный макет 4х фазного ПИП с использованием в качестве нагрузки высокомоментного двигателя поетояшюго тока.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Детальный анашз конструкции машин и схем преобразователей в сочеташш с компьютеризированной экспертной системой сравнения базовых элементов позволяют обоснованно подойти к выбору оптимального варианта электропривода для конкретных технических требований и области применения.

Диссертационная работа является частью комплекса научно-исследовательских работ, проводимых кафедрой «Автоматизированный электропривод» в области создания современных структур регулируемых электроприводов с микропроцессорными системами управления. Результаты работы нации применение при разработке совместно с промышленными предприятиями экспериментатьных образцов I-Щ и ВИП для различных применений.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 3-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологии Клязьма, 14-18 сентября 1998 г., на научно-технической конференции РЭЖ -99, Июнь, 1999 г., на кафедре автоматизированного электропривода МЭИ, Апрель, 1999г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и состав работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений, количество страниц 171, рисунков 78, число наименований используемой литературы 158 на 7 стр., приложения 2 на 18 сгр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении проанализировано состояние вопроса, обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы задачи и цели исследования, в виде краткой аннотации изложены основные положения диссертации.

В первой главе выполнен детальный обзор работ, опубликованных в отечественной и зарубежной технической литературе и посвященных созданию современных электроприводов, в которых используются машины переменного тока, специально спроектированные для этой цели (асинхронные - ЛД, синхронные с активным - СВД и реактивным ротором СРД, а также индукторные двигатели - ИД).

Рассмотрены тенденции развития и важные показатели РЭП с распространенными машинами переменного тока. Они оказали решающую роль в исследовании и разработке электроприводов с нетрадиционными для общепромышленного применения двигателями - СРД" НД.

Неограниченные возможности современной микропроцессорной техники позволяют представлять математическую модель "т" - фазного двигателя с электронным преобразователем как многокоординатную систему, количество и вид координат которой (механических и электрических) зависят от целей исследования (энергетические свойства, качество движения и т.д.) и области применения. Объем памяти и высокая скорость вычислений микроконтроллеров позволяют управлять электромагнитными процессами, осуществлять преобразование координат и программным способом варьировать механические характеристики РЭП в зависимости от условий изменения момента нагрузки, а не типа двигателя. Все это дало возможность практической реализации новых электроприводов переменного тока с векторными или вентильными структурами. В них удалось реализовать следующие предельные показатели: достигнуты весьма высокие (104+105) об/мин и сверхнизкие (0,001 +0,1) об/мин скорости вращения, диапазоны регулирования РЭП (Ю'-г5Ю4), ускорения до (1+4)10'* 1/с2.

В главе представлены конструктивные схемы этих двигателей, их векторные диаграммы, а также структура векторного управления СРД

Приведены конструкции, некоторые математические выражения наиболее характерных типов ИД с самовозбуждением и возбуждением от магнитов.

Эти двигатели нашли широкое применение в маломощном ДЭ11 и современном ЭГ1. Дана информация о современных исследователях и производителях электроприводов мощностью от 4 до 200 кИг, а также сведения о рекордных /цюск-тах (Р„ до 5000 кВт, пн-3600 об/мин), (Р„ - 90 кВт, п - 25000 об/мин, [\„ 9 кВт/кг), (М.^Ю'+Ш4 Нм, п-20-5-50 об/мин, Муд-2+10 Нм/кг).

На основе анализа теоретических и практических работ в области структур электропривода и машин с переменным магнитным сопротивлением были сформулированы основные задачи данной работы, которые детализированы во введении.

Но второй главе предложена общая классификационная схема электрических машин, которые используются в электроприводе. Классификационные признаки и структура выбраны таким образом, чтобы распространенные типы электрических машин (ДПТ, АД, СВД и СРД) было удобно сравнивать с ИД на этапе предварительного выбора типа двигателя для РЭП. В качестве классификационных признаков использованы: вид напряжения питания двигателя, принцип действия (способ образования электромагнитного момента), тип обмоток на стагорс и роторе, способ возбуждения магнитной системы, число фаз ш и пар полюсов 2р (зубцов ротора и статора для ИД), конструктивные модификации статора и ротора и структура магнитопровода.

Перечислены основные свойства ИД, отличающие их от классических синхронных реактивных двигателей и АД.

На рис. 1 представлены основные конструкции современных ИД (т=|+5) с самовозбуждением, в которых поток возбуждения создается постоянной составляющей однополярных токов. Проанализированы свойства и особенности управления этими двигателями. Значительное внимание уделено нереверсивным ИД, имеющим одну или две фазы и минимальное количество ключей инвертора. В последние годы начались интенсивные исследования предельно простых и дешевых ВИП для массовых потребителей: полотеры, электродрели, центрифуги, вентиляторы, насосы, вспомогательные электромеханизмы для ав-

томобилей и т.д. Среди многочисленных однофазных конструкций выделены двигатели с инерционным выбегом ротора и гармонический ИД.

м.

4* М11ММ т МШ, 1ЯМ)М1

1 -ф«1ЫМ« #

@ ®

6/4 12/8 Ш •■лХ 12/16

4 - ф*м*м« &/б 16/12

* фямм« 10/8

пл = 3

т = 3(6)

т - 4

Рис. 1. Основные конструкции ИД. Рис. 2. Совмещенные характери-

стики М(9) «ш» -фазных ИД при разных режимах управления. При анализе кривых М(0) проводимость зубцовой зоны представлялась в

виде.

Л„ = + Л,£, сояв (I)

Это позволило представить собственную индуктивность фазы при согласном включении катушек противоположных полюсов (отсутствует магнитная связь), "т"-фазных ИД ввиде:

ГЛ(1 - 1)

где /,,

, _/-,-.-А,

< 1 и определяются по средней величине фазного тока.

Подобная аппроксимация широко используется в ДЭП и лает удовлетворительную сходимость с экспериментом.

Амплитуда электромагнитного момента для лианеризованного выражения Ьц(9)

М„ 0 <3>

где Кк=ЦпаЛ-тт - кратность реактансов любого двигателя с переменным магнитным сопротивлением.

Из (3) можно сделать выводы о характере электромагнитного момента ИД с самовозбуждением:

• Амплитуда Мот зависит только от переменной составляющей Ц(0), т.е. которую удобно выражать через К*;

• При любой форме двойной зубчатости ИД работают с насыщением полюсов по мере их перекрытия (локальное насыщение) при этом уменьшение

(т.е. снижение глубины модуляции Ь»(6), или проводимости >{8)), компенсирует квадратичную зависимость Маш = /(I2), приближая ее к линейной.

При циклической коммутации фаз и без учета электромагнитных переходных процессов:

Щ0) = Мстткп(в±~) (4)

да

где п = 0, 1,2,3 номер входного импульса управления инвертором.

На рис. 2 показаны совмещенные угловые характеристики статического синхронизирующего момента М(6), построенные по (4) для «т»-фязньгх ИД при симметричной (трехтактной и четырехтактной) и несимметричной (шестн-тактной) видах коммутации. Несмотря на идеализацию кривых М|(8) и работы инвертора (переключение фаз инвертора производится точно при углах 61 пересечения фазных кривых М^8)), огибающие 1фивых М;(0) дают представление о

величине среднего момента ИД в вентильном режиме и о его пульсациях при

синусоидальных кривых М,(6) фазных моментов.

Анализ кривых М(9) позволил сделать выводы:

• Увеличение фаз всегда уменьшает пульсации момента и скорости, но может привести к росту числа ключей инвертора, если не использовать схемы с общими ключами для разных фаз и дополнительными диодами.

• Изменением режима коммутации в процессе управления ВИП можно пользоваться для улучшения пусковых свойств двигателя и повышения среднего момента в области высоких скоростей.

• Использование несимметричной шеститактной коммутации эквивалентно удвоению числа фаз трехфазного ИД, чем широко пользуются в разомкнутом шаговом электроприводе.

• Несимметричная восьмитактная коммутация для четырехфазных ИД идеально сглаживает пульсации момента, но только при наличии быстродействующего регулятора тока, который должен циклически изменять уставку фазного тока, чтобы выровнять амплитуды мгновенных моментов.

• Основным видом коммутации для серийных четырехфазнйх ИД является симметричная парная; которая не только увеличивает амплитуду Мею,, но и при встречном включении катушек фазных обмоток позволяет уменьшить потери в стали за счет предельного сокращения контуров потока статора.

т

Дополнт«пи«я овмоп»

а) 6)

Рис. 3. Трехфазные ИД с развитой зубцовой зоной: а) Двигатель с катушечными обмотками, аналогичный показанному на рис. I. б) Двигатель типа 12/6 с внешним возбуждением от магнитов и дополнительных катушек, ток которых регулируется по знаку и величине.

Мл рис. 3 показаны современные конструкции ИД с развитой зубцовой зоной (а) и с возбуждением от кольцевых магнитов и обмотки с регулируемым током (б). ИД с большим количеством зубцов на рогоре используется не только в шаговом электроприводе, ко и в современных высокомоментных тихоходных электроприводах с удельными моментами М>д, большими, чем у СВД с РЗМ на роторе.

Выражение для электромагнитного момента в координатах (1, р, 0, в отличие от выражения (3) позволило выяснить специфику преобразования энергии в ИД и на этой основе сформулировать классификационные признаки относящие СРД и ИД к разным классам электрических машин.

Ля и

где: См - механическая постоянная, зависящая от размерности, количества возбужденных фаз и т.д., >ч - квадратурная составляющая фазного тока, аналогичная току якоря БДПТ или обычного ДПТ, щ,«« - поток, ток возбуждения от реального контура возбуждения (магнит, обмотка) или от постоянной составляющей однополярных токов.

Рис. 4. Сравнение основных типов Рис. 5. Характеристики

машин для РЭП. намагничивания ИД типа 8/6

Кривые на рис. 4 рассчитаны в США для двигателей, спроектированных специально для РЭП. Средние значения линейной нагрузки и мощности при-

нимались равными А=60000 А/м, Р~75 кВт. Очевидны более высокие значения удельной мощности для ИД, что открывает дальнейшие перспективы развития ВИП

Исчерпывающую информацию об основных свойствах и энергетических характеристиках ИД можно получить на основе нелинейной математической модели, представленной семейством кривых намагничивания: = f(0, I) на

рис. 5. Семейство кривых намагничивания *у„(о) = f(Iw), построенное в процессе проектирования при помощи программного полевого пакета ELCUT. Кривые на рис. 5 близко совпадают с данными эксперимента. Они позволяют оцепить качество преобразования энергии ВИП и построить упрощенные матмодели при разных способах аппроксимации. Эти матмодели, разработанные на кафедре А1П. эффективно использовались в НИР и диссертациях.

В 3 главе представлена развернутая блок-схема вентилыю-индукторного привода (рис. 6). Дана краткая характеристика современных микроконтроллеров на базе 8,16, 32 разрядных и DSP процессоров различных производителей. Представлены основные методы прямого и косвенного определения положения ротора и дана их сравнительная характеристика.

Рис 6. Структурная схема ВИП

Рис. 7. Характерные кривые L, U, i

= Я»)

На примере несимметричного моста, который получил наибольшее распространение в инверторах с однополярными токами, рассмотрены основные

режимы работы инвертора и особенности протекания электромагнитных переходных процессов (рис. 7). Это позволило сформулировать требования к типовым схемам силовых ключей, на которых выполняются разные варианты инверторов. Эти требования являются также базой при системном подходе к выбору оптимального варианта электронного преобразователя для конкретных структур ВИП.

Приведены наиболее характерные схемы силовых ключей с разным количеством транзисторов. На основании представленных требований дана их сравнительная характеристика.

В 4 главе рассмотрен системный подход к проектированию ВИП и его обобщенные показатели качества.

Компьютерные системы проектирования все в большей степени находят практическое применение. В связи с тем, что ВИП представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов, проектирование привода по частям представляется сложным. Только комплексный подход к выбору типа ИД, схемы силовой части инвертора и алгоритма микропроцессорного управления РЭП позволяют кардинально улучшить энергетические, регулировочные характеристики и качество движения этого нетрадиционного типа электропривода. Таким образом, необходимо по возможности формализовать процедуру проектирования для использования ее в виде компьютерной экспертной системы. На первом этапе необходимо получить четкое техническое задание (ТЗ), которое кроме стандартных данных привода, включает в себя особенности и ограничение на проектируемый объект.

На следующем этапе на основе критериев, связанных со скоростью и рабочими моментами привода происходит предварительный расчет подходящих конструкций. Например, для скоростного маломощного привода подойдет 1 фазный или 2" фазный двигатель, для средних скоростей и мощностей могут подойти 6/4, 8/6 и т.д. Пользуясь упрощенным алгоритмам, можно рассчитать основные данные каждого двигателя. Эти данные необходимы для сравнения выбранных двигателей.

С

Выбор типа РЭП

J

С

Выбор типа ВИП

MUIi>l«*<tMU' г»» А

ДШ АД ШЛ (ТД ^Л |

('■Ч 1*0ММ1-< I'll IHiiUI'f и ктои и »»Лц» wn'M

mm

«^РИТФРИН r<4W4»4W»

t •'ЛЧ^НЭЙ» »м'лрлапо» в УMOW

7 Кг*г'жт"огл» / надежность

в ОеКЮчтетриГООМООк.

4 V л мг мл* »нгх"» к 9 Вгамошпсь f^ivunum«

tO Ttfvoo'wa

И " IHUÜ WT »»}MU*»W\ '«II»'* ННЯ ГрГМйб IUI

».Ц-....Г

)д>иг*рии выбор*

AI Раб<*ие сдоростм ни »ив

ДОЛ NM*

саерхрысони*

Л| Рабочий ммюн' и'м мощней-г*

MMpOM4li»H4W

средмке

ймг.смоыощны*

)

' (*WMI»*< 1 11

KHW I [••»Щ-ИМ» И МИ<>>р Л

I1р. яме г^в^яти*« и<

Рис 8. Рис. 9.

Пяти эти является довольно сложным для эксперта, I.к необходимо перенести численные значения параметров дншлтеля в оценки. Здесь необходим»» тщательно выбрать набор критериев ерапнення (Г1К), т.к. именно они

влиякп на принятие решения о пы-Уточняющие провггирование ИД и ВИП ^ боре КОНСТРУКЦИИ (методика отбора

ПК дана ниже)

1|М'"ф UbH"»WM*fc Н0 l(Vl>iMH>W fl

Vwm-ннмЛ p«fti ИД

Cl'VMMlV^WtfpMMrwIllfcHP'ntrtfMlua jwrtll II ll<prM1.p IT NM гви^У*»!»*1 Hi

Ркр^ЧТкЛ it.tH Ь>Нф|тр>ф»>иИ1« П|ЪЧр1и*"«>Л101ЧЧГН'Ч?ННЯ ■и 1 ячкрегою

llpoMivmtr (wnhnatMrtii .ихьхиа лшрктма inpnnit-н»*

На этапе №6 происходит сравнение рассчитанных двигателей между собой и с другими двигателями, которые принимают участие в 01 боре. Ото может быть АД, СВД и др.

Рис. 10

Выбор преобразователя производится по таким же алгоритмам, как и выбор привода и двигателя. После этого производится уточненный расчет ИД с учетов инвертора и алгоритма коммутации. Финальные этапы разработки тра-динионнм для всех проектов

В связи с тем, что ВИП представляет собой комплекс вшимоспязапных элементов, проектирование привода но частям представляется сложным. Толь-

к.

ко комплексный подход к выбору типа ИД, схемы силовой част инвертора и алгоритма микропроцессорного управления 1')11 гкнволпли кардинально улучшить энергетические, регулировочные характеристики и качество движения этою нет ралиционното типа электропривода. Поному, на основании 13 и предварительных данных выбираются возможные ишм преобразователей. 1»ы-вает гак, чю предварительный расчет потолчет попяп. ратрабкинтку и заказчику, что необходимо уточнить Т'З и привесит сю в соответствие с возможностями привода.

После уточнения ТЗ необходимо определиться с набором показателей качества (ПК) по которым будет производиться сравнение '.)ю особенно важный момент, i к правильный набор ПК пошоляст получи п. наиболее точный результат при выборе лучшег о варианта привода. Лналт набор всех возможных показателей качества применительно к ПИП является одной из научных задач решаемых в рамках данной диссертационной работы. 1'азработка новых типов Р')П и внедрение их в промышленность производится на основе технико-экономическою обоснования, базирующегося на номенклатуре показателей, разделенных на труппы Классификационные, назначения, надежности, технологичности, стандартизации, эргономические, патстпно-нравовыс. экономические. На их основе в главе приведены основные ПК для инверторов и двитате-лсй.

На следующем этапе необходимо выбрагь метод проведения сравнительного анализа возможных вариант оп привода. Ныбор зависит от П. те. применение каждого метода обуслонлено назначением привода. Ниже представлены адаптированные автором методы . которые успешно использовались ранее для решения широкого круга задач.

Метод с нормализацией ПК.

М основе метода лежит условие о том, чтобы сумма всех весовых тттлче-

ний (И'З) ПК была равна I (V/Д, - I) и значение ПК (II1КГ) лежало в пределах

•i i

от 0 до I (О < W/\'„ I). Обобщенный ПК (01 Ж) вычисляется по формуле ((>)

ОНк, - Ун\ И1Кн (6)

Метод (Пенфсльда (бально-индекснмй)

Метод Шспфельда является одним из самых старых и проверенных методов сравнения. Вычисление ОПК производится по формуле (6). IV) и 311К назначаются по 5-ти бальной шкале.

Эвристический метод сравнения.

В основе метода лежит атгоритм, который н упрощенной форме моделирует рассуждения эксперта. В один момент времени производится сравнение двух объектов по определенному числу ПК, выраженных в количественной или качественной форме. Человек в своих рассуждениях по поводу такого сопоставления действует следующим образом; сравнивает попарно отдельные показатели объектов и определяет, какие показатели лучше у одного объекта, а какие у другого, какие примерно равноценны. В дальнейшем человек на основе «!дравою смысла» принимает решение о том, какой из объектов предиочж-гсльнес. этом суть процедуры принятия решения. Необходимо отметить, что в мыслительной процедуре практически отсутствуют численные вычисления. Человек мыслит категориями «лучше» - «хуже», «много лучше» - «много хуже», «равноценно» и «более важно» - «менее важно». Расчеты проводятся на предварительном этапе подготовки к оценке. Эвристический характер данной системы состоит в том. что принятие решения строится на принципе компенсации, который представляет собой набор логических неравенств, учитывающих шачснис оценок и их значимость. Как и при всех других подходах, на первом этапе необходимо выбрать ПК объектов и оцепил, их по шкале «Очень хорошо» - ОН, «Хорошо» - Н, «Равноценно» К. «Плохо» Р, «Очень плохо» - ОР Кроме этого, определяем веса (ранг и) каждого ПК но шкале «Очень важный» А, «Важный» В, «Средний» - С. « Менее важный» - П, «Уточняющий» - !■'.

Далее, вся совокупность положительных и отрицательных логических опенок ранжируется но 15-ти бальной шкале

И рс<улм;ис ранжирования оценки прсоора^юич и числимую форму. и происходит компенсация чулшц.ч оценок лучшими (Клавшиеся положи 1ель-ные, отрицательные и нулевые опенки становятся обьсктами исследования.

Табл. I. Таблица перевода оценок в численные значения.

—.Цаш Л В С 1) 1-

Оценка

ОН 7 6 5 4 з

II 5 4 3 2 1

К 0 0 0 0 0

Р -5 -4 -1

ОР Г -7 -0 -5 -4 -3

В результате обработки всех обьсктов получается ранжирование по 5-ги бальной шкале, понятной для человеческото восприятия: «Много лучше». «Лучше», «Равноценны», «Хуже» и «Много хуже».

Максимальную достоверность экспертного сравнения дает комбинированное использование нескольких методов. «плача была поставлена для программной реализации ввиде экспертной системы для проектировании ИМИ

аашш

Главное меню

Ввеяенм^Помощ^Ьом.

мшшнмнош

йаоат<ро«амм«£Цамо*

Выйар типвлрюош -

йыйсриниерюрч '

днаор из фвйлв 1 СеЗДмю

.. еыьгжнуй рлэде п

Рис.

1 «¿¿г

Рис 12

11а рис. II и 12 приведены экраны работы экенеритй сисчсмы, которая позволяет реализовать все основные этапы проектирования ВИП.

В пятой главе были исследованы основные параметры ИД типа 8/0. который питался от универсального «т »-фазного преобразователя Полученные экспериментальные результаты подтвердили предварительные расчеты и позволили ироперигь адекватность математических моделей разрабатываемых на-

I1»

раллельно с созданием экспериментального стенда (упрощенная схема представлена на рис. 13 и 14)

Рис. 13. Рис. 14

Разработанные на кафедре АЭП автоматизированный стенд и методики экспериментального определения параметров являются важной частью общего цгасла проектирования качественного ВИЛ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе получены следующие результаты: Систематизированы сведения по традиционным двигателям для РЭП, главное внимание уделено "пГ-фазным ИД и СРД, произведена оценка их математических моделей и способов улучшения основных характеристик и качества движения.

Разработана детальная классификация ДПТ, АД, СВД, СРД, ИД и силовых преобразователей, используемых в современных РЭП для объективной оценки двигателей на этапе их предварительного выбора.

Разработан набор показателей качества ИД и силового преобразователя, объективно отражающих основные свойства РЭП.

Методы экспертной оценки технико-экономических показателей разных объектов адаптированы применительно к задачам проектирования ЭП.

Разработан компьютерный алгоритм и программа системного проектирования ВИП в соответствии с конкретными условиями и техническим заданием. Программа Expert SRD приведена в приложении.

Создан упрощенный метод электромагнитного расчета "т"-фазного ИД [2], который использован при разработке опытных макетов 3х и 4х фазных ИД.

В процессе экспериментального исследования опытного макета ВИП доказана допустимость упрощенного расчета [2] размеров и параметров ИД. Проверены разные алгоритмы управления ИД, улучшающие энергетические, виброакустические характеристики и качество движения ИД.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Садовский Л. А., Виноградов В. Л., Черенков А. В. Новые типы двигателей дня регулируемого электропривода. - М., 1999. - 23 с. - Деп. В Информэлектро в сборнике за 1999 г.

2. Кузнецов В. А., Садовский Л. А. Виноградов В. Л. Лопатин В. Е Особенности расчета ИД для вентильного ЭП. // Электротехника/ - 1998. - №6.

3. Виноградов В. Л Подход к системному проектированию венгально -индукторного электропривода (ВИП). // Труды конференции. - Клязьма. - 1998.

4. Виноградов В. Л. Выбор типа и особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода. // Труды конференции. - МЭИ. -1999.

5. Садовский Л А., Виноградов Е Л. Электродвигатели с переменным

магюггаым сопротивлением для современного регулируемого электропривода

(РЭП). // Электротехника/ - 2000. - №2.

Печ. т Тираж /ОО Заказ

Типография МЭИ, Красиоказармеинли, 13.