автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и синтез цифровой системы управления линейным электроприводом прямого действия

На правах рукописи

ПОВАЛЯЕВ Виктор Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ И СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность: 05.09.03 — Электротехнические комплексы

я системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Бурковский Виктор Леонидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волков Вячеслав Дмитриевич;

кандидат технических наук, доцент Трубецкой Виктор Александрович

Ведущая организация Липецкий государственный

технический университет

Зашита состоится 20 декабря 2006 г. в 40 часов в конференц -зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.09 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан ноября 2006 г.

Ученый секретарь —

диссертационного совета "й Й-1 < 4 — Кононенко К.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К современным электроприводам предъявляются повышенные требования с точки зрения выполняемых ими функций в составе сложных электромеханических систем, в том числе с линейным перемещением рабочего органа.

Применение механических преобразователей движений (редуктора и преобразователя вращательного движения в поступательное) ухудшает параметры электропривода; к общей погрешности добавляется погрешность, обусловленная неточностью изготовления преобразователей; возникают «люфтовые» явления; точностные параметры привода ухудшаются по мере механического износа преобразователей.

В то же время долговечность, надежность и эксплуатационные показатели электронной части электропривода, выполненной на современном уровне с применением полупроводниковых элементов и средств микроэлектроники, значительно превосходят исполнительную часть, которая в течение последних десятилетий не претерпела существенных изменений за исключением применения более качественных современных материалов: магнитных, обмоточных, изоляционных, конструкционных и защитных.

Одним из путей повышения качественных характеристик электроприводов является применение линейных электродвигателей прямого дей-* ствия (т.е. электродвигателей, непосредственно связанных с рабочим механизмом).

В то же время в конструкциях многоцелевых станков, а также в оборудовании микроэлектронного производства наметилась устойчивая тенденция применения в качестве исполнительных устройств перемещения линейных координат (осей) приводов прямого действия на базе линейных двигателей. Линейные двигатели, управляемые от современных цифровых микропроцессорных систем, обеспечивают оптимальные технологические режимы обработки на современных станках и установках. При этом достигаются весьма высокие показатели точности и производительности практически всех видов обработки: точения, фрезерования, сверления, шлифования, а также электрофизических видов обработки.

По сведениям фирмы Frost&Sullivan (США), за счет превосходства линейных электродвигателей по ряду параметров (надежности, точности,

быстродействия, расходам на техническое обслуживание) над многими механическими системами область применения линейных двигателей постоянно расширяется, в частности в медицинской и оборонной промышленности. А по прогнозам фирм Siemens Linear Motor Systems (Германия) и СЕ Fanuc Automation Deutschland (Германия) выпуск линейных двигателей с учетом их дальнейшего совершенствования будет увеличиваться довольно быстрыми темпами.

Исследователи отмечают, что главным препятствием широкого внедрения линейных электроприводов прямого действия являются недостаточная разработка теорий, научных основ расчета, системотехнических и алгоритмических вопросов, реализуемых в практике проектирования таких приводов.

На основании вышеизложенного актуальность темы исследования продиктована необходимостью дальнейшего развития аналитических методов анализа и синтеза цифровых систем управления линейных электроприводов для обеспечения высоких эксплуатационных свойств.

Тематика диссертации соответствует одному из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы» (ГБ2004.18 «Разработка информационных технологий автоматизированного проектирования и управления сложными электромеханическими системами»).

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование и синтез цифровой системы управления линейным электроприводом прямого действия на основе комплексного алгоритма управления, реализующего различные режимы его работы с требуемыми показателями качества, с использованием математического моделирования в компьютерной системе Matlab 6.5.

В соответствии с данной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать математическое описание линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока прямого действия как объекта управления с учетом его характерных особенностей. Провести синтез математической модели в программной среде Matlab.

2. Осуществить синтез двух вариантов наблюдателя вектора состояния: полного и редуцированного на основе аппроксимации «динамики» линейного двигателя линейной системой 3-го порядка с последующим анализом динамических свойств методом математического моделирования и выбором оптимального варианта.

3. Разработать комплексный алгоритм управления линейным электроприводом прямого действия в среде МайаЬ, учитывающий эффекты квантования по уровню и по времени.

4. Разработать алгоритмы управления в режиме позиционирования с обеспечением апериодических переходных процессов и в режиме слежения.

5. Осуществить проверку адекватности моделей и алгоритмов цифрового управления на основе экспериментальных исследований макетного образца линейного электропривода.

Методы исследования. В работе использованы методы теории автоматического управления, теории электропривода, метод пространства состояний, метод модального управления, метод математического моделирования.

Научная нови а на. В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

— на основе теории обобщенной электрической машины разработаны математическое описание и структурная модель беспазового одностороннего линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока с использованием уравнений "замыкания" по линейному перемещению, отличающиеся учетом основных характерных особенностей линейного электродвигателя: нелинейной характеристикой сопротивления трения, влиянием пульсаций силы тяги, в зависимости от перемещения обусловленной продольным краевым эффектом;

— предложена модель динамики линейного электропривода, базирующаяся на новом распределении корней характеристического уравнения и результатах факторного планирования, что позволяет существенно снизить значение параметров перерегулирования системы;

— разработаны математическая модель линейного электропривода и алгоритм управления по вектору состояния с использованием наблюдателя

фазовых координат в среде Ма11аЬ, учитывающие эффекты квантования по времени и по уровню, позволяющие проводить комплексные исследования статических и динамических характеристик линейного электропривода прямого действия;

— предложен алгоритм цифрового управления линейным электроприводом прямого действия с адаптивным регулятором, позволяющий добиться апериодического характера переходных процессов с высоким быстродействием и точностью позиционирования.

Практическая значимость работы.

Практическую ценность диссертационной работы составляют:

— аппаратная реализация алгоритма в электронном блоке управления линейным электроприводом прямого действия, спроектированного на базе 8 —разрядного микроконтроллера;

— программное обеспечение и настроечно-испытательный комплекс для отладки алгоритма управления линейным электроприводом прямого действия, обеспечивающего заданные показатели качества.

Предложенные модели и программные средства могут быть использованы в процедурах синтеза электроприводов прямого действия в рамках процессов принятия проектных решений.

Реализация результатов работы. Полученные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использованы на предприятии «НИИ Механотроники — Альфа» при выполнении НИР «Исследование путей создания современных высокоресурсных механотронных исполнительных приводов различных видов движения в вариациях с цифровым информационным каналом и бездатчиковым управлением при идентификации фазовых координат, интегрированных в системы жизнеобеспечения КА» и НИР «Исследование путей создания «интеллектуальных» электроприводов линейного перемещения с управлением по вектору состояния для систем автоматики КА», а также внедрены в учебный процесс кафедры «Автоматики и информатики в технических системах» Воронежского государственного технического университета при изучении дисциплин «Моделирование электроприводов» и «Теория электропривода».

А ппоба ни я работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на региональной научно-технической конференции "Новые

технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж 2002), на региональной научно-технической конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж 2003), на межвузовской студенческой научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники" (Воронеж 2003), на всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве», в международной школе-конференции «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж, 2005), на научно-техническом совете «Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института Механотроники-Альфа» (Воронеж, 2006), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 20042006).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе I - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве лично соискателем предложены: в [6,7] обзор и анализ выбора микропроцессорного обеспечения и использования силовой интеллектуальной интегральной техники в современном электроприводе; в [8,9] обоснование и целесообразность разработки линейного электропривода; в [2, 3, 4, 5] использование метода градиента в сочетании с факторным экспериментом для формирования функций принадлежностей нечеткого логического регулятора; в [И] принцип построения системы управления линейного электропривода с использованием регулятора состояния и наблюдающих устройств; в [1] использование метода математического моделирования для выбора быстродействия наблюдающих устройств.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 134 наименований, материал изложен на 161 странице и содержит 63 рисунка, 15 таблиц иЗ приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи, решаемые в диссертации, научная новизна и практическая ценность работы.

В псовой главе проведен обзор и анализ современного состояния в области разработки линейных электроприводов прямого действия. Рассмотрены основные конструктивные исполнения и проведена классификация линейных электродвигателей прямого действия. Проведен обзор методов синтеза систем управления электроприводами.

Линейные электроприводы прямого действия отличаются большими возможностями по обеспечению высокой точности позиционирования (доли микрон) и значительного (до десятков тысяч) диапазона регулирования скорости. При этом на стабильность работы электропривода особенно на низких скоростях и малых перемещениях сказывается нелинейная зависимость усилия тяги двигателя от тока, нелинейная зависимость силы трения от скорости, продольный краевой эффект. Вследствие данных особенностей сложное математическое описание электропривода требует высокоэффективных алгоритмов управления, реализуемых высокопроизводительным процессором, что приводит к появлению шумов квантования по времени и по уровню, исключающих использование традиционных алгоритмов дифференцирования.

Анализ основных принципов построения систем автоматического регулирования (САР) применительно к синтезу следящего электропривода на основе линейного двигателя прямого действия показал, что для создания высокодинамичного прецизионного электропривода наиболее перспективным является принцип построения САР с расширенным регулятором состояния и наблюдателем фазовых координат. Рассмотрены основные аспекты метода пространства состояний и принципа построения наблюдающих устройств. Проведены предварительные оценочные расчеты статических и динамических процессов математической модели двигателя постоянного тока. Поставлена цель работы и сформулированы задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке математического описания и исследованию объекта управления - беспазового одностороннего линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока прямого действия с использованием компьютерного моделирования в среде МайаЬ.

Разработка математического описания линейного электродвигателя проведена на базе теории обобщенной электрической машины с введением нелинейных зависимостей, учитывающих его характерные особенности.

Динамика электромагнитных процессов линейного электродвигателя с постоянными магнитами описывается следующим и-уравнениям и:

Л.^.цц.гу-т,], со

^ = (4)

Л ■ ■

где 11а, ич, и, ц - напряжения и токи обмотки статора соответственно в продольной и поперечной осях;

И. — активное сопротивление обмотки;

, — соответственно продольная и поперечная индуктивность фазы;

. гп — масса перемещаемых подвижных частей; х — величина линейного перемещения; Ртр — сила трения; Т-н- сила нагрузки.

Для получения математического описания линейного электродвигателя постоянного тока, приведенные выше уравнения, дополнены уравнениями "замыкания" двигателя по линейному перемещению, которые связывают напряжения ий и 13ч с напряжением и, питающим двигатель, и величиной перемещения х. Следует отметить, что характеристики двигателя,

как статические, так и динамические в значительной степени зависят от вида ураяче;:ин «замыканий».

Уравнения «замыкания» двигателя по линейному перемещению име * ют вид:

и,) = -х + + и-сок^—-х + х + (5)

и<, = и -соя^— + и-со®^— •х + х + ^-зи!^— (6)

где % ~ линейное опережение включения, по аналогии с углом опережения выключения (термин, известный в практике построения электроприводов с бесконтактными двигателями постоянного тока).

Проведенные экспериментальные исследования макетного образца линейного электродвигателя позволили выявить следующие зависимости, учитывающие его характерные особенности: нелинейная зависимость силы трения, нелинейная зависимость силы тяги от положения (рис. 1), влияние одностороннего притяжения подвижной части на силу трения (рис. 2).

и_ ....

— - ¿я

"V А 4™ А *

Рис. 1. Зависимость силы тяги от положения

Рис. 2. Зависимость силы трения от силы магнитного притяжения

Выявленные зависимости введены в структурную модель линейного электродвигателя прямого действия. Математическая модель была реализована в среде Ма1)аЬ. Методом математического моделирования и методом экспериментальных исследований построены семейства регулировочных и механических характеристик линейного электродвигателя, подтверждающие адекватность компьютерной модели.

В третьей главе, методом модального управления сформированы динамические свойства непрерывной замкнутой системы с аппроксимацией динамики линейного электродвигателя, линейными дифференциальными уравнениями 3-го порядка.

В качестве базового распределения полюсов характеристического полинома линейного электропривода принято расположение полюсов, минимизирующее функционал вида

»

1= (?) о

поскольку реакции на ступенчатое воздействие систем, спроектированных по данному критерию, по сравнению с реакцией биноминальной системы характеризуются значительно большим быстродействием, а по сравнению с реакциями систем Баттерворта - меньшей колебательностью.

Проведено моделирование структурной схемы линейного электропривода с управлением по вектору состояния в системе МаИаЬ 6.5 с выбором наилучших значений параметров «динамики» замкнутой системы, базирующейся на новом распределении корней характеристического полинома с использованием методов факторного планирования.

Для реализации регулятора состояния необходима информация обо всех координатах вектора состояния, получение которой при непосредственном измерении этих координат приводит к значительному усложнению конструкции электропривода из-за введения различных датчиков, увеличению стоимости, снижению надежности и может оказаться практически нереализуемым.

Для решения этой проблемы был синтезирован наблюдатель фазовых координат, применение которого более эффективно по сравнению с применением реальных дифференциаторов или фильтров состояния. Оцениваемыми наблюдателем фазовыми координатам и являются скорость и ускорение.

В работе выбран наблюдатель третьего порядка, так как попытка улучшить динамику системы введением оценок производных более высокого порядка не приводит к существенному улучшению качества регулиро-

вания, а также связано с возрастающей сложностью реализации и трудностью регулировки системы.

Проведенные исследования методом математического моделирования динамических и статических характеристик наблюдателя полного порядка и редуцированного с вариацией их быстродействия позволили выявить наиболее перспективный для построения системы автоматического управления линейным электроприводом прямого действия.

Четвертая глава посвящена синтезу цифрового регулятора состояния и наблюдателя фазовых координат.

На основе структур и параметров наблюдателя и регулятора состояний, определенных в главе 3, методом г-преобразовання и последующим переходом к разностным уравнениям проведен синтез алгоритма цифрового управления.

1. иг = кг(х^-хп)т+иг';

2. и£ = кх.(х^-хп}

3. и^-иг + и^ + и^' + и^1;

4. ап = к„.ап"|+к1г.аа-2 + к,гхп + ки хп", + ки.хп"2 + к16.ип + к,7-и°~1; ^ и^ — к' 4 }

6. V" = к21 ■ V"-1 + к21 • V""2 + к23-хп + к23- Х-1 + к24 • х"~г + км - а" + км ■ ип;

7.

где 11|, их, иу — управляющее воздействие по интегралу, ошибке, ускорению, скорости;

Ь) 1*^17» к2]+к2б — коэффициенты, зависящие от параметров объекта управления, двигателя, периода дискретизации, быстродействия наблюдателя.

Выбор наилучшего быстродействия наблюдающего устройства основывался на исследовании статической и динамической ошибки оцениваемых и реальных фазовых координат (скорости и ускорения).

Разработанный в среде Ма^аЬ алгоритм управления линейным электроприводом прямого действия, учитывающий как квантование по времени, так и квантование по уровню, позволил провести исследо-

Рис. 4. Графики переходных процессов при перемещении из точки в точку

вания цифрового наблюдателя фазовых координат с вариацией его быстродействия, а также исследования сходимости и динамических характеристик линейного электропривода. Проведенные исследования показали, что для обеспечения апериодических переходных процессов с высоким быстродействием необходим синтез алгоритма формирования траектории движения (ФТД), который представлен на рис. 3.

Графики переходных процессов с применением формирователя траектории движения при перемещении из точки в точку, полученные методом математического моделирования, представлены на рис. 4.

Для оценки динамической ошибки линейного электропривода в режиме слежения проведено математическое моделирование системы в среде Mat-lab при линейно и синусоидально изменяющемся сигнале управляющего воздействия, которое показало эффективность разработанных алгоритмов управления.

В пятой главе рассмотрены результаты экспериментального исследования макетного образца линейного электропривода прямого действия с технологической оценкой составных частей электропривода. Разработана структура алгоритма управления линейным электроприводом с реализацией в графической среде разработки программного обеспечения «Algorithm Builder».

Для учета характерных особенностей линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока в математической модели, были проведены экспериментальные исследования макетного образца, фотография которого приведена на рис. 5.

Подвижная часть линейного электродвигателя стоит из ярма с закрепленными на ней 4 магнитами чередующейся полярности. Неподвижная часть линейного электродвигателя представляет собой магни то провод несущий коммутационную печатную плату и шесть сосредоточенных катушек.

Дня реализации алгоритмов управления и быстрой обработки поступающей информации в качестве микроконтроллера использован микроконтроллер AVR ATmega 32 семейства Mega производства фирмы «Atmel». Микроконтроллеры семейства Mega являются 8-разряднымн микроконтроллерами. Они изготавливаются по малопотребляющей КМОП-технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения быстродействие/энергопотребление ,

С помощью настрое чно-испытателъного комплекса проведены экспериментальные исследования предложенных алгоритмов управления.

Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 6.

Рис. S. Макетный образец линейного двигателя

Модель Эксперимент

Модель Эксперимент

Рис. 6. Графики переходных процессов, полученных методом математического моделирования и экспериментальным путем

Результаты экспериментальных исследований показали высокую степень сходимости с результатами моделирования, что свидетельствует о достаточном уровне адекватности предложенных в работе моделей и алгоритмов цифрового управления электроприводом прямого действия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе теории обобщенной электрической машины и экспериментальных исследований разработано математическое описание динамических свойств бес пазового линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока на базе синхронной машины с уравнениями "замыкания" по линейному перемещению.

2. Разработана модель линейного электродвигателя постоянного тока как объекта управления с учетом характерных особенностей объекта управления: нелинейной характеристики силы трения, продольного краевого эффекта и сил магнитного притяжения.

3. На основе аппроксимации «динамики» линейного двигателя линейной системой 3-го порядка проведен синтез 2-х вариантов наблюдателя вектора состояния при установлении его быстродействия с оп-

лирования с использованием методов факторного планирования сформированы динамические свойства непрерывной замкнутой системы.

4. Методом математического моделирования в среде Ма^аЬ проанализировано влияние динамики полного и редуцированного наблюдателей на сходимость и динамические характеристики линейного электропривода с выбором оптимальной структуры наблюдателя.

5. В среде МаЦаЬ синтезированы цифровой регулятор состояния, алгоритм управления, по которому формируется управляющее воздействие, и наблюдатель фазовых координат.

6. Методом математического моделирования проведены исследования сходимости и динамических характеристик цифрового редуцированного наблюдателя, с последующим выбором оптимального его быстродействия, с учетом эффектов квантования по времени и уровню, а также с учетом характерных особенностей объекта управления.

7. Методом математического моделирования проведены исследования сходимости и динамических характеристик линейного электропривода прямого действия в следующих режимах: режим переме-

Методом математического моде'

о

щения из точки в точку, режим слежения за линейно-изменяющимся сигналом, режим слежения за синусоидально-изменяющимся сигналом.

8. Проведены натурные эксперименты для подтверждения достоверности теоретических положений/Результаты сравнительного анализа показали, что отличие экспериментальных и теоретических данных составляет менее 5%, что свидетельствует о соответствии и адекватности разработанных математических моделей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Бурковский В.Л. Синтез системы управления линейного электропривода прямого действия / В.Л. Бурковский, В.А. Поваляев // Системы управления и информациошше технологии. 2006. №2.1 (24). С. 121-124.

Статьи и материалы конференций

2. Фролов Ю.М. Применение нечеткой логики в электроприводе / Ю.М. Фролов, В.А. Поваляев // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж: 2002. С. 5.

3. Поваляев В.А. К вопросу определе1шя правил нечеткого регулирования / В.А. Поваляев, Ю.М. Фролов // Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С. 60-68.

4. Поваляев В.А. К вопросу формирования правил при нечетком управлении / В.А. Поваляев, Ю.М. Фролов // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж: 2003. С. 83.

5. Поваляев В.А. Правила нечеткого регулятора привода продольной подачи токарного станка / В.А. Поваляев, Ю.М. Фролов // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники: труды межвуз. студ. науч.-техн. конф. Воронеж: 2003. С. 91-94.

6. Особенности микропроцессорного обеспечения для управления электроприводом / В.В. Романов, В.А. Поваляев, В.Л. Бурковский, Э.Г. Кузнецов // Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 28-31.

7. Бурковский В.Л. Некоторые аспекты использования силовой интеллектуальной интегральной техники в современном электроприводе / В.Л. Бурковский, В.В. Романов, В.А. Поваляев // Промышленная информатика: межвуз. сб. науч.тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 123-127.

8. Поваляев В А. Мехатронные модули линейных движений / В.А. Поваляев, ВЛ. Бурковский // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды всерос. конф. Воронеж: 2005. С. 59-60.

9. Поваляев В.А. Безредукторный электропривод поступательного движения / В.А. Поваляев, В.В. Романов, ВЛ. Бурковский // Высокие технологии энергосбережения: труды междунар. школы-конф. Воронеж: Кварта, 2005. С. 74-75.

Ю.Романов В.В. Формирование оптимизированных энергетических характеристик электропривода с БДПТ / В.В. Романов, В.А. Поваляев, В.Л. Бурковский // Высокие технологии энергосбережения: труды междунар. школы-конф. Воронеж: Кварта, 2005. С, 79-50.

П.Миронов С.М. Анализ методов структурного синтеза линейного электропривода непосредственного действия / С.М. Миронов, В.А. Поваляев, Г.В. Соломахин // Электротехнические комплексы и системы управления: науч.-техн. журнал. Воронеж; Кварта, 2006. С, 14-16.

Подписано в печать 17.11.2006. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 85 экз. Заказ ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

Введение.

Глава 1 Анализ современного состояния в области создания линейных электроприводов прямого действия.

1.1 Линейный электропривод прямого действия как перспектива развития электропривода поступательного движения.

1.2 Аналитический обзор линейных электроприводов прямого действия.

1.3 Обоснование выбора направления исследований линейных электроприводов.

1.4 Методы синтеза линейного электропривода с расширенным регулятором состояния и наблюдателем.

1.5 Анализ методов исследования САР линейного привода.

1.6 Цель работы и задачи исследования.

Глава 2 Исследование объекта управления линейного электропривода прямого действия.

2.1 Математическое описание линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока.

2.2 Исследование характеристик линейного электродвигателя методом математического моделирования в среде Matlab.

Выводы.

Глава 3 Синтез линейного электропривода с регулятором состояния и наблюдателем фазовых координат.

3.1 Аппроксимация динамики линейного электродвигателя.

3.2 Формирование собственной динамики линейного электропривода.

3.3 Исследование наблюдателя фазовых координат линейного электропривода с вариацией его быстродействия.

3.4 Исследование сходимости и динамических характеристик линейного электропривода с наблюдателем фазовых координат методом математического моделирования.

Выводы.

Глава 4 Синтез цифровой системы управления линейным электроприводом.

4.1 Формирование цифрового регулятора и наблюдателя фазовых координат.

4.2 Разработка алгоритма цифрового управления линейного электропривода, с учетом эффектов квантования сигналов по времени и по уровню.

4.3 Исследование статических и динамических характеристик линейного электропривода с цифровым управлением методом математического моделирования.

4.3.1 Описание модели линейного электропривода, с учетом эффектов квантования по времени и по уровню.

4.3.2 Исследование сходимости и выбор быстродействия редуцированного наблюдателя с учетом эффектов квантования по времени и уровню методом математического моделирования.

4.3.3 Исследование динамических характеристик линейного электропривода методом математического моделирования.

Выводы.

Глава 5 Практическая реализация цифровой системы управления линейным электроприводом.

5.1 Функциональная схема разрабатываемого линейного электропривода на основе линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока.

5.2 Разработка макетного образца линейного электропривода прямого действия.

5.2.1 Описание бесконтактного линейного электродвигателя прямого действия.

5.2.2 Описание установки для проведения экспериментальных исследований.

5.2.3 Описание блока управления линейным электродвигателем.

5.3 Программно-аппаратная реализация комплексного алгоритма управления на базе микропроцессорной системы.

5.4 Сравнительный анализ результатов моделирования и эксперимента

Актуальность темы

Основной задачей привода является обеспечение требуемого движения рабочего органа. Из всех видов движений, поступательное движение имеет место в 40-50% реальных приводах [87]. Однако, линейное, возвратно-поступательное или колебательное движения создаются чаще всего преобразованием вращательного движения в поступательное, используя преобразователи такие как "винт-гайка", шарико-винтовая передача, реечная, ременная.

Применение механических преобразователей движений (редуктора и преобразователя вращательного движения в поступательное) ухудшает параметры привода: к общей погрешности добавляется погрешность, обусловленная неточностью изготовления преобразователей; возникают «люфтовые» явления; точностные параметры привода ухудшаются по мере механического износа преобразователей.

В тоже время долговечность, надежность и эксплуатационные показатели электронной части электропривода, выполненной на современном уровне с применением полупроводниковых элементов и средств микроэлектроники, на несколько порядков превосходят исполнительную часть, которая в течение последних десятилетий не претерпела существенных изменений за исключением применения более качественных современных материалов: магнитных, обмоточных, изоляционных, конструкционных и защитных [93].

Одним из путей повышения качественных характеристик электроприводов это применение линейных электродвигателей прямого действия (т.е. электродвигателей, непосредственно связанных с рабочим механизмом).

В настоящее время в конструкциях многоцелевых станков наметилась устойчивая тенденция применения в качестве исполнительных устройств перемещения линейных координат (осей) приводов прямого действия на базе линейных двигателей. Линейные двигатели, управляемые от современных цифровых микропроцессорных систем, обеспечивают оптимальные технологические режимы обработки на современных станках. При этом достигаются весьма высокие показатели точности и производительности практически всех видов обработки: точение, фрезерование, сверление, шлифование, а также электрофизические виды обработки [1, 45, 64, 79].

По сведениям фирмы Frost&Sullivan (США), представленных в [79], за счет превосходства линейных электродвигателей по ряду параметров над многими механическими системами, область применения линейных двигателей постоянно расширяется, в частности в медицинской и оборонной промышленности, а также в транспортировании материалов, где она пока неоправданно мала. А по прогнозам фирм Siemens Linear Motor Systems (Германия) и GE Fanuc Automation Deutschland (Германия) выпуск линейных двигателей с учетом их дальнейшего совершенствования будет увеличиваться довольно быстрыми темпами.

Исследователи отмечают, что главным препятствием создания и широкого внедрения линейных электроприводов прямого действия являются недостаточная разработка теорий, научных основ расчета, системотехнических и конструкторско-технологических вопросов, а также практика проектирования таких приводов. Из-за этого их проектирование становится сложной многокритериальной задачей [19, 36, 87, 89]. Тем не менее, выполненные патентные исследования демонстрируют весьма высокую активность в этих областях электромеханики и мехатроники (особенно в США, Японии, Германии).

На основании вышеизложенного актуальность темы исследования продиктована необходимостью дальнейшего развития аналитических методов анализа и синтеза цифровых систем управления линейных электроприводов.

Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-исследовательской работой Воронежского государственного технического университета ГБ2004.18 «Разработка информационных технологий автоматизированного проектирования и управления сложными электромеханическими системами».

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование и синтез цифровой системы управления линейным электроприводом прямого действия на основе комплексного алгоритма управления, реализующего различные режимы его работы с требуемыми показателями качества, с использованием математического моделирования в компьютерной системе Matlab 6.5.

В соответствии с данной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать математическое описание линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока прямого действия как объекта управления с учетом его характерных особенностей. Провести синтез математической модели в программной среде Matlab.

2. Осуществить синтез двух вариантов наблюдателя вектора состояния: полного и редуцированного на основе аппроксимации «динамики» линейного двигателя линейной системой 3-го порядка с последующим анализом динамических свойств методом математического моделирования и выбором оптимального варианта.

3. Разработать комплексный алгоритм управления линейным электроприводом прямого действия в среде Matlab, учитывающий эффекты квантования по уровню и по времени.

4. Разработать алгоритмы управления в режиме позиционирования с обеспечением апериодических переходных процессов и в режиме слежения.

5. Осуществить проверку адекватности моделей и алгоритмов цифрового управления на основе экспериментальных исследований макетного образца линейного электропривода.

Методы исследования. В работе использованы методы теории автоматического управления, теории электропривода, метод пространства состояний, метод модального управления, метод математического моделирования.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

- на основе теории обобщенной электрической машины разработаны математическое описание и структурная модель беспазового одностороннего линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока с использованием уравнений "замыкания" по линейному перемещению, отличающиеся учетом основных характерных особенностей линейного электродвигателя: нелинейной характеристикой сопротивления трения, влиянием пульсаций силы тяги, в зависимости от перемещения обусловленной продольным краевым эффектом;

- предложена модель динамики линейного электропривода, базирующаяся на новом распределении корней характеристического уравнения и результатах факторного планирования, что позволяет существенно снизить значение параметров перерегулирования системы;

- разработаны математическая модель линейного электропривода и алгоритм управления по вектору состояния с использованием наблюдателя фазовых координат в среде Matlab, учитывающие эффекты квантования по времени и по уровню, позволяющие проводить комплексные исследования статических и динамических характеристик линейного электропривода прямого действия;

- предложен алгоритм цифрового управления линейным электроприводом прямого действия с адаптивным регулятором, позволяющий добиться апериодического характера переходных процессов с высоким быстродействием и точностью позиционирования.

Практическая значимость работы.

Практическую ценность диссертационной работы составляют:

- аппаратная реализация алгоритма в электронном блоке управления линейным электроприводом прямого действия, спроектированного на базе 8 -разрядного микроконтроллера;

- программное обеспечение и настроечно-испытательный комплекс для отладки алгоритма управления линейным электроприводом прямого действия, обеспечивающего заданные показатели качества.

Предложенные модели и программные средства могут быть использованы в процедурах синтеза электроприводов прямого действия в рамках процессов принятия проектных решений.

Реализация результатов работы. Полученные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использованы на предприятии «НИИ Механотроники - Альфа» при выполнении НИР «Исследование путей создания современных высокоресурсных механотронных исполнительных приводов различных видов движения в вариациях с цифровым информационным каналом и бездатчиковым управлением при идентификации фазовых координат, интегрированных в системы жизнеобеспечения КА» и НИР «Исследование путей создания «интеллектуальных» электроприводов линейного перемещения с управлением по вектору состояния для систем автоматики КА», а также внедрены в учебный процесс кафедры «Автоматики и информатики в технических системах» Воронежского государственного технического университета при изучении дисциплин «Моделирование электроприводов» и «Теория электропривода».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на региональной научно-технической конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж 2002), на региональной научно-технической конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж 2003), на межвузовской студенческой научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники" (Воронеж 2003), на всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве», в международной школе-конференции «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж, 2005), на научно-техническом совете «Научноисследовательского и проектно-конструкторского института Механотроники-Альфа» (Воронеж, 2006), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 2004-2006).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве лично соискателем предложены: в [6,7] обзор и анализ выбора микропроцессорного обеспечения и использования силовой интеллектуальной интегральной техники в современном электроприводе; в [8,9] обоснование и целесообразность разработки линейного электропривода; в [2, 3, 4, 5] использование метода градиента в сочетании с факторным экспериментом для формирования функций принадлежностей нечеткого логического регулятора; в [11] принцип построения системы управления линейного электропривода с использованием регулятора состояния и наблюдающих устройств; в [1] использование метода математического моделирования для выбора быстродействия наблюдающих устройств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 134 наименований, материал изложен на 161 странице и содержит 63 рисунка, 15 таблиц и 3 приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в работе получены следующие основные результаты.

1. На основе теории обобщенной электрической машины и экспериментальных исследований разработано математическое описание динамических свойств беспазового линейного бесконтактного электродвигателя постоянного тока на базе синхронной машины с уравнениями "замыкания" по линейному перемещению.

2. Разработана модель линейного электродвигателя постоянного тока как объекта управления с учетом характерных особенностей объекта управления: нелинейной характеристики силы трения, продольного краевого эффекта и сил магнитного притяжения.

3. На основе аппроксимации «динамики» линейного двигателя линейной системой 3-го порядка проведен синтез 2-х вариантов наблюдателя вектора состояния при установлении его быстродействия с

00 оптимизацией по критерию Jt • |e(t)|dt. Методом математического о моделирования с использованием методов факторного планирования сформированы динамические свойства непрерывной замкнутой системы.

4. Методом математического моделирования в среде Matlab проанализировано влияние динамики полного и редуцированного наблюдателей на сходимость и динамические характеристики линейного электропривода с выбором оптимальной структуры наблюдателя.

5. В среде Matlab синтезированы цифровой регулятор состояния, алгоритм управления, по которому формируется управляющее воздействие, и наблюдатель фазовых координат.

6. Методом математического моделирования проведены исследования сходимости и динамических характеристик цифрового редуцированного наблюдателя, с последующим выбором оптимального его быстродействия, с учетом эффектов квантования по времени и уровню, а также с учетом характерных особенностей объекта управления.

7. Методом математического моделирования проведены исследования сходимости и динамических характеристик линейного электропривода прямого действия в следующих режимах: режим перемещения из точки в точку, режим слежения за линейно-изменяющимся сигналом, режим слежения за синусоидально-изменяющимся сигналом.

8. Проведены натурные эксперименты для подтверждения достоверности теоретических положений. Результаты сравнительного анализа показали, что отличие экспериментальных и теоретических данных составляет менее 5%, что свидетельствует о соответствии и адекватности разработанных математических моделей.

1. Аванесов М. А., Валковой А. П., Луценко В. Е., Ляшук Ю. Ф. Оптимизация электромагнитной структуры линейных мехатронных модулей. Привод, техн. 2001, № 5, с. 36-41, 11 ил. Библ. 3. Рус.

2. Афанасьев В.Н„ Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1998. - 574 с.

3. Афонин А.А., Билозор P.P., Гребенников В.В., Дыхненко Ю.И., Мель-ничук Л.П. Электромагнитный привод робототехнических систем. Киев: Наук. Думка, 1986.-272 с.

4. Балагуров В.А. Электрические машины с постоянными магнитами. -М.-Л.:Энергия, 1964.-480 с.

5. Балковой А.Н., Сливинская Г.А. Прямые прецизионные электроприводы опыт разработки и применения.

6. Балковой А., Сливинская Г., Цаценкин В. Система управления линейным прецизионным электроприводов на базе сигнального процессора. Опыт разработки // Chip News. 2000/№9. С. 22-26.

7. Балковой А. Сливинская Г., Цаценкин В. Система управления линейным прецизионным электроприводов на базе сигнального процессора. Часть 2 // Chip News.

8. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учеб. Пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние. 1982.-392 е., ил.

9. Белый П.Н. Электропривод на основе торцевого электродвигателя с высококоэрцитивными постоянными магнитами. Электротехника, 2000, № 5.

10. Ю.Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. Издание третье, исправленное. Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, М., 1975, 768 стр.

11. П.Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.: Наука, 1976.-576 с.

12. Билозор P.P. Синтез систем управления силовым линейным электромагнитным приводом для задач робототехники. Техн. электродинамика, 1983, №2, с. 65-72.

13. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. -М.: Наука, 1969.-408 с.

14. Бор-Раменский А.Е. и др. Быстродействующий электропривод. М., «Энергия», 1969. 168 с.

15. Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов В.В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1984.-216 е., ил.

16. Босинзон М. А., Черпаков Б. И. Электроприводы на базе линейных двигателей для станков и машин // Бюл. "Нов. технол.".— 1998.— № 4.— С. 10-17.—Рус.

17. Брайсон А., Хо Ю-Ши. Прикладная теория оптимального управления. Оптимизация, оценка и управление. Перевод с англ. Под ред. А.М.Летова. М.: Издательство «Мир», 1972. - 544 с.

18. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. Пособие для электромеханических и электроэнергетических спец. втузов. М.: Высш. шк., 1985.-255 е., ил.

19. Бут Д. А., Чернова Е. Н. Линейные вентильно-индукторные двигатели. // Электричество.— 1999- № 12— С. 32-41.— Рус; рез. англ.

20. Варианты построения математической модели линейной машины. Мамедов Ф. А., Денисов В. Я., Курилин С. П., Хуторов Д. В. Электричество. 2000, № 10, с. 35-39, 2 ил. Библ. 12. Рус; рез. англ.

21. Володин Г. И. Математическое моделирование линейного асинхронного электродвигателя с вторичной частью произвольной длины. Изв. вузов. Электромех. 2001, № 4-5, с. 54-57, 2 ил. Библ. 9. Рус.

22. Всесоюзное совещание "Проблемы создания и применения линейных электродвигателей и электроприводов в машинах, оборудовании и транспорт-но-технологических системах". Тезисы докладов. Донецк, 1989. - 64 с.

23. Геращенко Е.И., Геращенко С.М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. М.: Наука, 1975. - 296 с.

24. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. -320 е., ил.

25. Глазунов В. Ф., Архангельский Н. JL, Виноградов А. Б. Широкофункциональный цифровой частотно-управляемый асинхронный электропривод с векторной ориентацией переменных. Вести. ИГЭУ. 2001. № 1, с. 62-66, 4 ил. Библ. 4. Рус.

26. Горелов А.Т. Анализ влияния параметров модулей индуктора на степень проявления краевого эффекта в линейном асинхронном двигателе. Электричество, 2001, № 7.

27. Гринкевич Д. Я. Об одном способе построения быстродействующего позиционного электропривода постоянного тока // Автоматиз. электро-мех. системы / Новосиб. гос. акад. вод. трансп.— Новосибирск, 1998— С. 50-67,— Рус.

28. Гудвин Г. К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - 911 е., ил.

29. Густав Олссон, Джангуидо Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский Диалект, 2001. - 557 е.: ил.

30. Дмитриев Д. О., Ионов А. А., Курбатов П. А., Терехов Ю. Н., Фролов М. Г. Перспективные конструкции и методы моделирования линейных магнитоэлектрических машин / // Электротехника.— 1999.— № 10.— С. 31-37.— Рус.

31. Домрачеев В.Г., Матвеевский В.Р., Смирнов Ю.С. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие. М.: Энерго-атомиздат, 1987. - 392 е.: ил.

32. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB: Спец. Справочник. СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

33. Дьяконов В.П. Система MathCAD. Справочник. М.:Радио и связь, 1993.- 128 с.

34. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 2-е изд., стер. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2005. - 560 с.

35. Егоров В.Н., Корженевский-Яковлев О.В. Цифровое моделирование систем электропривода. Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986. - 168с.: ил.

36. Ефимов И.Г., Соловьев А.В., Викторов О.А. Линейный электромагнитный привод. Л.: Издательство Ленинградского университета.1990.-212 с.

37. Иванов В.А., Фалдин Н.В. Теория оптимальных систем автоматического управления. М.:Наука, 1981. - 336 с.

38. Ивоботенко Б.А. и др. Планирование эксперимента в электромеханике. -М.: Издательство «Энергия», 1975. 184 е., ил.

39. Ижеля А.Г., Ребров С.А., Шаповаленко Г.А. Линейные асинхронные двигатели-К.:Технка, 1975. 136 с.

40. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-541 е., ил.

41. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 180 с.

42. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учеб. Пособие. М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2004. - 464 с.

43. Кислицын А. Л., Дмитриев В. Н. Вопросы теории линейных асинхронных исполнительных двигателей для приборных автоматических систем. Электротехника. 2001, № 5, с. 3-6.

44. Ковалев Ю. 3. Андреева Е. Г. Принципы моделирования электротехнических комплексов с линейными электродвигательными устройствами. Омск. туч. вестн., 1998, с. 64-67, 137.

45. Козярук А.Е., Томасов B.C. История и перспективы развития полупроводниковой преобразовательной техники и систем электропривода на ее основе. -Изв. Вузов. Приборостроение. 1998. № 1-2.

46. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин.: Учеб. Для вузов по спец. «Электромеханика». М.: Высшая школа, 1994. -318с.

47. Косенков В.Д., Скубий Л.В., Зуборовский А.И. Линейный электрический двигатель постоянного тока. Авт. свид. СССР № 1001347.

48. Костылев Л.Ю., Соколова Е.М., Шевырев Ю.В. Исследование переходных процессов в линейном электроприводе с векторной системой управления. Электричество, 1994, №11.

49. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: Нелинейные модели. М.: Наука, 1988. - 328 с.

50. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М., «Машиностроение», 1976, 184 с.

51. Кузовков Н.Т. и др. Непрерывные и дискретные системы управления и методы идентификации/ М.: Машиностроение, 1978. 222 е., ил.

52. Линейный модуль с синхронным двигателем. Lineareinheit mit Syn-chron-Linearmotor // Bander-Bleche-Rohre.— 1999 — 40, № 6.— С. 50— Нем.

53. Мамедов Ф. А., Денисов В. Я., Курилин С. П., Хуторов Д. В. Варианты построения математической модели линейной машины. Электричество. 2000, № 10, с. 35-39,2 ил. Библ. 12. Рус; рез. англ.

54. MATLAB. Имитационное моделирование в среде Windows: Практ. пособие. СПб.: КОРОНА принт, 1999. - 288 с.

55. Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М., «Машиностроение», 1972, 248 с.

56. Милых В.И. Исследование магнитного поля и электродинамических параметров линейного электродвигателя с большим зазором. Электричество, 1996, №5.

57. Морозов А.Н., Поздняков В.А. и др. Система управления линейным двигателем интерферометра Майкельсона. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. №4.

58. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965.-313 с.

59. Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Тенденции развития электроприводов, систем автоматизации промышленных установок и технологических комплексов. Электротехника, 1996, № 7.

60. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.:Наука, 1979. - 270 с.

61. Онищенко Г.Б., Босинзон М.А., Калачев Ю.Н. Состояние и перспективы развития электропривода для станкостроения. Приводная техника, 2003, №6.

62. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. Пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1980. - 287 е., ил.

63. Оптимизация электромагнитной структуры линейных мехатронных модулей. Аванесов М. А., Валковой А. П., Луценко В. Е., Ляшук Ю. Ф. Привод, техн. 2001, № 5, с. 36-41,11 ил. Библ. 3. Рус.

64. Основы проектирования следящих систем. Под редакцией д-ра техн. наук проф. Н.А. Лакоты. М., «Машиностроение», 1978, 391 с.

65. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка следящего прецизионного электропривода линейного перемещения узла диска голографи-ческих запоминающих устройств» (заключительный). НПО «Энергия».

66. Павленко А. В., Никитенко Ю. А. Математическое моделирование электромагнитов подвеса линейных XY-приводов в режиме стационарного движения. Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. 1999, № 2, с. 60-62, 139. Рус.

67. Перминов Ю.Н. Штейнберг В.К. Линейные двигатели для периферийного оборудования ЭВМ. Известия вузов "Электромеханика", 1989, №5, с 18-21.

68. Поваляев В.А., Бурковский В.Л. Синтез системы управления линейного электропривод прямого действия. Системы управления и информационные технологии, 2006.

69. Поваляев В.А., Миронов С.М., Соломахин Г.В. Анализ методов структурного синтеза линейного электропривода непосредственного действия. Научно-технический журнал «Электротехнические комплексы и системы управления»: Издательский дом «Кварта», 2006. 96с.

70. Поваляев В.А., Бурковский В.Л., Романов В.В. Безредукторный электропривод поступательного движения. Высокие технологии энергосбережения: Труды международной школы конференции Воронеж: Издательский дом «Кварта», 2005.- 188 с.

71. Поваляев В.А., Бурковский В.Л., Романов В.В. Некоторые аспекты использования силовой интеллектуальной интегральной техники в современном электроприводе. Промышленная информатика: Межвуз.сб. научн.тр. Воронеж: Воронежский гос.тех. ун-т, 2003. 178с.

72. Поваляев В.А., Бурковский В.Л. Мехатронные модули линейных движений. Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: Труды Всерос. Конф. Воронеж: Воронежский гос. техн. ун-т, 2005. 176с.

73. Поваляев В.А., Фролов Ю.М. К вопросу определения правил нечеткого регулирования. "Промышленная информатика": Межвуз.сб. научн.тр. Воронеж: Воронежский гос.тех. ун-т, 2002. 168с.

74. Подураев Ю.В. "От механики к механотронике": ведущая тенденция развития современных производственных машин. Приводная техника, 2003, №4.

75. Попов Е.П. Теория линейных систем регулирования и управления. Издательство «Наука», 1978. 256 стр.

76. Потапов В.А. Прогнозы роста европейского рынка линейных двигателей. Журнал "Эксперт". 2003.

77. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.х. Т. 1,2. М.: ДИАЛОГ - МИФИ, 1999. - 304 с.

78. Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю.М.Пятина. М., «Энергия», 1971. -376 е., ил.

79. Романов В.В., Бурковский В.Л., Кузнецов Э.Г., Поваляев В.А. Промышленная информатика: Межвуз.сб. научн.тр. Воронеж: Воронежский гос.тех. ун-т, 2003. 178с.

80. Ряшенцев Н.П., Ряшенцев В.Н. Электромагнитный привод линейных машин. Новосибирск: Изд-во "Наука", 1985.

81. Ряшенцев Н.П., Угаров Г.Г., Федонин Н.Ф., Малов А.Т. Электропривод с линейными электромагнитными двигателями. Новосибирск: Изд-во "Наука", 1980., 150 с.

82. Сабинин Ю.А., Денисова А.В. Безредукторный позиционный электропривод // Электротехника,-1999.-№8.-С.22-26.-Рус.

83. Свечарник Давид Вениаминович. Линейный электропривод. М.: Энергия, 1979. - 152 е., ил.

84. Свечарник Давид Вениаминович. Электрические машины непосредственного привода: Безредукторный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988.-208 е.: ил.

85. Смирнов Ю.В. Линейные вентильно-индукторные двигатели. Электричество, 2002, № 1.

86. Следящие приводы. В 2-х кн. Под ред. Б.К. Чемоданова. Кн. первая. М., «Энергия», 1976.

87. Соловейчик Ю.Г., Персова М.Г., Нейман В.Ю. Конечноэлементное моделирование электродинамических процессов в линейном электромагнитном двигателе. Электричество, 2004, № 10.

88. Солодовников В.В., Шрамко Л.С. Расчет и проектирование аналитических самонастраивающихся систем с эталонными моделями. М., «Машиностроение», 1972, 270 с.

89. Стеклов В.К., Милько Р.Э. Системы управления с безредукторным приводом.-К. Технка, 1983.- 120 е., ил. -Библиогр.: 118-119.

90. Столов Л.И., Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 224 с.

91. Сорокин Л.К., Соколов М.М. Электропривод с линейными асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. - 136 с.

92. Тарарыкин С. В., Пучков А. В., Тютиков В. В. Методы и средства параметрической оптимизации и настройки микропроцессорных систем управления. Вестн. ИГЭУ. 2001, № 1, с. 51-56, 3 ил. Библ. 9 Рус.

93. Тулдава Т.Ю. "Позиционный линейный асинхронный электропривод с импульсным датчиком обратной связи". Труды таллиннского политехнического института. 107-120 с.

94. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 616 е.: ил.

95. Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: КОРОНА принт, 2004. - 368 с.

96. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. 5-е изд., перераб. -М.: Мир. 1998. - 704с., ил.

97. Цифровое регулирование синхронного линейного двигателя. Digi-tale Stromregelung eines Synchronlinearmotors. Blodow Friedrich. Antriebstechnik. 1999. 38, N2 8, с 43-45. Нем.

98. Цифровые электромеханические системы/В.Г.Каган, Ю.Д.Бери, Б.И.Акимов, А.А.Хрычев. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 208 е., ил.

99. Цыпкин ЯЗ. Основы теории автоматических систем. Издательство «Наука», М., 1977, 560 стр.

100. Чаки Ф. Современная теория управления. Перевод с англ. М.: Издательство «Мир». 1975. - 367 с.

101. Шымчак П. Динамическая модель и структурная схема линейного асинхронного двигателя. Электричество, 2003, №11.

102. Электропривод с линейными электродвигателями. Труды Всесоюзной научной конференции по электроприводам с линейными электродвигателями. Под общ. ред. С.А.Реброва, Г.И.Ижеля, А.Г.Шаповаленко, Н.Б.Молчановой, 1976.

103. Энциклопедия ремонта. Выпуск 12: Микросхемы для управления электродвигателями. Под ред. А.В.Перебаскина. -М.: ДОДЭКА, 1999, 288с.

104. Энциклопедия ремонта. Выпуск 15: Зарубежные микросхемы для управления силовым оборудованием. Под ред. А.Н.Рабодзей. М.: ДОДЭКА, 2000, 288с.

105. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Перевод с английского. Под ред. В.А.Лотоцкого и А.С. Манделя. Изд. «Мир», М. 1975. 685 с.

106. Юсупов Р.Х., Сайфутдинов A.M. О повышении энергетических показателей линейных асинхронных двигателей. Электричество, 2003, № 5.

107. Патент США 20060043799 Linear motor and exposure apparatus having the same / Canon Kabushiki Kaisha. Заявлено 29.08.2005. Опубл. 02.03.2006.

108. Патент США 6043572 Linear motor stage device, and exposing device / Canon К. К. Заявлено 14.10.1998. Опубл. 28.03.2000 (Япония).

109. Заявка 19838132 Германия. Синхронный линейный двигатель. Syn-chronlinearmotor. Siemens AG. Заявл. 21.08.1998. Опубл. 02.03.2000. Нем.

110. Патент США 5920164 Линейный двигатель без щеточного контакта. Brushless linear motor / Moritz Frederick G., Mosciatti Roger; MFM Technology, Inc.—№ 08/943005; Заявл. 02.10.1997; Опубл. 06.07.1999.

111. Патент США 5990583 Стержневой линейный двигатель. Shaft-type linear motor/ Minolta Co., Ltd, Nanba Katsuhiro, Kitaoka Toshio, Yagoto Mitsutoshi. № 09/189351; Заявл. 09.11.1998; Опубл. 23.11.1999 (Япония).

112. Заявка 0875982 ЕПВ. Электромагнитный линейный привод. Elek-tromagnetischer Linearantrieb. Sulzer Electronics AC. Заявл. 29.4.97. Опубл. 4.11.98.

113. Заявка 19729976 Германия. Магниты в плоском безинерционном линейном двигателе. Magnetanordnung fur flachen tragheitsarmen Linearmotor. Automatisierungs- und Antriebstechnik EAATGmbH Chemnitz. Заявл. 12.07.1997. Опубл. 14.01.1999.

114. Пат. 2149493 Россия. Электромагнитный линейный двигатель. Ульян. Гос. техн. ун-т. Заявл. 17.09.1999. Опубл. 20.05.2000.

115. Сайт фирмы Nutec Components, Inc //www.nuteccomponents.com.

116. Сайт фирмы Siemens //www.siemens.de.

117. Расчёт статических характеристик линейного синхронного двигателя с постоянным магнитом при асимметричном режиме работы. Wang Xudong, Wang Fuzhong, Wang Zhaoan, Jiao Liucheng, Yuan Shiying (Jiaozuo Institute of

118. Technology 454000 China). Diangong jishu xuebao= Trans. China Ek.rtrnte.ch. Sac. 2001. 16, №2, с 10-13, 87, Зил.

119. Динамическая модель линейного синхронного реактивного двигателя. DinamiCni model linearnega sinhronskega reluktantnega motorja. Stumberger Gorazd, Dolinar Drago. Elektrotehn. vestn. 2000. 67, № 3-4, c. 211-218, 5 ил. Библ. 5. Слов.; рез. англ.

120. Линейный вентильный электропривод. Valve linear electric drives. Poska A. J. (Vilnius Gediminas Technical University). Elektron. ir elektrotech. (Lietuva). 2000, №4, c. 7-16, 7 ил. Библ. 17. Англ.; рез. лит., рус.

121. Алгоритм управления линейным электроприводом, реализованная в среде Matlab 6.5 "ЕГ< S5 !к *я1. SI VА