автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Модальные регуляторы цифровых электроприводов постоянного тока

На правах рукописи

ПАХОМОВ

Александр Николаевич

Модальные регуляторы цифровых электроприводов постоянного тока

05.09.03 - "Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2004

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Залялеев Сергей Равильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пантелеев Василий Иванович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лыков Николай Борисович

Ведущая организация: ООО «Красноярский металлургический завод»

(г. Красноярск)

Защита состоится 11 июня 2004 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.098.04 при Красноярском государственном техническом университете по адресу: ул. Академика Киренского, 26, Красноярск, 660074, ауд.

Телефон: (391-2)49-77-28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Автореферат разослан 30 апреля 2004 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.098.04

Д501.

Факс: E-mail:

(391-2) 43-06-92 (КГТУ, каф. САПР)

sovet@front.ra

д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизированные электроприводы являются главным средством приведения в движение большинства рабочих машин и технологических агрегатов в машиностроении, металлургии, станкостроении, транспорте и других отраслях промышленности: Основная тенденция развития электропривода заключается в существенном усложнении функций, выполняемых электроприводом, и законов движения рабочих машин при одновременном повышении требований к точности выполняемых операций. Это неизбежно приводит к функциональному и техническому усложнению управляющей части электропривода и закономерно вызывает использование в ней средств цифровой вычислительной техники, что стимулирует развитие микропроцессорных регуляторов и средств их автоматизированного проектирования;

К основным причинам применения цифровых устройств и систем в локальных электроприводах следует отнести следующие достоинства цифрового способа представления информации:

а) высокая помехозащищенность в условиях сильных электромагнитных помех, характерных для промышленного производства;

б) возможность длительного хранения информации без каких-либо искажений;

в) простота контроля при передаче, записи и хранении;

г) возможность настройки, модификации и расширения цифровых систем без внесения существенных изменений в исходную аппаратную часть за счет перепрограммирования;

д) простота унификации цифровых устройств и др.

Создание высокоточных и быстродействующих электроприводов, как основного элемента автоматизации и интенсификации технологических процессов, и систем управления, обеспечивающих высокую эффективность производства, является на сегодняшний день актуальной научно-технической и хозяйственной задачей. Такие требования могут быть удовлетворены, в частности, за счет использования в системах электропривода (СЭП) средств микропроцессорной техники. Для этого необходима прикладная теория проектирования систем электропривода с прямым микропроцессорным управлением (СЭМУ), учитывающая специфические особенности цифрового способа управления: дискретность силового преобразователя (СП) и микроЭВМ, чистое запаздывание, вносимое микроЭВМ совместно с СП, различные способы формирования сигналов обратных связей (ОС) и др. Созданию такой теории посвящены многочисленные работы, в том числе для построения систем управления с подчиненным регулированием координат СЭП. Элементы теории проектирования систем модального управления недостаточно разработаны для СЭМУ.

В настоящей работе предлагается методика синтеза модальных регуляторов цифровых электроприводов постоянного тока с заданными быстродействием и порядком астатизма, учитывающая дискретные свойства микроЭВМ и СП, а также датчиков всех выходных координат. Разработка такой методики являет-с я важной и актуальной, п о с дополнлс м ииПР01 и ~ рования сложных электромеханических систем следящих сие-

1 £Г8?Ж*

тем, систем с числовым программным управлением и др) с модальным управлением Это придает промышленным сериям электроприводов необходимые статические и динамические показатели качества

Объектом исследования являются СЭП постоянного тока с прямым микропроцессорным управлением, в которых большинство функций регулирующей части, вплоть до управления ключами СП, реализуется программно

Предмет исследования включает в себя динамические и статические характеристики электропривода постоянного тока с цифровым модальным управлением, учитывающим влияние переменного характера чистого запаздывания (43) и наличие двух периодов дискретности - периода прерывания микроЭВМ и периода коммутации СП

Цель диссертационной работы: создание методики синтеза цифровых электроприводов с модальным управлением, обеспечивающей заданные быстродействие и порядок астатизма, исследование их динамических и статических свойств и формирование практических рекомендаций по применению в СЭМУ

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи исследования

-разработка визуальных моделей СЭП постоянного тока с цифровым управлением на основе их математического описания для использования в среде БшыНпк пакета ИшЬаЬ,

- создание программных средств для автоматизированного формирования матриц дискретных уравнений состояния объекта управления (ОУ) с учетом влияния 43, характерного для СЭМУ, и двух периодов дискретности,

- разработка методики расчета коэффициентов цифровых модальных регуляторов методом пространства состояния; обеспечивающей желаемые собственные значения матрицы динамики замкнутой цифровой системы и требуемый порядок астатизма,

- разработка метода токоограничения в модальных системах,

- проверка теоретических положений при помощи математического моделирования цифровой СЭП постоянного тока с модальным управлением

Основная идея диссертационной работы заключается в построении методики синтеза цифровых модальных регуляторов СЭП на основе уравнений состояния ОУ, учитывающих два периода дискретности и 43, с применением динамической ОС по выходной координате, что одновременно обеспечивает желаемый вид переходных процессов и заданный порядок астатизма, а также повышает быстродействие за счет введения нелинейных ОС, исключающих субгармонические колебания.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с привлечением современной теории электропривода, теории автоматического управления, классической теории импульсных и цифровых систем, непрерывного и дискретного преобразований Лапласа, метода пространства состояний и передаточных функций, метода стандартных коэффициентов, симплекс-метода Нелдера-Мида Экспериментальные исследования полученных теоретических результатов проведены методом математического моделирования во временной и частотной областяхс применением ПЭВМ

Основные результаты, выносимые на защиту. При решении поставленных задач были получены результаты, определяющие новизну работы и выносимые на защиту;

- методика численного расчета матриц дискретных уравнений состояния ОУ, учитывающая 43 в канале управления, два периода дискретности, а также три способа формирования сигналов ОС;

-визуальные модели элементов СЭП постоянного тока, учитывающие. дискретные и нелинейные особенности СП и микроЭВМ;

- методика расчета коэффициентов нелинейных ОС в цифровой СЭП с модальным управлением; обеспечивающая заданные быстродействие, характер переходных процессов и порядок астатизма;

- практические рекомендации по использованию стандартных настроек непрерывных систем автоматического управления в цифровых системах;

- метод построения модальной СЭМУ с переменной структурой для организации токоограничения в динамических режимах при пуске, торможении и реверссдвигателя постоянного тока (ДПТ).

Научная новизна диссертационной работы:

- разработана двухэтапная методика проектирования цифровых модальных регуляторов, обеспечивающая желаемые собственные значения матрицы динамики замкнутой цифровой системы управления и заданный в соответствии с технологическими требованиями порядок астатизма;

- осуществлена коррекция коэффициентов характеристического полинома Грехема-Летропа, что обеспечило близкую закономерность распределений полюсов и схожий вид переходных характеристик для разных порядков;

- предложен метод токоограничения в СЭМУ с модальным управлением.

Значение для теории. Полученные теоретические результаты дополняют

теорию электропривода цифровых систем при проектировании модальных регуляторов методом пространства состояний, обеспечивающих как требуемый характер переходных процессов, так и точность регулирования за счёт повышения астатизма замкнутой системы.

Практическая ценность выполненных исследований:

- полученная методика синтеза цифровых астатических систем с модальным управлением обеспечивает высокие статические, и динамические показатели и параметрическую грубость, СЭМУ, исключает субгармонические колебания в системах с высоким быстродействием;

- разработана компьютерная программа, не предъявляющая высоких требований к используемой персональной ЭВМ, для автоматизированного расчета и исследования систем с модальным регулированием координат;

- предложены рациональные значения эквивалентных постоянных времени, характеризующих быстродействие замкнутых систем, для адаптированных к цифровым системам стандартных распределений полюсов;

-повышено быстродействие в 1,2 раза и снижено перерегулирование в 2,5 раза (на 4 %) в переходных характеристиках за счет уточнения коэффициентов характеристических полиномов, доставляющих минимум интегралу от произведения модуля ошибки регулирования на время регулирования;

—даны рекомендации по реализации режима предложенного токоограни-чения при пуске, реверсе и торможении ДГГТ.

Достоверность полученных результатов работы определяется использованием для проверки полученных теоретических положений апробированной длительной проектной и эксплуатационной практикой математической модели СЭП постоянного тока, исследованием свойств предложенных СЭП в тестовых режимах методом математического моделирования, ожидаемым поведением их переходных характеристик, в том числе с различными визуальными моделями СП, а также при изменении параметров ОУ и управляющей части.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на IV (3-6 июня 2003 г.) Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (г. Красноярск), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства использования энергии в условиях Сибири» (г. Иркутск, 16-19 апреля 2002 г.), Всероссийской научно-методической конференции «Совершенствование качества подготовки специалистов» (г. Красноярск, 18-20 апреля 2002 г.), международной научно-технической конференции «Датчики и системы» (г. Санкт-Петербург, 24-27 июня 2002 г.), научно-техническом семинаре «80 лет Отечественной школы электропривода» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.)

Использование результатов диссертации.

Теоретические результаты диссертационной работы использованы в разделе «Проектирование микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов» учебной программы дисциплины «Микропроцессорные средства и системы в электроприводе и технологических комплексах» Красноярского государственного технического университета, методика синтеза цифровых модальных регуляторов используется при курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 180400 - «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», а также при разработке системы управления электроприводами стана рулонной прокатки в ЗАО «Краспро-мавтоматика» (г. Красноярск).

Публикации. По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ общим объемом 6,5 п.л., в том числе 1 статья в издании по списку ВАК, 9 статей в сборниках, 4 работы на Всероссийских и международных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 163 страницы, в том числе 144 страницы основного текста, 55 рисунков, 7 таблиц, 13 страниц списка использованной литературы из 125 наименований, 5 страниц приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОМ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, перечислены основные результаты, выносимые на защиту, определена их научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен обзор литературы, который показал, что в прикладной теории проектирования модальных систем, например, авторов Н Т. Кузовкова, Б. Куо, В. Г. Букреева, Е. М. Смагиной, Г. И. Лозгачева, А. В. Ушакова, И. В. Кузнецова и других известных ученых, хорошо решена задача синтеза модальных регуляторов, доставляющих непрерывной системе "желаемую структуру мод" и "собственных векторов". Однако, синтезу цифровых модальных регуляторов методом пространства состояний, обеспечивающих требуемые качество переходных процессов, быстродействие, статическую и динамическую точность, уделено меньше внимания. Трудность решения такой задачи заключается в необходимости учета специфических особенностей цифрового способа управления — квантования непрерывных сигналов; вычислительного запаздывания; дискретности СП, микроЭВМ и датчиков переменных состояния (ПС). Другие работы современной теории проектирования модальных систем посвящены методам обеспечения астатического регулирования. Так, ученые Ивановского государственного энергетического университета под руководством профессора С. В. Тарарыкина предлагают при синтезе модальных регуляторов добавлять интегральную составляющую в закон управления (рассмотрены варианты обеспечения 1 и 2 порядков) Однако это искажает характер желаемых переходных процессов в СЭП. Представляется целесообразным разработать обобщенную методику проектирования цифровых модальных регуляторов, обеспечивающих произвольный порядок астатизма и желаемый спектр матрицы динамики замкнутой системы (ЗС). Другим фактором, сдерживающим применение модальных регуляторов, является относительная сложность ограничения координат, что связано с отсутствием регуляторов отдельных координат, подобных применяемым в системах подчиненного регулирования. На основе проведенного анализа сформулированы задачи исследования диссертационной работы, перечисленные выше.

Во второй главе предложены математическое описание и расчетная схема модальной системы электропривода с прямым микропроцессорным управлением частотой вращения ДПТ.

ОУ представлен (рис. 1) в виде соединенных последовательно модели СП и классической модели ДПТ независимого возбуждения с традиционными допущениями в относительных единицах, где тя и хм - относительные электромагнитная и электромеханическая постоянные времени. За базовое время принят период прерывания (ПП) микроЭВМ, которая выполняет функции модального регулятора - получает от ЭВМ верхнего уровня код заданного значения частоты вращения &*[п], где п - номер ПП, а также преобразованные аналого-цифровым преобразователем (АЦП) дискретные значения текущей частоты вращения сЬ\п\, из которых в дискретные моменты времени рассчитываются ошибка регулирования £а[п] и сигнал управленш§. Показано, что цифровой модальный регулятор с вводимой, для повышения порядка астатизма ЗС, динамической ОС, передаточная функция (ПФ) которой физически реализуем. Сигнал управления и[и]> подаваемый на вход СП, вычисляется в соответствии с принципом модального управления по выражению

где X - вектор ПС, К - вектор коэффициентов модального регулятора. Для регулирования выбраны наиболее доступные для измерения скорость и ток двигателя с различными способами формирования ОС - мгновенные или средние значения. Кроме того, возможны дополнительные ОС по выходному напряжению СП и значению сигнала управления . Сигнал статического тока является возмущающим сигналом СЭМУ.

Рис. 2

Для синтеза модальных регуляторов используется предложенная В. П. Шипилло модель СП в виде идеального импульсного элемента (ИИЭ, рис. 2, а), где N - количество периодов коммутации (ПК) СП в ПП, Д - величина 43, вносимого СП совместно с микроЭВМ в канал управления СЭМУ. В схему визуального моделирования, применяемую для исследования динамических характеристик, включаются разработанные модели широтно-импульсного преобразователя (ШИП, рис. 2, б) и управляемого выпрямителя (УВ, рис. 2, в),

на выходе которых формируются сигналы напряжений и ,

близкие по форме и длительности к реальным. В качестве прототипа принят ШИП с симметричным законом коммутации ключей и реверсивный трехфазный мостовой УВ с раздельным управлением. Предполагается, что питающая сеть имеет бесконечную мощность, не имеет искажений формы выходного напряжения, в качестве вентилей используются идеальные ключи. Переключение комплектов осуществляется логическим переключающим устройством в зависимости от знака задания на ток

Поскольку обычно СП переключается один раз за ПК, представляется целесообразным вырабатывать не более одного сигнала управления за ПК. Для дальнейших расчетов вводится глобальное относительное время т и локальное относительное время в внутри ПП. Причём

0)

где

W+s+1

t,TH Тк- абсолютные значения времени, ПП и ПК.

Проведен анализ величины 43, вносимой микроЭВМ совместно с СП в канал управления цифровой системы. Вычислительное запаздывание вв укладывается в пределах одного ПП, но значение ЧЗ м$жет и выходить за эти пределы (на рис. 3 до s ПК) для реализации момента переключения в^ полупроводниковых СП, выходное напряжение которых регулируется за счет изменения ее величины. Кроме того, зависимость 43 от 0№ носит разрывный характер, что связано с ее скачкообразным изменением, в случае, когда реализацию сигнала управления не-0" J" ~ ^ возможно осуществить на текущем ПК и

рис з ,, она откладывается на один ПК. В гло-

бальном относительном времени г (1) величина ЧЗ в динамических режимах удовлетворяет неравенству:

ill N

В масштабе времени'^ ее удобно разбить на целую и дробную части: ., .

где Л/д - номер ПК, на котором спустя время всп {в^ б[0,1]) происходит смена реализуемого значения сигнала управления .

При применении микроЭВМ для решения задач анализа и синтеза различных классов цифровых систем удобно использовать математическое описание ОУ в пространстве состояний при помощи дискретных уравнений состоя-

05Д51 + -

ния (УС). Показано, что дискретные УС могут быть получены посредством применения дискретного преобразования Лапласа ^-преобразования) к непрерывным ПФ ОУ и последующего перехода к разностным уравнениям, но в случае высокого порядка ПФ это затруднительно и вынуждает идти на определенные упрощения. Разработанная нами методика численного расчета параметров дискретных УС ОУ с учетом двух периодов дискретности (ПП и ПК) и ЧЗ предполагает использование известных уравнений динамики непрерывных УС:

Х(в) = ЛХ{0) + Ви{6)„ (3)

где А и В - матрица динамики и вектор входа соответственно.

Для этого формируются вектор ПС X, переходная Фпп и весовая }Упп матрицы с учетом, что 43 достигает 5 ПП, следовательно, на п-ом ПП успевает реализоваться только и[п — з] (дополнительные ПС х^ [п] = и[п — г]):

Х[п] =

о о

о о

г о о

о о

я 1 о

о о

о

0

1

о о

1 0'

0

0

• IV =

0

(4)

расчет элементов которых зависит от способа формирования ОС. В случае регулирования по мгновенным значениям координат векторы ¥ и Нимеют вид:

р = (1){Фйк(1)...К,(1) + Е) +... + Е)\Упк (1 -всп),

' л/4-1 Л/4-1

я = 1) ..{Ф1Ж{1) + Е}+... + Е}\Ут{\-вса).

(5)

(6)

где Фпк - переходная матрица ОУ для ПК, 1-ый столбец которой определяется как решение однородного уравнения (3) при условии, что Х(0) = е,, где е, -вектор, у которого 1-й элемент равен единице, а все остальные - нулю; 1УЯк{в) = Фпк(в)В - весовая матрица ОУ для ПК; Фпп =Ф^(1).

В случае регулирования по средним за последний ПК в ПП значениям координат столбцы переходной матрицы Фпк, соответствующие средним значениям, содержат нули, т. к. устройства, усредняющие ПС на ПК, обнуляются в его начале, что позволяет использовать те же векторы ¥ и Я. Устройства усреднения на ПП можно интерпретировать как устройства усреднения на ПК, обнуляюгцие только в начале нулевого ПК в ПП. В результате появляются две разные переходные матрицы - Фто с нулевыми столбцами и Фпк1 отличающейся от первой тем, что в столбцах, соответствующих средним значениям за ПП, расположены коэффициенты, равные 1 в строках, номер которых равен номеру столбца. В связи с этим изменяется вид вектора

и матрицы . Справедливость предложенной методики

подтверждена расчетом при помощи математического моделирования.

В третьей главе представлен расчет вектора коэффициентов классического модального регулятора с суммированием ОС по ПС в одной точке. Он не может гарантированно обеспечить даже 1-й порядок астатизма. Предложенное введение дополнительной (динамической) ОС по выходной координате позволяет, при надлежащем ее выборе, получить любой наперед заданный порядок астатизма Для этого образуется вектор приращения состояния и сигнал приращения управления

(8)

смысл которых станет ясным из дальнейшего рассуждения. Объединив их, получим уравнение динамики вектора приращения состояния Y[n +1J = A Y[n] + В v[n]. Если пара матриц [А, В] управляема, то управление вида v[«] = -JíY[n] обеспечит желаемый спектр матрицы динамики ЗС при

надлежащем выборе вектора К = к2--- к[ :Хг/+1 Хг/+Г] = = [Л"* '.км ... (I = й1тХ). Из закона управления можно найти изо-

бражение сигнала управления

u(z) = ~K*X(z)-

(ku¡zr-1 + kU2zr z+ — + k,„)z

г-2

h(z)

{2-Х У

Именно стремление получить жесткие ОС по всему вектору состояния ОУ и динамическую ОС по выходной переменной, обеспечивающую порядок аста-тизма степени по входному воздействию, обусловило выбор вектора приращения состояния и управления (8) Расчет ПФ ЗС и входного фильтра для уменьшения влияния левых нулей ПФ ЗС осуществляется на основе на основе матриц динамики, входа и выхода УС ЗС:

h(z)

= C(zE-A)'lB

Df(z) = -

1

(9)

И*(г) ' -С7(г) е.(1)а+0) вКЛг)

Здесь , причем полином имеет только правые

нули, (Ун+(г) —левые нули, не компенсируемые фильтром, — левые (ус-

тойчивые) нули, компенсируемые фильтром. Коэффициенты характеристиче-

ского полинома (ХП) ЗС зависят от параметров ОУ и вектора К, поиск которого осуществляется методом стандартных коэффициентов.

Коэффициенты стандартных дискретных ХП получены посредством отображения полюсов стандартных непрерывных систем в плоскость z. Рис. 4 иллюстрирует запасы устойчивости по амплитуде и фазе, найденных по диаграмме Никольса, широко распространенных в практике электропривода распределений полюсов для разных порядков ХП. Принятые номера соответствуют распределениям: 1 - биномиальное; 2-е комплексно-сопряженными полюсами; 3 - по Рубинчику; 4 - по Грехему-Летропу; 5 - удовлетворяющее условию:

>Ш1П,

(10)

где £-(г) - ошибка регулирования; 6 - по Баттерворту. Установлено, что самыми большими запасами устойчивости обладают системы с биномиальным распределением полюсов, минимальными - по Баттерворту.

Рис.4

Кроме того, имеет место тенденция к снижению запасов устойчивости при повышении порядка ХП. С точки допустимых значений критериев качества все распределения полюсов удовлетворяют требуемым запасам устойчивости хорошо демпфированных систем регулирования.

Запасы устойчивости цифровых систем принципиально ниже, чем в непрерывных, причем эта тенденция усиливается при уменьшении эквивалентной постоянной времени , характеризующей быстродействие процессов в ЗС. Нормируемые характеристики запасов устойчивости (рис. 4, б) показывают, что хотя распределение полюсов по Баттерворту и обладают относительно низким показателем качества, их величина значительно меньше зависит от . С точки зрения частотных критериев качества свойства линейных импульсных систем (ЛИС) стремятся к свойствам линейных непрерывных систем (ЛНС) при Го > 2...4 (в зависимости от распределения полюсов).

Кроме того, установлено, что переходные кривые, соответствующие распределению полюсов по Грехему-Летропу, не производят впечатления семейства родственных кривых. Были уточнены коэффициенты ХП (табл. 1), доставляющие минимум функционалу (10), посредством его численной оптимизации симплекс-методом Нелдера-Мида. На рис. 5 в качестве примера показаны переходные кривые и распределения полюсов ХП 7-го порядка с коэффициентами, удовлетворяющими равенству (10), и с коэффициентами Грехема-Летропа. Переходные функции, соответствующие скорректированным ХП, имеют некоторое повышение быстродействия и заметное уменьшение перерегулирования (рис. 5, а). Распределение полюсов (рис. 5, б) носит ярко выраженную закономерность - все созвездия распределены по плавной дуге, выпрямляющиеся по мере роста порядка. Напротив, для распределения полюсов Грехема-Летропа (серые маркеры на рис. 5, б) какую-либо закономерность усмотреть затруднительно. Побочным эффектом этого является сужение диапазона допустимых значений коэффициентов ХП. Однако диапазоны значений коэффициентов, соответствующих перерегулированию не более 5 % и увеличению времени регулирования не более чем в 2 раза шире.

Четвертая глава посвящена вопросам практического применения разработанных методик синтеза цифровых модальных регуляторов для микропроцессорной системы СП-ДПТ. Представлена интерфейсная часть разработанной программы для автоматизированного расчета модальных систем при помощи встроенных средств пакета ЫшЬаЬ - показаны диалоговые окна ввода параметров модальной СЭМУ, а также настройка блоков схемы для визуального моделирования (рис. 6).

Произведен синтез комбинированного регулятора среднего за ПК тока якоря ДПТ с двумя наборами ПС, отличие в которых заключается в ОС по напряжению СП. Регулятор тока может иметь самостоятельное значение в системах регулирования момента, а также необходим для организации предложенной методики токоограничения. Дискретные УС получены из ПФ с привлече-

нием искусственно введенной ОС по сигналу управления на предыдущем ПП. По вышеприведенной методике найдены аналитические выражения для поиска коэффициентов ОС. Регулятор тока с ОС по напряжению СП предполагает установку датчика напряжения СП, т.е. дополнительные аппаратные затраты Вместе с тем наличие ОС по еще одной измеряемой координате оказывается полезным с точки зрения повышения грубости СЭП в 1,3 раза

Рис.6

На рис. 6 представлена расчетная схема системы СП-ДПТ с модальным (положение переключателя в «1») или комбинированным регулятором ( в «2») частоты вращения вала двигателя Следует отметить, что коэффициенты ОС заранее рассчитаны для разных значений возможного диапазона изменения ЧЗ и занесены в таблицу Соответствующие промежуточные точки при необходимости получаются путем интерполяции В качестве СП можно задать разработанные визуальные модели ШИП, который показан на рис. 6, или УВ. Проведенное математическое моделирование показало, что переходные процессы модальных систем с ШИП и УВ схожи с процессами идеальной модели (рис. 2, а) Кривые тока отличаются по форме из-за принципиально разных сигналов напряжений на выходе СП, но динамика изменения их гладкой составляющей весьма близка

Разработанная методика синтеза модальных регуляторов позволяет исключить субгармонические колебания (рис 7, б), характерные для систем высокого быстродействия, управление которых рассчитано на фиксированное значение ЧЗ (рис 7, а) Появление их крайне нежелательно, так как они плохо фильтруются маховыми массами из-за низкой частоты и приводят к дополни-

тельным потерям энергии и снижению быстродействия. Кроме того, при т^ < 1 они могут и расходиться

Рис 7

Исследованы графики переходных процессов в системе СП-ДПТ с модальным и комбинированным регуляторами, соответствующих настройкам рассмотренных стандартных распределений полюсов Установлено, что быстродействие системы с комбинированным регулированием (графики тока и частоты вращения на рис 8 с индексом «3») уступает быстродействию модальной

системы (графики с индексом «1») из-за более высокого порядка ХП Если в модальной системе момент нагрузки доступен для наблюдения и измерения, то возможно снижение ошибки регулирования (графики с индексом «2») за счет введения переменного входного коэффициента Другим способом уменьшения ошибки является введение динамической ОС в систему

Проведен анализ графиков переходных процессов в системах с комбинированными регуляторами, повышающими порядок астатизма на единицу (г = 1) и на два (г = 2) Соответствующие дискретные ПФ динамической ОС на рис 6 равны

В системе с г = 2 интенсивность нарастания частоты вращения выше, но переходные кривые сопровождаются перерегулированием порядка 35 % Вве-

дение в систему входного фильтра (9) придает процессам с биномиальными настройками классический апериодический вид ценой снижения быстродействия, по сравнению с системой с г = 1. Максимальная динамическая ошибка в системе со 2 порядком астатизма существенно меньше, чем с 1. Кроме того, установлено, что система с 1 порядком астатизма отрабатывает без статической ошибки постоянные сигналы задания и возмущения, а система со 2-м порядком - линейно-нарастающий.

Разработана методика проектирования модальных систем с переменной структурой для организации режима токоограничения. В момент времени, когда появляется команда на изменение скорости, происходит переключение с модального регулятора скорости на модальный регулятор тока - переключатели 5и>!_4 в модели рис. 6 синхронно переводятся в положение «2». Ток в этом случае ограничен заданным максимальным значением. Частота вращения изменяется до определенной доли от заданного значения , после чего происходит возврат на модальный регулятор скорости, при помощи которого частота вращения «дотягивается» до заданного уровня оз . При выборе малой величины может появиться значительное перерегулирование частоты вращения, завышенное же ее значение влечет за собой появление нежелательных бросков тока в системе. Предложен метод поиска рационального значения частоты вращения, на которой следует производить переключение, исключающий броски тока и значительное перерегулирование в системе.

В качестве примера на рис. 9 показаны переходные процессы при реверсе двигателя с номинальным током 130 А в системе ШИП-ДПТ. Модальный регулятор тока рассчитан в соответствии с биноминальным распределением, скорости - по Баттерворту. У этого двигателя значение тока в динамических режимах ограничено максимальным значением, равным /тах = 41И , в течение 10 сек. Исследование спроектированной системы с переменной структурой показало ее работоспособность при вариациях параметров ОУ - фактические значения по-

стоянных времени ОУ составляли 40т250 % от расчетных. Качество регулирования для столь существенных вариаций параметров не выходит за рамки принятых допустимых значений - превышение перерегулирования не выше 30 % и увеличение времени регулирования не более чем в 2 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны модели ШИП и УВ для визуального моделирования с близкими к реальным СП выходными импульсами, а также рассмотрены расчетные схемы систем модального регулирования по мгновенным или средним за промежуток времени значениям ПС. Предложен вариант учета влияния переменного характера ЧЗ, характерного для СЭМУ

2. Разработана методика формирования дискретных УС ОУ, учитывающая влияние ЧЗ и два периода дискретности - ПП микроЭВМ и ПК СП. ПС могут быть в виде мгновенных, средних за последний ПК в ПП или весь ПП значений регулируемых координат ОУ.

3. Разработана методика синтеза цифровых модальных регуляторов состояния с комбинированной ОС, которая обеспечивает заданный порядок аста-тизма ЗС и желаемый характер переходных процессов в ней.

4. Важное значение при синтезе модальных регуляторов играет правильный выбор стандартных коэффициентов ХП цифровых ЗС. Установлено, что близость частотных характеристик и запасов устойчивости ЛИС и ЛНС-прототипов зависит от величины эквивалентной относительной постоянной времени . Запасы устойчивости ЛИС равных порядков ХП принципиально меньше запасов устойчивости ЛНС, причем они снижаются по мере уменьшения . С точки зрения частотных критериев качества можно считать, что свойства ЛИС приближаются к свойствам ЛНС при г0 > 2..4 (в зависимости от распределения полюсов). Один из результатов работы по исследованию стандартных распределений полюсов заключается в уточнении коэффициентов ХП посредством численной оптимизации функционала Грехема-Летропа, что обеспечило сходство переходных характеристик всех порядков ХП, повышение быстродействия в 1,2 раза и снижение перерегулирования в 2,5 раза.

6. Предложен подход к проектированию цифровых модальных систем управления с переменной структурой, обеспечивающий режим токоограниче-ния. Разработан метод поиска рационального значения отклонения частоты вращения от заданного уровня, на котором следует производить переключение с МРТ на МРС.

8. Разработана компьютерная программа, не предъявляющая высоких требований к используемой персональной ЭВМ, для автоматизированного расчета и исследования динамических характеристик систем с модальным регулированием координат. Проведено исследование динамических характеристик полученных регуляторов в системе электропривода постоянного тока с различными моделями СП при помощи математического моделирования. Доказана справедливость всех теоретических положений: 1) показано, что учет переменного ЧЗ при проектировании модальных регуляторов позволяет устранить субгармонические колебания и повысить быстродействие ЗС; 2) обобщенная мето-

дика проектирования комбинированных регуляторов обеспечивает требуемый порядок астатизма, как по управляющему, так и по возмущающему воздействию; 3) методика проектирования цифровых систем с переменной структурой решает одну из основных проблем в системах с модальным управлением -реализацию надежного токоограничения; 4) анализ большого количества динамических переходных характеристик цифровой модальной системы показало ее высокую грубость при существенных вариациях параметров ОУ - фактические значения постоянных времени ОУ составляли 40..250% от использованных при расчете регуляторов.

Все выше сказанное позволяет утверждать, что разработанная методика синтеза цифровых регуляторов для систем с модальным управлением обеспечивает высокие статические и динамические показатели.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Уравнения состояния микропроцессорной системы электропривода постоянного тока с учетом чистого запаздывания в канале управления // Изв. вузов. Электромеханика. - 2002. - № 3. - С. 35-41.

2. Залялеев С. Р., Залялеева Г. А., Пахомов А. Н. Моделирование цифровой системы управляемый выпрямитель-двигатель средствами пакета прикладных программ МайаЬ // Вестник Сибирского отделения АН ВШ. - 2002. - № 1(8).-С. 79-83.

3. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Дискретные уравнения состояния объекта управления с чистым запаздыванием при регулировании по мгновенным значениям выходных координат // Управление в системах: Сборник научных трудов факультета кибернетики. Вып. 5. - Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2003.-С. 101-109.

4. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Математическое описание объекта управления цифровой системы с двумя периодами дискретности и запаздыванием // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв. ред. С. Р. Залялеев. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - С. 157-168.

5. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Об одном стандартном распределении полюсов замкнутой системы // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв. ред. С. Р. Залялеев. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - С . 169-175.

6. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Проектирование цифровых астатических систем с модальным управлением и режимом токоограничения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. трудов. Выпуск 9 / Под ред. С. И. Лукьянова, Д. В. Швидченко. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - С. 128-136.

7. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Проектирование цифровых систем с модальным управлением и режимом токоограничения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. трудов. Выпуск 9 / Под ред. С. И. Лукьянова, Д. В. Швидченко. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 77-84.

8. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Синтез микропроцессорных регуляторов тока с комбинированной обратной связью // Оптимизация режимов работы сис-

тем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв. ред. В. А. Троян, С. Р. Залялеев. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. - С. 234-246. 9. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Синтез цифровых регуляторов средней за период прерывания частоты вращения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. трудов. Выпуск 7 / Под ред. А. С. Карандаева, К. Э. Одинцова. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 16-23. 10.Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Сравнительный анализ стандартных распределений полюсов импульсных систем автоматического управления // Информатика и системы управления: Межвузовский сборник научных трудов / Отв. ред. Б.П. Соустин. - Красноярск: НИИ ИПУ, 2000. - С. 18-25. 11.Залялеев С. Р., Лазовский Н. Ф., Бычков В. М., Молодецкий В. Б., Лопатин А. А., Пахомов А. Н. Системы электропривода с цифровым управлением // 80 лет Отечественной школы электропривода: Труды научно-технического семинара. - СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002. - С. 16-23. 12.3алялеев С. Р., Пахомов А. Н. Модальные регуляторы системы элекроприво-да постоянного тока с микропроцессорным управлением // Датчики и системы: Сборник докладов международной конференции. Том И. - СПб: Издательство СПбГПУ, 2002. - С. 184-188. 13.Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Синтез микропроцессорных регуляторов в системе электропривода постоянного тока с комбинированной обратной связью // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: Материалы Вероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Иркутск: ИрГТУ, 2002. - С. 38-42. 14.3алялеев С. Р., Пахомов А. Н. Проектирование цифровых модальных регуляторов // Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции; В 3 ч. Ч. 1. -Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. - С. 158.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ В СОАВТОРСТВЕ

В работах [1, 3, 4] автором осуществлен анализ чистого запаздывания, представлена разработанная методика формирования матриц дискретных уравнений состояния объекта управления для мгновенных значений переменных состояния; в работе [2] предложены элементы визуальной модели управляемого выпрямителя и выполнено моделирование; в публикациях [5, Ш предложены практические рекомендации по применению стандартных настроек, проведена численная оптимизация коэффициентов характеристического полинома Грехе-ма-Летропа и приведены диапазоны их допустимых отклонений; в работах [6, 7] представлена методика поиска рациональных параметров переключения в системе с переменной структурой; в статье [8] получены расчетные выражения: коэффициентов комбинированного регулятора тока; в статьях [9, 13] опубликованы основные положения единой методики синтеза астатических регуляторов цифровых систем с модальным управлением; в статьях [11, 14] проведен обзор работ в области модального управления; в работе [12] рассмотрен синтез модальных регуляторов цифровой системы широтно-импульсный преобразователь - двигатель постоянного тока и выполнено моделирование.

••..-.••• Пахомов Александр Николаевич , -

: • Модальные-регуляторы.

' цифровых электроприводов постоянного тока:

Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата техн. наук.

Подписано в печать 27 апреля 2004 г. ' •. Формат 60x90/16. Уел; печ. л. 1. Тираж 100 экз. .. £>ак. И%.

Типография Красноярского государственного технического университета

He — в б 4 5

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

С ПРЯМЫМ ЦИФРОВЫМ МОДАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ;.

2.1; Расчетная схема цифровой системы электропривода.

2.2. Математическое описание двигателя постоянного тока.

2.2.11 Дифференциальные уравнения двигателя постоянного тока.

2:2.2. Передаточные функции и структурная схема двигателя постоянного тока.

2.2.3. Линейные уравнения состояния двигателя постоянного тока.

2.3. Математическое описание микроЭВМ.

2.3.1. Функции, выполняемые микроЭВМ в системах электропривода.!.

2.3.2. Алгоритм работы и передаточная функция цифрового фильтра.

2.3.3. Соотношение периода прерывания микроЭВМ и периода коммутации силового преобразователя.

2.4. Математическое описание силового преобразователя.

2.4.1. Статическая модель силового преобразователя.;.

2.4.2. Динамическая модель силового преобразователя.;.

2.43. Визуальная модель управляемого выпрямителя.

2.4.4. Визуальная модель широтно-импульсного преобразователя.

2.5. Особенности учета чистого запаздывания.

2.6. Математическое описание объекта управления цифровых систем в пространстве состояний.

2.6.1. Связь между передаточными функциями и уравнениями состояния объекта управления.

2.6.2. Связь линейных дифференциальных уравнений непрерывной части объекта управления и дискретных-уравнений состояния.

2.6.3. Технология расчета дискретных уравнений состояния по передаточным функциям и дифференциальным уравнениям непрерывной части объекта управления.

2.7. Обсуждение результатов.

3. МЕТОДИКА СИНТЕЗА ЦИФРОВЫХ МОДАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ.

3.1: Синтез цифрового модального регулятора.

3.2. Синтез цифрового комбинированного регулятора.

3.3. Особенности учета переменного характера чистого запаздывания при синтезе модального цифрового регулятора системы силовой преобразователь-двигатель постоянного тока.

3.4. Выбор характеристического полинома замкнутой цифровой системы.

3.4.1. Общий вид характеристического полинома замкнутой системы.

314:2; Стандартные распределения полюсов непрерывных систем автоматического управления.

3.4.3. Уточнение коэффициентов характеристического полинома

Грехема-Летропа.

3 .4.4. Сравнительный анализ стандартных распределений полюсов импульсных систем автоматического управления,.

3.5. Обсуждение результатов.

4. ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ С МОДАЛЬНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ.

4Л. Синтез регулятора тока якоря двигателя постоянного тока.

4.1.1. Модальный регулятор мгновенных значений тока якоря.

4.1.2. Комбинированный регулятор среднего за последний период коммутации в периоде прерывания тока якоря.

4.2. Синтез регулятора частоты вращения вала двигателя.

4.2.1. Метод организации токоограничения в цифровой модальной системе управления с переменной структурой.

4.2.2. Модальный регулятор мгновенного значения частоты вращения в системе с переменной структурой.

4.2.2. Комбинированный регулятор мгновенного значения частоты вращения.

4.3. Интерфейсная часть программы автоматизированного расчета цифровых систем с модальным управлением.

4.4. Исследование динамических характеристик цифровых систем с модальным управлением.

4.4.1. Математическое моделирование замкнутых цифровых систем с модальным регулятором.

4.4.2. Математическое моделирование замкнутых цифровых систем с комбинированным регулятором.

4.4.3. Математическое моделирование системы модального управления с переменной структурой.

4.5. Обсуждение результатов.

Актуальность темы. Автоматизированные электроприводы являются главным средством приведения в движение большинства рабочих-машин итех нологических агрегатов в машиностроении, металлургии, станкостроении, транспорте и других отраслях промышленности. Основная тенденция развития электропривода заключается в существенном усложнении функций, выполняемых электроприводом, и законов движения рабочих машин при одновременном повышении требований к точности выполняемых операций. Это неизбежно приводит к функциональному и техническому усложнению управляющей части электропривода и ? закономерно вызывает использование в ней средств цифровой вычислительной техники, что стимулирует развитие микропроцессорных регуляторов и средств их автоматизированного проектирования:

К основным» причинам применения цифровых устройств и систем. ш локальных электроприводах следует отнести следующие достоинства цифрового способа представления информации: а) высокая помехозащищенность в условиях сильных электромагнитных помех, характерных для промышленного производства; б) возможность длительного хранения информации без каких-либо искажений; в) простота контроля при передаче, записи и хранении; г) возможность настройки, модификации и расширения цифровых систем без внесения существенных изменений висходную аппаратную часть за счет перепрограммирования; д) простота унификации цифровых устройств и др.

Создание высокоточных и быстродействующих электроприводов, как основного элемента автоматизации и интенсификации технологических процессов, и систем управления, обеспечивающих высокую эффективность производства, является на сегодняшний день актуальной научно-технической и хозяйственной задачей; Такие требования могут быть удовлетворены, в частности, за счет использования в системах электропривода (СЭП) средств микропроцессорной техники. Для этого необходима прикладная теория проектирования систем электропривода с прямым микропроцессорным управлением (СЭМУ), учитывающая: специфические* особенности: цифрового способа- управления: дис кретность силового преобразователя (СП) и микроЭВМ, чистое запаздывание, вносимое микроЭВМ совместно с СП, различные способы^ формирования сигналов обратных связей (ОС) и др. Созданию такой теории посвящены многочисленные работы (см., например, [6, 14, 75, 76]), в том числе для построения систем управления с подчиненным.регулированием координат СЭП [13, 15, 34, 54]. Элементы теории проектирования систем модального управления недостаточно разработаны для СЭМУ.

В настоящей работе предлагается методика синтеза модальных регуляторов цифровых электроприводов постоянного тока с заданными быстродействием и порядком астатизма, учитывающая дискретные свойства микроЭВМ и; СП, а также датчиков всех выходных координат. Разработка такой методики является важной и актуальной, поскольку дополняет теоретический раздел проектирования; сложных электромеханических систем (стабилизации, следящих систем, систем с числовым программным управлением и др.) с модальным управлением. Это придает промышленным сериям электроприводов необходимые статические и динамические показатели качества.

Объектом исследования являются: СЭП постоянного тока с прямым микропроцессорным управлением, в которых большинство функций регулирующей части■ вплоть до управления ключами СП, реализуется программно.

Предмет исследования включает в себя динамические и статические характеристики электропривода постоянного тока с цифровым модальным управлением, учитывающим влияние переменного характера чистого запазды ван ия (43) и наличие двух периодов дискретности - периода прерывания микроЭВМ и периода коммутации СП:

Цель диссертационной работы: создание методики синтеза цифровых электроприводов с модальным управлением, обеспечивающей заданные быстродействие и порядок астатизма, исследование их динамических и статических свойств и формирование практических рекомендаций по применению в СЭМУ.

Для-достижения указанной:целив работе поставлены следующие задачи ф исследования:

-разработка визуальных моделей СЭП постоянного тока* с цифровым управлением на основе, их математического описания для использования в среде Simulink пакета MatLab;

- создание программных средств для автоматизированного формирования матриц дискретных уравнений? состояния? объекта управления (ОУ) с учетом; влияния i43, характерного для СЭМУ, и двух периодов дискретности;

- разработка методики расчета* коэффициентов цифровых модальных регуляторов методом' пространства состояния; обеспечивающей желаемые собственные значения матрицы динамики замкнутой цифровой системы и требуемый порядок астатизма;

- разработка метода токоограничения в модальных системах;

- проверка теоретических положений при помощи математического моделирования цифровой СЭП постоянного тока с модальным управлением.

Основная идея диссертационной работы заключается в построении!: методики синтеза цифровых модальных регуляторов СЭП на основе уравнений состояния ОУ, учитывающих два периода; дискретности и 43, с применением динамической ОС по выходной координате, что одновременно обеспечивает желаемый вид переходных процессов и заданный порядок астатизма, а также повышает быстродействие: за* счет введения: нелинейных ОС, исключающих субгармонические колебания.

Методы! исследования: Теоретические; исследования выполнены с привлечением современной теории электропривода [56, 57], теории автоматического управления [4], классической теории импульсных [21, 107] и цифровых [64, 68] систем, непрерывного [4, 20] и дискретного [53,94] преобразований Лапласа, метода пространства состояний [68, 115] и передаточных функций [4, 64], метода стандартных коэффициентов [72], симплекс-метода Нелдера-Мида [25].

Экспериментальные исследования полученных теоретических результатов проведены методом математического моделирования во временной [17, 18] и частотной [19, 24] областях с применением ПЭВМ: ф

Основные результаты, выносимые на?защиту. При решении поставленных задач были получены; результаты, определяющие новизну работы и выносимые на защиту:

- методика численного расчета матриц дискретных уравнений состояния I

ОУ, учитывающая 43 >в канале управления, два; периода дискретности, а также три способа формирования сигналов ОС;

- визуальные модели элементов СЭП постоянного тока, учитывающие дискретные и нелинейные особенности СП и микроЭВМ;

- методика расчета коэффициентов нелинейных ОС в цифровой СЭП с модальным управлением, обеспечивающая, заданные быстродействие, характер переходных процессов и порядок астатизма;

- практические рекомендации по использованию стандартных настроек непрерывных систем автоматического управления в цифровых системах;

- метод построения модальной СЭМУ с переменной структурой для организации; токоограничения в динамических режимах при пуске, торможении и реверсе двигателя постоянного тока (ДПТ).

Научная новизна диссертационной работы:

- разработана двух'этапная методика, проектирования цифровых модальных регуляторов, обеспечивающая желаемые собственные значения матрицы динамики замкнутой цифровой системы управления и заданный в соответствии с технологическими требованиями порядок астатизма;

- осуществлена коррекция коэффициентов характеристического полинома Грехема-Летропа, что обеспечило близкую закономерность распределений полюсов и схожий вид переходных характеристик для разных порядков;

- предложен метод токоограничения в СЭМУ с модальным управлением.

Значение для теории. Полученные теоретические результаты дополняют теорию электропривода цифровых систем при проектировании модальных регуляторов методом пространства состояний; обеспечивающих как требуемый характер переходных процессов; так и,точность регулирования за счет повышения астатизма замкнутой системы. Ф

Практическая ценность выполненных исследований:

- полученная методика синтеза цифровых астатических систем с модальным управлением обеспечивает высокие статические и динамические показатели и параметрическую грубость СЭМУ, исключает субгармонические колебания в системах с высоким быстродействием;

- разработана компьютерная программа, ,не предъявляющая высоких требований к используемой персональной ЭВМ; для автоматизированного расчета и исследования систем с модальным регулированием координат;

- предложены рациональные значения эквивалентных постоянных времени; характеризующих быстродействие замкнутых систем, для адаптированных к цифровым системам стандартных распределений полюсов;

- повышено быстродействие в 1,2 раза и снижено перерегулирование в 2,5 раза (на 4 %) в переходных характеристиках за счет уточнения коэффициентов характеристических полиномов; доставляющих минимум интегралу от произведения модуля ошибки регулирования на время регулирования;

- даны рекомендации по реализации режима предложенного токоограни-чения при пуске, реверсе и торможении ДПТ.

Достоверность полученных результатов работы определяется использованием для проверки полученных теоретаческих положений апробированной длительной проектной и эксплуатационной практикой математической модели СЭП постоянного тока, исследованием свойств предложенных СЭП в тестовых режимах методом математического моделирования, ожидаемым поведением их переходных характеристик, в том числе с различными визуальными моделями СП, а также при изменении параметров ОУ и управляющей части.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на IV (3-6 июня 2003 г.) Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (г. Красноярск), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием; «Повышение эффективности производства использования энергии в- условиях* Сибири» (г. Иркутск, 16-19 апреля 2002 г.), Всероссийской научно-методической конференции «Совершенствование качества подготовки специалистов» (г. Красноярск, 18-20 апреля 2002 г.), международной научно-технической конференции «Датчики и системы» (г. Санкт-Петербург, 24-27 июня 2002 г.), научно-техническом семинаре «80 лет Отечественной школы электропривода» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.)

Использование результатов диссертации.

Теоретические результаты диссертационной работы использованы в разделе «Проектирование микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов» учебной; программы дисциплины «Микропроцессорные средства и системы в электроприводе и технологических комплексах» Красноярского государственного технического университета, методика синтеза цифровых модальных регуляторов используется при курсовом и дипломном проектировании студентов, специальности 180400 - «Электропривод и, автоматика промышленных установок и технологических комплексов», а также при разработке системы управления-электроприводами стана рулонной прокатки, в ЗАО «Краспро-мавтоматика» (г. Красноярск).

Публикации; По результатам^ выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 14 печатных, работ общим объемом 6,5 п.л., в том числе 1 статья: в издании, по списку ВАК, 9 статей в сборниках, 4 работы на Всероссийских и международных конференциях и семинарах:

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав; заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 163 страницы, в том числе 144 страницы основного текста, 55 рисунков, 7 таблиц, 13 страниц списка использованной литературы из 125 наименований, 5 страниц приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты обзора литературы показали отсутствие единой теории синтеза модальных цифровых систем электропривода, обеспечивающей! требуемые качество переходных процессов, быстродействие и статическую и динамическую точность. Кроме того, нет системы проектирования и исследования таких регуляторов, учитывающей влияния запаздывания в канале управления; вносимого СП и микроЭВМ, особенности и дискретность СП, микроЭВМ; а также датчиков ПС. После проведения исследования по теме «Модальные регуляторы для электропривода г постоянного тока с цифровым управлением» получены следующие результаты:

1. Разработаны модели ШИП и УВ для визуального моделирования с близкими к реальным СП выходными; импульсами, а также рассмотрены расчетные схемы систем модального регулирования по мгновенным? или средним за промежуток времени'значениям ПС. Предложен вариант учета влияния переменного характера ЧЗ^ весьма характерного для СЭМУ 2. Разработана методика формирования дискретных УС ОУ, учитывающая влияние 43 и два периода дискретности - ПП микроЭВМ и ПК СП. ПС могут быть в виде мгновенных, средних за последний ПК в ПП или весь ПП значений регулируемых координат ОУ.

3. Разработана;обобщенная методика синтеза цифровых модальных регуляторов состояния с комбинированной ОС, обеспечивающая заданный порядок астатизма ЗС и характер переходных процессов в ней; учитывающая 43 в канале управления и два периода дискретности.

А. Важное значение при синтезе модальных регуляторов играет правильный выбор стандартных коэффициентов ХП цифровых ЗС. Установлено, что близость частотных характеристик и запасов устойчивости ЛИС и ЛНС-прототипов зависит от величины эквивалентной относительной постоянной времени; т{). Запасы устойчивости ЛИС равных порядков ХП принципиально меньше запасов устойчивости Л НС, причем, они снижаются по мере уменьшения г0. С точки зрения частотных критериев качества можно считать, что свойства ЛИС приближаются к свойствам ЛНС при г0 > 2.4 (в зависимости от распределения полюсов). Один из результатов работышо исследованию стандартных распределений полюсов заключается в уточнении коэффициентов ХП посредством численной оптимизации функционала Грехема-Летропа, что обеспечило: сходство переходных характеристик всех порядков ХП, некоторое повышение быстродействия и заметное уменьшение перерегулирования выходной координаты.

6. Предложен подход к проектированию цифровых модальных систем управления с переменной структурой, обеспечивающий; режим; токоограничения; Разработан метод поиска рационального значения отклонения частоты вращения от заданного уровня, на котором следует производить переключение с МРТ на МРС. Предлагаемый метод проектирования позволяет решить одну из основных проблем в системах с модальным управлением - сложность реализации надежного токоограничения.

8. Разработана компьютерная программа, не предъявляющая высоких требований к используемой персональной ЭВМ, для автоматизированного расчета и исследования динамических характеристик систем с модальным регулированием координат. Проведено исследование динамических характеристик полученных регуляторов в системе электропривода постоянного тока с различными моделями СП при помощи математического моделирования; Доказана справедливость всех теоретических положений: 1) показано, что учет переменного 43 при проектировании модальных регуляторов позволяет устранить субгармонические колебания и повысить быстродействие ЗС; 2) обобщенная методика проектирования комбинированных регуляторов- обеспечивает требуемый порядок астатизма, как по управляющему, так и по возмущающему воздействию; 3) методика проектирования цифровых систем; с переменной структурой решает одну из основных проблем в системах с модальным управлением -сложность реализации надежного токоограничения; 4) анализ большого количества динамических переходных характеристик цифровой модальной системы показало ее высокую грубость при существенных вариациях параметров ОУ фактические значения постоянных времени ОУ составляли 40.250% от использованных при расчёте регуляторов.

Все выше сказанное позволяет утверждать, что разработанная обобщенная методика синтеза цифровых регуляторов для систем с модальным управлением обеспечивает высокие статические и динамические показатели.

Результаты диссертационной работы использованы в разделе «Проектирование микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов» лекционного курса «Микропроцессорные средства и системы в электроприводе и технологических комплексах», методика проектирования микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов используется при курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 180400 - «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» (см. прил. 2).

1. Бесекерский В. А. Цифровые автоматические системы. М;: Наука, 1976.-576 с.

2. Бесекерский В. А., Попов Е. П: Теория систем автоматического регулирования. М:: Наука, 1975: - 768 с:

3. Борцов Ю. А , Поляхов Н; Д., Путов В: В! Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. Л;: Энергоатомиздат, 1984. -216 с.

4. Браславский И. Я., Зюзев А. М., Ишматов 3. Ш:, Шилин С. И. Синтез микропроцессорных систем управления асинхронными электроприводами с применением метода полиномиальных уравнений // Электротехника- 1998: -№6.-С. 20-24.

5. Букреев В. Г. Стабилизация электромеханических систем с дискретным управлением // Электротехника: — 1997. № 7. - С. 16-19:

6. Войтенко В. А .Точность, системы регулирования положения с модальным регулятором в; контуре скорости // Электромашиностроение и электрооборудование. 1990:— № 44 - - С. 16-23:

7. Волгин JI. Н. Оптимальное дискретное управление динамическими системами: М : Наука, 1986. - 240с.

8. Волков А. И: Алгоритмы и структуры; микропроцессорных систем управления высокодинамичными электроприводами // Электротехника. 1999. - № 8. - С. 10-16.

9. Волков А. И. Вентильный электропривод постоянного тока:с двухкон-турным подчиненным микропроцессорным регулированием: Дисс. . канд. техн. наук Свердловск, 1986: - 271 с.

10. Григорьев В. В: Качественная экспоненциальная устойчивость непрерывных и дискретных динамических систем // Изв. вузов. Приборостроение: -2000: Т. 43. № 1-2. - С. 18-23.

11. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде МАТЬ.АБ: Учебный курс. СПб: Питер, 2000.-432 с.

12. Гультяев А. К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. СПб.: КОРОНА принт, 1999; - 288 с.

13. Гусев В: Г. Методы исследования точности цифровых автоматических систем: М!; Наука, 1973: - 400 с.

14. Д'Анжело Г. Линейные системы с переменными параметрами. Анализ и синтез. М.: Машиностроение, 1974.- 288 с.

15. Дж\фи Э) Импульсные системы автоматического регулирования; М;: Физматгиз, 1963.-455с.

16. Долгин В. П. Метод построения рекуррентного алгоритма численной имитации непрерывного динамического объекта // Электронное моделирование. 2001. - Т. 23. № 11 - С. 14-30;

17. Драчков F. Р., Шидловский В. И. Синтез дискретной системы управления по аналоговому прототипу // Изв. вузов. Приборостроение. 1997. - Т. 40. №7. -С. 21-23.

18. Дьяконов В. MATHCAD 8/ 2000: Специальный справочник. СПб.: Издательство «Питер», 2000. - 592 с.

19. Дьяконов В; MATLAB: Учебный курс. СПб.: Питер, 2001. - 560 с.

20. Залялеев С. Р. Динамическая модель системы ШИП-Д с микропроцессорным управлением // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв; ред. В. А. Троян. Красноярск: КГТУ, 1994. -С. 109-116.

21. Залялеев С. Р. Микропроцессорное управление электроприводами: Учебное пособие. Красноярск: КрПИ; 1989; - 145 с.

22. Залялеев С. Р. О методике синтеза динамических цифровых регуляторов систем электроприводов // Электротехника. 1992. - №12. - С 21—23 .

23. Залялеев С. Р. Проектирование микропроцессорных регуляторов промышленных электроприводов: Учебное пособие. Красноярск: КГТУ, 1995. -199 с.

24. Залялеев С. Р. Синтез микропроцессорного регулятора с комбинированной обратной связью // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв. ред. В. А. Троян. -Красноярск: КрПИ, 1992.-С. 123-131.

25. Залялеев С. Р., Залялеева Г. А., Пахомов А. Н. Моделирование цифровой системы управляемый выпрямитель-двигатель средствами пакета при клад-ных программ Matlab // Вестник Сибирского отделения АН ВШ. 2002. - № I (8).-С. 79-83.

26. Залялеев С. Р., Иванчура В. И., Молодецкий В. Б. Дискретная модель системы электропривода постоянного тока. // Электронные и электромеханические системьг и устройства: Тезисы докладов XV НТК ГНПП. Томск: Полюс,•1996.-С. 169-170.

27. Залялеев С. Р., Молодецкий В. Б., Жамлин И. С. Об адаптации стандартных распределений полюсов непрерывных систем для импульсных систем: Депонированная рукопись в ВИНИТИ № 494-В98 20 февраля 1998г. Красноярск: Издательство КГТУ, 1997. - 28 с.

28. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Модальные регуляторы системы элекро-привода постоянного тока с микропроцессорным управлением // Датчики и системы: Сборник докладов международной конференции. Том II: СПб: Издательство СПбГПУ, 2002. - С. 184-188.

29. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Об одном стандартном распределении полюсов замкнутой системы // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. науч. трудов / Отв. ред. С. Р. Залялеев. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - С. 169-175.

30. Залялеев С. Р., Пахомов А. Н. Проектирование цифровых, модальных регуляторов // Достижения науки и техники развитию сибирских регионов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции; В 3 ч. Ч. 1. -Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. - С. 158.

31. Иванов В. А., Ющенко А. С. Теория дискретных систем автоматического управления. М.: Наука, 1983. - 336 с.

32. Ишматов 3. Ш. Тиристорный электропривод постоянного тока с прямым микропроцессорным регулированием координат: Дисс. . канд. техн. наук. Свердловск, 1987. - 243 с.

33. Кабальное Ю. С., Кузнецов И; В. Синтез модального управления многосвязным объектом // Изв. вузов. Приборостроение. 1999. - Т. 42. № 3-4. -С. 14-19.

34. Ключев В. И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

35. Ковчин С. А., Сабинин Ю. А. Теория электропривода: Учебник для вузов: СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 2000. - 496 с.

36. Коровин Б. Г. Компенсация нелинейности управляемого выпрямителя в микропроцессорной системе управления электроприводом // Электричество. -1991.-№ 1.-С. 80-81.

37. Коршунов А. И. Анализ динамических свойств замкнутых систем со статическими преобразователями с помощью линеаризованных моделей // Электричество. 1994. -№ 5. - С. 30-39.

38. Коцегуб П. X., Баринберг В. А., Минтус А. Н. Синтез однократно-интегрирующей комбинированной цифровой системы подчиненного регулирования электропривода с двумя периодами квантования // Изв. вузов. Электромеханика. 1995. -№ 5-6. - С. 63-68:

39. Коцегуб П. X., Минтус А. Н., Толочко О. И. Комбинированное управление цифровыми системами регулирования скорости с учетом ограничения ускорения и рывка// Электротехника. 1999. -№ 5: - С. 33-38.

40. Коцегуб П. X., Толочко О. И., Губарь Ю. В., Мариничев В. Ю. Сравнительный анализ астатических цифровых систем управления приводами постоянного тока с наблюдателями состояния // Электротехника. 2003: - № 3. - С. 44-47.

41. Красовский А. А., Поспелов Г. С. Основы автоматики и технической кибернетики. М.: Госэнергоиздат, 1962. - 600 с.

42. Кузин JI. Т. Расчет и проектирование дискретных систем управления. -М.: Машгиз, 1962.-683 с.

43. Кузовков Н. Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. -М.: Машиностроение, 1976. 184 с.

44. Лозгачев Г. И: Синтез модальных регуляторов по передаточной функции замкнутой системы // АиТ. 1995. - № 5. - С. 49-55.

45. Ломако М. В., Медведев Н. В. Микропроцессорное управление, приводами промышленных роботов. М:: Машиностроение, 1990. - 96 с.

46. Матвеев В. В. О синтезе системы с нулями по методу стандартных коэффициентов // Вестник МЭИ. 2003. - № 3. - С. 111-113.

47. Математические основы теории автоматического регулирования / В.А. Иванов, В. С. Медведев, В. К. Чемоданов, А. С. Ющенко. М.: Высшая школа, 1971.808 с.

48. Медведев В. С., Потемкин В. Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов / Под общ. ред; к.т.н. В. Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. - 287 с. - (Пакеты прикладных программ).

49. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы / В. В: Солодовников, В. Г. Коньков, В. А. Суханов, О. В. Шевяков. М.: Высшая школа, 1991. - 255 с.

50. Микропроцессорное управление многоканальными системами высокой точности / В. И. Кузнецов, В. Б. Сергеев, В. М. Чернышев и др. Киев: Техника, 1990;-208 с.

51. Микропроцессорное управление станками с ЧПУ / Э. Л; Тихомиров, В. В: Васильев, Б. Г. Коровин, В. А. Яковлев. М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

52. Миронов В. Г. Основы технологий цифровой обработки сигналов. Ч. 1. Свойства сигналов и современные технические средства их обработки// Электричество. 2001; - № 3. - С. 55-65.

53. Миронов В. Г. Основы технологий цифровой обработки сигналов; 4 2. Математическое описание цифровых сигналов // Электричество. 2001. - № 8. -С. 60-69.

54. Миронов В. Г. Основы технологий цифровой обработки сигналов. Ч. 3. Определение передаточных функций цифровых фильтров // Электричество; -2002.-№2.-С. 57-67.

55. Миронов JT. М., Постников С. Г. Имитационное моделирование электропривода постоянного тока // Вестник МЭИ. 2000. - № А. - С. 61-68.

56. Нейдорф Р. А. Эффективная оценка интервала дискретизации для систем микропроцессорного управления // Изв. вузов. Электромеханика. 2001. -№2.-С. 48-51.

57. Перельмутер В; М., Сидоренко В. А. Системы управления тиристорны-ми электроприводами постоянного тока. М.: Энергоиздат, 1988. - 304 с.

58. Перельмутер В. М., Соловьев А. К. Цифровые системы управления ти-ристорным электроприводом. Киев: Техника, 1983 - 104 с.

59. Петров Ю. П. Предотвращение аварийности в системах управления // Изв. вузов. Электромеханика. 1994. Х-2. - С. 37-40.

60. Потемкин В: Г. Инструментальные средства MATLAB 5.x: М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. - 336 с.

61. Проектирование электроприводов: Справочник / Под ред. А. М. Вейн-гера: Свердловск: Средне-Уральское кн. изд., 1980. 160 с.

62. Пятибратов Г. Я. Влияние противоЭДС двигателя на демпфирование электроприводом колебаний упругих механизмов // Изв. вузов. Электромеханика. -2001 . -№з.с. 53-59.

63. Решмин Б. И., Ямпольский Д. С. Проектирование и наладка систем подчиненного регулирования электроприводов. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

64. Рубинчик А. М. Приближенный метод оценки качества регулирования в линейных системах // Устройства и элементы теории автоматики:и телемеханики: Сборник научных работ. М.: Машгиз, 1952. - С. 33-45.

65. Седов А. В. Уточнение теоремы дискретизации и формулы, восстановления сигнал а по дискретным отсчетам // Изв. вузов. Электромеханика: 2001. -Ко 2. -С. 52-59.

66. Сигалов Г. Г., Мадорский J1. С. Основы теории дискретных систем управления. Минск: Вышэйшая школа, 1973. - 336 с.

67. Оипайпов Г. A., Jlooc А. В. Математическое моделирование электрических машин (АВМ): Учебное пособие для студентов вузов. М;: Высшая школа, 1980.- 176 с.

68. Смагина Е. М., Моисеев А. Н. Методы модальной, стабилизации интервальной динамической системы // Изв. вузов. Приборостроение. 1998. —Т. 41. №5.-С. 16-22.

69. Соколовский Г. Г., Стасовский В. М., Постников Ю. В. Выбор структуры и параметров регулятора и наблюдателя в электроприводе многомассового упругого объекта // Электричество. 1994. - № 10. - С. 49-54.

70. Тарарыкин С. В., Бурков А. П., Волков; А. В: Последовательное проектирование и отладка микропроцессорных систем управления // Приводная техника: 2002. -№ 1. - С. 23-29:

71. Тарарыкин С. В!, Тютиков В. В; Обобщенная методика синтеза электромеханических систем с модальными регуляторами состояния // Изв. вузов. Электромеханика. 1995. - № 5-6. - С. 103-108:

72. Тарарыкин С. В., Тютиков В. В: Определение размерности вектора состояния при синтезе управляемых динамических систем // Изв. вузов. Электромеханика. 1995. - № 1-2. - С. 69-74.

73. Тарарыкин С. В., Тютиков В. В., Красильникъянц Е. В:, Салахутдинов Н: В: Синтез систем модального управления заданной статической точности // Электротехника: 2003: - № 2. - С. 2-7.

74. Терехов В. М- Современные способы управления и их применение в электроприводе // Электротехника. 2000. - № 2. - С. 25-28,

75. Тищенко А. А. Анализ узлов токоограничения для систем модального управления приводов постоянного тока / Отчет о НИРС. Донецк, ДонГТУ, 1999. - http://masters.donntu.edu.Ua/2000/etf/tyshenko/publ/l999/nirs.htm

76. Юб.Толочко О. И., Тищенко А. А. Система модального управления приводом постоянного тока с узлом токоограничения // Электротехника и энергетика: Сборник науч. трудов ДонГТУ. Вып. 4. Донецк: ДонГТУ. - 1999. - С. 42-45.

77. Ту Ю. Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления. М.: Машиностроение, 1964. - 703 с.

78. Тютиков В. В., Тарарыкин С. В., Варков Е. А. Дискретаое модальное управление динамическими системами с заданной статической точностью // Электротехника. 2003. - № 7. - С. 2-6.

79. Управление электроприводами / А. В. Башарин, В. А. Новиков, Г. Г. Соколовский. JI.: Энергоиздат, 1982. - 392 с.

80. Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления / Н. В. Донской, А. Г. Иванов, В. М. Никитин, А. Д. Поздеев. М,: Энергоатом-издат, 1984.-352 с.

81. Г. Ушаков А. В. Обощенное модальное управление // Изв. вузов. Приборостроение. 2000; - Т. 43. № 3. - С. 8-16.

82. Файнштейн В: Г., Файнштейн Э. Г. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами. М.: Энергоатомиздат, 1986. -240 с.

83. Федотовский С. Б. Разработка и исследование компенсационных регуляторов для автоматизированного электропривода на микропроцессорной основе: Авторефератдисс. . канд. техн. наук. Санкт-Петербург, L992. - 16 с.

84. Ха Куанг Фук, Алферов В. Г. О проблеме параметрической чувствительности в системах управления позиционных электроприводов постоянного тока // Электричество. 1996. - № 1. - С. 47-53.

85. Цифровые системы управления электроприводами / А. А. Батоврин, П: Г. Дашевский, В. Д: Лебедев, Б. А. Марков, Н. И. Чичерин. Л.: Энергия, 1977. -256 с.

86. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С. Г. Герман-Галкин, В. Д. Лебедев, Б. А. Марков, Н. И. Чичерин. Л.: Энергоиздат, 1986. -248 с.

87. Цыпкин Я. 3. Теория линейных импульсных систем. М.: Физматгиз, 1963.-968 с.

88. Шипилло В. П. Автоматизированный вентильный электропривод. -М.: Энергия, 1969.-400 с.

89. Шипилло В. П. Исследование процессов в замкнутых вентильных системах методом Z-преобразования // Электричество. 1969. - № 11. - С. 6370.

90. Шипилло В. П., Чикотило И. И. Устойчивость замкнутых систем с широтно-импульсными преобразователями // Электричество. 1978. - № 1. - С. 54-58.

91. Широков JI. А., Легкий Н. М. Программная коррекция данных при вводе непрерывной информации в микропроцессорных системах управления // Приводная техника. 2003. - № 3. - С. 52-57.

92. Яворский В. Н., Макшанов В. И., Ермолин В. П. Проектирование нелинейных следящих систем с тиристорным управлением исполнительным двигателем. Л.: Энергия, 1978. - 208 с.

93. Яковенко П. Г. Алгоритм торможения позиционного электропривода // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. -№ 1. - С. 98-99.

94. Graham D., Lathrop R. The synthesis of Optimum Transience Response. Criteria and Standard Form. AJEE, tech. p.p. 53-249.

95. MATHCAD 6,0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. Издание 2-е, стереотипное. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997. - 712 с.