автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Моделирование и исследование регулируемого методом прямого управления моментом бездатчикового электропривода на базе асинхронного электродвигателя

На правах рукописи

СТАРОКОЖЕВ Александр Иванович

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО МЕТОДОМЯРЯМОГО УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ БЕЗДАТЧИКОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы

и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена в техническом университете

Воронежском государственном

Научный руководитель

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Шиянов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Мещеряков Виктор Николаевич;

кандидат технических наук, доцент Ткалич Сергей Андреевич

Ведущая организация

Воронежская государственная лесотехническая академия, г.Воронеж

Защита состоится 20 декабря 2006 г. в 10 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.09 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 ' —* Кононенко К.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время весьма актуальными являются вопросы внедрения управляемых асинхронных электроприводов на промышленных объектах и в различных технологических процессах. Во многом это связано с необходимостью обеспечения более сложных требований, предъявляемых к современному электроприводу. Особенное внимание в общемировой и российской практике получает вопрос эффективного управления действующими асинхронными электродвигателями при модернизации существующего производства.

Обеспечение требуемых параметров современного технологического процесса достигается с помощью регулирования частоты вращения приводных двигателей с высокой статической и динамической точностью. Высокодинамичное управление по заданному алгоритму в функции параметра технологических датчиков требует реализации быстродействующего управления электромагнитным моментом асинхронного двигателя и широко востребовано в приводах конвейеров, транспортеров, дозаторов, подъемных механизмов и робототехнических комплексов. Особенное внимание в общемировой и российской практике получает вопрос эффективного управления уже действующими асинхронными электродвигателями. При этом преобразователь должен работать с двигателями различных серий и производителей, обеспечивая устойчивость и качество регулирования при большом разбросе параметров. Преобразователь должен обладать робастностью, возможностью ввода в эксплуатацию при минимуме известных параметров двигателя и способностью идентифицировать эти параметры, работать при стохастическом изменении параметров во времени, например температурном изменении активного сопротивления статора электродвигателя. Это определяет актуальность исследовательских работ в направлении разработки электроприводов на базе стандартных асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения с короткозамкнутым ротором.

Работа выполнена в рамках НИР ВГТУ по госбюджетной теме № ГБ04.09 «Исследование и разработка методов проектирования средств автоматизации и роботизации технологических.процессов».

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование модели цифрового быстродействующего бездатчикового асинхронного электропривода с прямым управлением моментом и регулированием частоты вращения и анализ влияния системы оценки скорости и цифровой реализации системы управления на характеристики электропривода. Для ее решения в диссертационной работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Проведен аналитический обзор текущего состояния и тенденций развития способов управления АД и, в частности, способа прямого управления моментом АД, уточнена классификация современных способов прямого управления моментом. Выявлены результаты проводимых исследований в области прямого управления моментом и актуальные в настоящий момент вопросы.

2. Выделены наиболее существенные для моделирования электропривода с прямым управлением моментом на базе АД аспекты теории обобщенной электрической машины, как оптимальной для компьютерного моделирования и исследования автоматизированного электропривода с прямым управлением моментом. Выявлены особенности объекта управления и их влияние на ожидаемые результаты моделирования. Аргументирован выбор на основании аналитического обзора и рассмотрены системы бездатчиковой оценки частоты вращения ротора , в асинхронном электроприводе.

3. Разработана и исследована модель бездатчикового асинхронного электропривода с прямым управлением моментом с учетом дискретности по времени расчета управляющего воздействия, соответствующей периоду расчета управляющего воздействия в реальной микропроцессорной системе и дискретности по уровню сигналов, ограниченности внутренних интерполяционных ресурсов.

4. Разработана и исследована модель электропривода с прямым управлением моментом, включающая в себя адаптивную с настраиваемой моделью систему оценки частоты вращения ротора.

5. Исследовано влияние изменения параметров электрической машины на характеристики электропривода с прямым управлением моментом в режимах регулирования электромагнитного момента и частоты вращения ротора.

6. Экспериментально подтверждена достоверность модели. Разработаны рекомендации по практическому внедрению результатов.

Методы исследования

В работе применены методы теории электропривода, теории электрических машин, теории автоматического управления, синтеза цифровых систем управления, системного анализа, математического моделирования.

Научная новизна

В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

1. Разработана оригинальная математическая модель асинхронного электропривода с прямым управлением моментом, учитывающая особенности как электрической машины, так и цифровой системы

управления с адаптивной настраиваемой моделью замыкания контура скорости.

2. Исследовано влияние особенностей микропроцессорной реализации системы управления электропривода с прямым управлением моментом на работоспособность и показатели работы электропривода.

3. Получены качественные и количественные результаты исследования работы электропривода с прямым управлением моментом, замкнутого по значению частоты вращения, получаемой путем оценки с применением адаптивной системы с настраиваемой моделью на основании вычисления потокосцепления рассеяния ротора.

4. Проведен анализ влияния изменения параметров электрической машины на характеристики электропривода с прямым управлением моментом. Определены допустимые границы изменения параметров, необходимая точность их определения при работе электропривода.

Практическая значимость работы

Практическую значимость диссертационной работы составляют:

- Уточненная классификация современных способов управления асинхронного электропривода в части структур системы управления электропривода с прямым управлением моментом.

Разработанная модель высокодинамичного цифрового бездатчикового электропривода с адаптивной оценкой значения частоты вращения, которая может найти применение в проектных и научно-исследовательских институтах, а также в учебном процессе вузов по специальностям: «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», «Робототехнические системы», «Электрические машины».

- Разработанные рекомендации по организации системы управления и настройке электроприводов с прямым управлением моментом.

Предложенные модели и программные средства могут быть использованы при системном проектировании электроприводов данного типа в рамках процедур принятия решений проектного типа.

Полученные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс дисциплин «Моделирование технических систем», «Исполнительные системы роботов» для студентов робототехнических специальностей ВГТУ.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались. и обсуждались на региональной научно-технической конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж, 2002 г.), 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» (Воронеж, 2005), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 2004-2006).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 12 научных работах, в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложено: в [1, 2, 3, ,4] - обзор и уточнение модели асинхронного электропривода в пакете Ма1ЬаЬ; в [5, 8] - обзор современного состояния исследований в области перспективных систем управления; в [6, 9] - модель преобразователя с учетом дискретности сигналов; в [7, 10] - анализ характеристик электропривода; в [11] - организующие аспекты формирования электронного блока многофункционального электропривода.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 136 страниц основного текста, 69 рисунков, 10 таблиц. Список литературы включает 136 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформированы цели исследования, показана научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проанализировано современное состояние исследований и практической реализации в области способов управления асинхронными двигателями и, в частности, способа прямого управления моментом (ПУМ). В работах И. Такахаши, Т. Ногучи, М. Депенброка и ряда других исследователей электроприводов с прямым управлением моментом уделяется широкое внимание вопросам уменьшения неравномерности формируемого электромагнитного момента, уточнению алгоритма коммутации, уточнению способа оценки потокосцепления статора при низких частотах вращения и неточно известных параметрах двигателя. В то же время существуют актуальные вопросы исследования электроприводов с прямым управлением моментом:

- исследование способа ГГУМ с уточнением модели объекта управления (АД) путем учета нелинейности кривой намагничивания машины;

- исследование электроприводов с ПУМ с учетом дискретности реализации управляющих функций по уровню и времени, учетом погрешности измерения токов;

- исследование характеристик электропривода с ПУМ с применением отработанных в системах векторного управления принципов оценки частоты вращения и замыканием электропривода с ПУМ по частоте вращения.

Во второй главе изложены наиболее существенные зависимости теории обобщенной электрической машины, оптимальной для описания процессов в электродвигателе, регулируемом методом прямого управления моментом: выражения напряжений статора, потокосцеплений статора и ротора, электромагнитного момента. В соответствии с- принципом ПУМ, все выражения рассматриваются в неподвижной системе координат, что существенно упрощает систему управления электропривода, исключая координатные преобразования.

Изложены принципы прямого управления моментом асинхронного электродвигателя, приведены основные уравнения, описывающие характер процессов в электроприводе. На рис. 1 представлена структурная схема электропривода с прямым управлением моментом электродвигателя. Пунктирной линией в схеме выделена микропроцессорная часть системы управления, дискретный характер которой влияет на характеристики электропривода.

При расчете управляющего воздействия первоначально измеряется напряжение звена постоянного тока инвертора и по состоянию силовых ключей определяется трехфазное напряжение статора. По измеренным

значениям тока в двух фазах рассчитывается ток третьей фазы статора. Осуществляется арифметическое преобразование трехфазных токов и напряжений статора к двухфазным величинам. На основании модели статора машины переменного тока производится оценка текущего значения потокосцепления статора в двухфазном представлении:

= (1)

По значениям проекций вектора потокосцепления в неподвижной системе координат рассчитывается модуль потокосцепления статора. На основании измеренных значений тока и рассчитанных значений потокосцепления производится оценка текущего электромагнитного момента электрической машины:

Ме =тР(М/8а-18р-У5р-Ьа)- (2)

Рассчитанные значения момента и модуля потокосцепления сравниваются с заданными и ошибка поступает на блоки гистерезисного сравнения, выходным сигналом которых являются логические сигналы о нахождении величин в заданных пределах.

Если значения момента и потокосцепления соответствуют заданным, переключение силовых ключей не производится. Если выявлено отклонение от заданных, определяется текущий сектор У^ нахождения вектора потокосцепления статора и производится выбор управляющего воздействия (коммутация силовых ключей с целью ориентирования вектора напряжения статора) на основании предопределенной табл. 1.

Таблица 1

Увеличение Уменьшение

Потокосцепление статора Ук,Ук+ьУк-1 Ук+2»Ук-2>Ук+3

Электромагнитный момент Ук+ьУк+2 Уы,Ук.2

Данная структура электропривода с прямым управлением моментом является базовой и требует уточнения и дальнейшего анализа. Одним из существенных недостатков данной структуры является невозможность точного регулирования частоты вращения, что требует введения систем оценки текущей частоты вращения. В широко проработанных на данный момент системах векторного управления используются принципы косвенной оценки и бездатчикового регулирования частоты вращения асинхронного двигателя. При этом применяется ряд систем оценки текущей частоты вращения вала двигателя, отличающихся по математическому описанию, сложности практической реализации и точности оценки. Рассмотрены две основные системы оценки частоты вращения вала двигателя без использования механических датчиков (скорости, положения или ускорения):.

разомкнутая система (рис. 2) и адаптивная система с настраиваемой моделью (рис. 3).

ива

-

->[яГр

—¡Т/ил |-Ц~7~]->| 1Л"г

ФгЧ

чжк

I 5Я

1.г/1.т }—>{ I [

Фгч

») ^ |—} (Ш

Рис. 2. Структурная схема разомкнутой системы оценки скорости

Рис. 3. Адаптивная система с настраиваемой моделью Основная модель адаптивной системы описывается выражением

Настраиваемая модель:

¥га = (Ьт18а -Уш- ®гТгМ/'гр ) . ¥гр = (Ьт15р - \|/гр - ©ЛУ» ).

Механизм адаптации описывается следующим выражением:

К.

<*>'ге = (Кр ) •

(3)

(4)

(5)

(6)

Данные системы хорошо зарекомендовали себя в составе электроприводов переменного тока с векторным управлением и целесообразно рассмотрение возможности их применения в электроприводах с прямым управлением моментом.

В третьей главе представлена модель и проведено исследование цифрового бездатчикового электропривода с прямым управлением моментом, в том числе:

1. Приведена модель объекта управления - асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, используемая в дальнейших исследованиях метода ПУМ. Упрощенный учет нелинейности кривой намагничивания в относительных единицах позволил повысить точность модели в динамических режимах на 8 %.

2. Исследована базовая модель электропривода (с регулированием электромагнитного момента). Произведена численная оценка максимального быстродействия ЭП с ПУМ. Скорость отработки задания по моменту от нуля до номинального значения составляет 0,004 с, а время реакции на изменение момента во время работы крайне мало и составляет 0,0008 с. В то же время неравномерность формирования момента высока и в ряде случаев может составлять до 18 %, среднее значение момента соответствует заданному. Точность поддержания потокосцепления статора составляет 2 %.

3. Проанализировано влияние изменения активного сопротивления статора на точность формирования электромагнитного момента и потокосцепления статора. При изменении активного сопротивления статора (ошибка 50 %) наиболее существенному искажению подвергается отработка управления модулем потокосцепления, его значение является заниженным на 20 %, уровень формируемого момента ниже заданного значений на 15 %. Корректное введение информации о значении сопротивления статора обеспечивает повышенную точность формирования электромагнитного момента 15 % и потокосцепления 0,8 %. В целом система работоспособна и обладает свойством малой восприимчивости к изменению сопротивления в пределах (-30 ...+5) % от первоначального значения.

4. Промоделировано влияние существенных особенностей микропроцессорной реализации системы управления на характеристики электропривода. При анализе влияния АЦП микропроцессорной системы управления отмечено, что при наличии фазовой задержки измерения токов система работоспособна до значения задержки I ~ 300 мкс. При этом точность поддержания модуля потокосцепления сохраняется, однако неравномерность момента повышается до 45 %. Рассмотрено влияние неточного измерения амплитуды токов статора. Как следует из результатов моделирования, отличающиеся коэффициенты передачи каналов АЦП (с несоответствием амплитуд 10 %) приводят к искажению формируемого потокосцепления АД на 7 %, пульсаций момента на 35%.

5. Расчеты в микропроцессорных системах с фиксированной точкой характеризуются ограничением разрядной сетки, и моделирование электропривода с ПУМ при различных уровнях ограничения внутренних переменных показало, что наиболее критичным местом программы расчета является расчет потокосцеплений статора, когда переполнение разрядной сетки результата на несколько единиц младшего разряда приводит к существенному искажению формы тока, модуля потокосцепления и электромагнитного момента. Таким образом, учет особенностей микропроцессорной реализации вносит существенные изменения в характер статических и динамических процессов электропривода.

6. Исследование работы систем оценки частоты вращения (рис. 4) показывает преимущество адаптивной с настраиваемой моделью системы оценки частоты вращения, не требующей фильтрации сигнала и обладающей высокой точностью: ошибка оценки скорости в динамическом режиме составляет 0,5 рад/с, в статическом 0,02 рад/с. Адаптивная модель менее чувствительна к изменению параметров электродвигателя, наименьшее влияние оказывает изменение (или неточный ввод в систему управления) значения активного сопротивления статора, но проявляется как в статическом, так и в динамическом режиме, внося знакопеременную погрешность (ошибка оценки составляет ± 9 % при изменении сопротивления на 5 % от известного значения), что затрудняет ее коррекцию. Неточность знания активного сопротивления ротора вносит погрешность в статическом режиме, неточность знания индуктивности статора вносит существенную погрешность в динамическом режиме.

1

ill....)

-Rett

—— €«mwt# tpt*4

j......UJ.UJ.

s »

e

»' 60

+4

felt

i ! i !

! . i i ! i

002 ОМ ОСЕ 00

912 0 14 0.16 a 18 02

0 002 0.04 0.06 СКВ 0.1 0.12 014 0.16 0.18 0.2

Рис. 4. Графики результатов оценки скорости разомкнутой системой (слева) и адаптивной системой с настраиваемой моделью (справа)

Структурная схема бесконтактного электропривода с прямым управлением моментом и регулированием частоты вращения, включающей в себя адаптивную с настраиваемой моделью систему оценки скорости, приведена на рис. 5.

Рис.5. Схема бездатчикового асинхронного электропривода с ПУМ

7. Учет проанализированных существенных особенностей цифровой системы управления и системы бездатчиковой оценки частоты вращения позволил провести комплексное исследование статических и динамических характеристик электропривода с прямым управлением моментом и регулированием частоты вращения. На рис. 6, 7, и 8 приведены графики переходных процессов в электроприводе при разгоне с формированием двукратного электромагнитного момента М = 2МН:

- погрешность стабилизации частоты вращения составляет ±0,9 %;

- преимуществом электропривода является высокая точность формирования заданного электромагнитного момента под нагрузкой (± 2,5 %) и высокая точность и стабильность поддержания заданного значения модуля потокосцепления (± 0,7 %);

электропривод позволяет управлять Процессом разгона, обеспечивая равномерное ускорение;

электропривод обладает высокой максимальной полосой пропускания по скорости, которая составляет 25 Гц при уровне входного воздействия А = ©н с двукратным превышением тока двигателя.

Рис. 6. График частоты вращения при пуске

I ! ! ' i11 г T

¡ : Í 1 í 1 ш

i i ! ! í Щп

¡ ; 1 ! ! j

i | i i i i

i i ! ! i i !

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 . 0.3 0.35 0.4 t. с

Рис. 7. График электромагнитного момента при пуске

Рис. 8. График модуля потокосцепления статора

В целом моделирование бездатчикового электропривода с ПУМ с учетом уточнения модели электрической машины, цифровой реализации управляющей системы, применение адаптивного с настраиваемой моделью принципа оценки частоты вращения для замыкания по контуру скорости показало хорошие динамические и статические характеристики электропривода, подтвердив основные преимущества электроприводов с ПУМ. Полученные качественные и количественные показатели работы электропривода позволили сделать заключение о перспективности применения данного типа электроприводов в промышленности.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальной проверки точности применяемой модели в режиме вращения вектора напряжения статора Ук+1. Для экспериментальной проверки изготовлена микропроцессорная система управления АД на основе микроконтроллера АТте§а 168, шестиканального драйвера Ш2130, высоковольтных МОББЕТ-транзисторов и линейных датчиков тока Ш2175.

Экспериментальная проверка показывает хорошее совпадение результатов эксперимента и моделирования, точность расчета:

- по значению частоты вращения составляет 5 %;

- по времени переходного процесса по частоте вращения составляет 6 %;

- по мгновенному значению токов статора составляет 21 %;

- по средней амплитуде токов статора составляет 8 %.

Графики переходного процесса по скорости приведены на рис. 9.

Изложены рекомендации по промышленной реализации динамичного асинхронного электропривода с прямым управлением моментом, структурная схема алгоритма для микропроцессорной ' реализации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ научной и научно-технической литературы, на основании которого выявлена целесообразность уточнения модели электропривода с прямым управлением моментом путем учета нелинейности кривой намагничивания АД, особенностей микропроцессорной реализации системы управления, замыкания электропривода по оцениваемой частоте вращения.

2. Получены результаты исследования погрешностей формирования электромагнитного момента и модуля потокосцепления статора, создаваемых дискретностью переменных системы управления, влиянием аналого-цифрового преобразования и разрядности переменных.

3. Проанализирована работа двух систем косвенной оценки частоты вращения ротора, выбранных на основании проведенного обзора. На основании моделирования показаны преимущества адаптивной системы с настраиваемой моделью: ошибка оценки скорости в динамическом режиме составляет 0,5 рад/с, в статическом 0,02 рад/с.

4. Исследовано влияние стохастического изменения параметров электрической машины на работу электропривода с прямым управлением моментом и на точность оценки частоты вращения, показана работоспособность электропривода в широких пределах изменения активного сопротивления статора (-30...+5) %.

5. Проведено исследование статических и динамических характеристик цифрового электропривода с прямым управлением моментом, замкнутого по скорости. Основные характеристики: погрешность стабилизации частоты вращения составляет ± 0,9 %; точность формирования

заданного электромагнитного момента под нагрузкой (± 2,5 %), точность поддержания заданного значения модуля потокосцепления (± 0,7 %), максимальная полоса пропускания по скорости составляет 25 Гц при уровне входного воздействия А = сон с двукратным превышением тока двигателя.

6. Экспериментально подтверждена достоверность модели, разработаны рекомендации по практическому внедрению результатов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных в ВАК РФ

1. Старокожев А.И. Моделирование и исследование регулируемого методом прямого управления моментом бездатчикового электропривода переменного тока на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором /А.И. Старокожев, А.И. Шиянов/ Системы управления и информационные технологии. 2006. №3.1(25). С. 195-198.

Статьи и материалы конференций

2. Старокожев А.И. Модель асинхронного двигателя в приложении БйпиНпк пакета МаИ,аЬ /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж, 2002. С. 20.

3. Старокожев А.И. Асинхронный двигатель в пакете МаЙЬаЬ /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С. 15-22.

4. Старокожев А.И. К вопросу моделирования асинхронного двигателя /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж, 2003. С. 86-90.

5. Старокожев А.И. Модель системы векторного управления асинхронным двигателем /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Вычислительные машины, автоматика и робототехника: материалы науч.-техн. конф. студентов и молодых ученых. Воронеж, 2003. С. 73-80.

6. Современный уровень и перспективы применения нейросетевых технологий в технике специального назначения /А.И.Старокожев, Э.Г.Кузнецов, К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 31-35.

7. Старокожев А.И. Цифровые преобразователи угол-код как составляющая многофункциональных механотронных модулей /А.И.Старокожев, К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга// Промышленная информатика:

межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 63-67.

8. Анализ методов эффективного регулирования электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока /К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга, А.И.Старокожев, ВЛ.Бурковский// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 112-115.

9. Старокожев А.И. Микропроцессорная элементная база электроприводов специального назначения /А.И.Старокожев,А.ВЛесных, А.С.Гончаров// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 129-133.

10. Оптимизация информационного канала главной обратной связи БДПТ /А.И.Старокожев .А.С.Гончаров, О.А.Дмитриев, А.И.Шиянов// Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2005: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж, 2005.

11. Оптимизация характеристик БДПТ /А.И.Старокожев, С.М.Миронов, А.И.Шиянов, О.А.Дмитриев// Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2005: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж, 2005. С. 69.

12. Аналитические и практические пути компоновки электронного блока многофункционального электропривода /Э.Г.Кузнецов, А.И.Старокожев, В.В.Романов, О.А.Дмитриев// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2С ~

Подписано в печать 17.11.2006 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 85 экз. Заказ №

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

С. 58.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР.

1.1 Состояние исследований и разработок в области регулируемого асинхронного электропривода.

1.2 Состояние исследований метода прямого управления моментом.

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИ.

2.1 Выбор математического описания модели асинхронного двигателя.

2.2 Матемаiическое описание асинхронного электродвигателя.

2.3 Математическая модель метода прямого управления моментом.

2.4 Матема i ическое описание системы оценки частоты вращения.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

3.1 Критерии качества электропривода с прямым управлением моментом

3.2 Моделирование асинхронного двигателя.

3.3 Базовая модель асинхронного электропривода с реализацией метода прямого управления моментом.

3.4 Особенности измерения напряжения, оценки потокосцепления и момента.

3.5 Анализ особенностей цифровой реализации системы прямого управления моментом.

3.6 Модель системы оценки частоты вращения ротора.

3.7 Исследование электропривода с ПУМ с адаптивной оценкой частоты вращения.

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ.

4.1 Проведение и анализ эксперимента.

4.2 Рекомендации по практической реализации асинхронного электропривода с прямым управлением моментом.

Актуальность темы

В настоящее время весьма актуальными являются вопросы внедрения управляемых асинхронных электроприводов на промышленных объектах. Во многом это связано с необходимостью обеспечения сложных требований технологического процесса, а также с развиваемой в России и за рубежом концепцией энергосбережения в промышленной и муниципальной сфере. Так, в июне 2003 г. в г. Вернигерод (Германия) был проведен симпозиум группы VEM по разработке и исследованиям в области приводной техники и энергосбережения [18]. Отмечено, что имеется реальная возможность снижения на 30% потребления электроэнергии при эксплуатации электроприводов.

В России существует множество примеров отечественных инжиниринговых организаций, проводящих модернизацию промышленных объектов, и основное внимание в автоматизации технологических процессов и энергосбережении уделяющих регулированию частоты вращения применяемых асинхронных электродвигателей (АД) посредством частотного регулирования.

Кроме того, общий рост промышленного производства вызывает рост реализации приводной техники. Так по данным [2] в 2000 году относительно 1999 года производство и сбыт электроприводов возросло на 6 %. При этом сбыт 3-фазных электродвигателей переменного тока существенно опережает рост двигателей постоянного тока (9,2 % процента против 5 % соответственно). Показательна 1енденция технически развитых европейских стран: опрос среди фирм в пищевой промышленности и в промышленности по производству напитков в Германии показал, что 64,4% опрошенных фирм практически ежемесячно вкладывают средства в новые электропривода [16]. По мнению специалистов, в 2008 г. потребность в приводах в Германии в указанных отраслях оценивается в 238,3 млн. долларов. По оценке специалистов [17], оборот интеллектуальных приводов, в которых сочетаются две функции - привода и управления, возрастет с 335,4 млн. долларов в 2002 г до 552,2 млн. долларов в 2009 г. или количественно со 118 100 до 200 000 штук.

Обеспечение требуемых параметров современного технологического процесса достигается с помощью регулирования частоты вращения приводных двигателей с высокой статической и динамической точностью. Высокодинамичное управление по заданному алгоритму в функции параметра технологических датчиков требует реализации быстродействующего управления электромагнитным моментом асинхронного двигателя и широко востребовано в приводах конвейеров, транспортеров, дозаторов, подъемных механизмов и робот отехнических комплексов.

Особенное внимание в общемировой и российской практике получает вопрос эффективного управления уже действующими асинхронными электродвигателями. При этом преобразователь должен работать с двигателями различных серий и производителей, обеспечивая устойчивость и качество регулирования при большом разбросе параметров. Преобразователь должен обладать робаст-ностью, возможностью ввода в эксплуатацию при минимуме известных параметров двигателя и способностью идентифицировать эти параметры, работать при стохастическом изменении параметров во времени, например температурном изменении активного сопротивления статора электродвигателя. Это определяет актуальность исследовательских работ в направлении разработки электроприводов на базе стандартных асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения с короткозамкнутым ротором.

Работа выполнена в рамках НИР ВГТУ по госбюджетной теме № ГБ04.09 «Исследование и разработка методов проектирования средств автоматизации и роботизации технологических процессов».

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является исследование модели цифрового быстродействующего бездатчикового асинхронного электропривода с прямым управлением моментом и регулированием частоты вращения и анализ влияния системы оценки скорости и цифровой реализации системы управления на характеристики электропривода. Для ее решения были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Проведен аналитический обзор текущего состояния и тенденций развития способов управления АД и, в частности, способа прямого управления моментом АД, уточнена классификация современных способов прямого управления моментом. Выявлены результаты проводимых исследований в области прямого управления моментом и актуальные в настоящий момент вопросы.

2. Выделены наиболее существенные для моделирования электропривода с прямым управлением моментом на базе АД аспекты теории обобщенной электрической машины, как оптимальной для компьютерного моделирования и исследования автоматизированного электропривода с прямым управлением моментом. Выявлены особенности объекта управления и их влияние на ожидаемые результаты моделирования. Аргументирован выбор на основании аналитического обзора и рассмотрены системы бездатчиковой оценки частоты вращения ротора в асинхронном электроприводе.

3. Разработана и исследована модель бездатчикового асинхронного электропривода с прямым управлением моментом с учетом дискретности по времени расчета управляющего воздействия, соответствующей периоду расчета управляющего воздействия в реальной микропроцессорной системе и дискретности по уровню сигналов, ограниченности внутренних интерполяционных ресурсов.

4. Разработана и исследована модель электропривода с прямым управлением моментом, включающая в себя адаптивную с настраиваемой моделью систему оценки частоты вращения ротора.

5. Исследовано влияние изменения параметров электрической машины на характеристики электропривода с прямым управлением моментом в режимах регулирования электромагнитного момента и частоты вращения ротора.

6. Экспериментально подтверждена достоверность модели. Разработаны рекомендации но практическому внедрению результатов.

Методы исследования

В работе применены методы теории электропривода, теории электрических машин, теории автоматического управления, синтеза цифровых систем управления, системного анализа, математического моделирования.

Научная новизна

В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

1. Разработана оригинальная математическая модель асинхронного электропривода с прямым управлением моментом, учитывающая особенности как электрической машины, так и цифровой системы управления с адаптивной настраиваемой моделью замыкания контура скорости.

2. Исследовано влияние особенностей микропроцессорной реализации системы управления электропривода с прямым управлением моментом на работоспособность и показатели работы электропривода.

3. Получены качественные и количественные результаты исследования работы электропривода с прямым управлением моментом, замкнутого по значению частоты вращения, получаемой путем оценки с применением адаптивной системы с настраиваемой моделью на основании вычисления потокосцепления рассеяния ротора.

4. Проведен анализ влияния изменения параметров электрической машины на характеристики электропривода с прямым управлением моментом. Определены допустимые границы изменения параметров, необходимая точность их определения при работе электропривода.

Практическая значимость работы

Практическую значимость диссертационной работы составляют:

- Уточненная классификация современных способов управления асинхронного электропривода в части структур системы управления электропривода с прямым управлением моментом.

- Разработанная модель высоко динамичного цифрового бездатчикового электропривода с адаптивной оценкой значения частоты вращения, которая может найти применение в проектных и научно-исследовательских институтах, а также в учебном процессе вузов по специальностям: «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», «Робото-технические системы», «Электрические машины».

- Разработанные рекомендации по организации системы управления и настройке электроприводов с прямым управлением моментом.

Предложенные модели и программные средства могут быть использованы при системном проектировании электроприводов данного типа в рамках процедур принятия решений проектного типа.

Полученные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс дисциплин «Моделирование технических систем», «Исполнительные системы роботов» для студентов робототех-нических специальностей ВГТУ.

Апробация результатов работ

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж, 2002 г.), 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» (Воронеж, 2005), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 2004-2006).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 12 научных работах, в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложено: в [1, 2, 3, ,4] - обзор и уточнение модели асинхронного электропривода в пакете MatLab; в [5, 8] - обзор современного состояния исследований в области перспективных систем управления; в [6, 9] - модель преобразователя с учетом дискретности сигналов; в [7, 10] -анализ характеристик электропривода; в [11] - организующие аспекты формирования электронного блока многофункционального электропривода.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 138 страниц основного текста, 70 рисунков, 10 таблиц. Список литературы включает 136 наименований.

5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный асинхронный электропривод представляет собой сложное электротехническое устройство, вобравшее в себя новейшие достижения в теории управления и практике создания микропроцессоров, силовых полупроводниковых приборов, защиты от помех, программных наработок в области управления и интерфейсов, а также создания надежных и высокоэффективных электродвигателей.

В рамках данной диссертации показано, что исследования в области создания динамичных асинхронных электроприводов с функцией регулирования момента крайне важны для промышленности. На основании проведенного обзора и анализа отобранного материала отмечено, что моделирование динамичных регулируемых асинхронных электроприводов является актуальной научной и практической задачей.

В настоящее время растет объем исследований перспективных систем прямого управления моментом асинхронного электропривода, существуют примеры промышленного внедрения электроприводов на базе ПУМ, однако, как показал анализ существующих публикаций и проводимых исследований российских и зарубежных специалистов, в практике исследования электроприводов с ПУМ недостаточно проработаны вопросы комплексного моделирования асинхронного электропривода с ПУМ, учитывающего особенности электрической машины, цифровой реализации системы управления и бездатчиковой оценки потокосцепления рассеяния статора, электромагнитного момента и частоты вращения ротора. Соответствующие модели и результаты их исследования в литературе не приводятся, чем вызывает актуальность исследований в данном направлении.

В ходе работы над диссертацией выделены основные уравнения теории обобщенной электрической машины, существенные для моделирования асинхронного электропривода с ПУМ, раскрыт физический смысл метода ПУМ, приведены существенные уравнения, описывающие характер процессов в электроприводе с ПУМ. Отмечены принципиальные преимущества и недостатки метода прямого управления моментом, выделена необходимость исследования модели в функции управления как электромагнитным моментом, так и управления частотой вращения. Представлена структурная схема управления моментом электродвигателя, в которой отмечены пути уточнения модели в части учета микропроцессорной реализации системы управления ПУМ.

В рамках диссертации выбраны и рассмотрены две основные системы оценки частоты вращения вала двигателя без использования механических датчиков (скорости, положения или ускорения): разомкнутая система и адаптивная система с настраиваемой моделью. Отмечено, что данные системы хорошо зарекомендовали себя в составе электроприводов переменного тока с векторным управлением моментом. Приведено математическое описание систем, в структуре адаптивной системы применены основная и настраиваемая модели, позволяющие оценить частоту вращения ротора на основании данных о проекциях пространственного вектора потокосцепления ротора.

Научную новизну представляет рассмотрение адаптивной модели оценки частоты вращения ротора в структуре электропривода с ПУМ в ключе комплексного моделирования бездатчикового динамичного электропривода с целью определения соответствия привода основными критериями оценки качества: для разомкнутого электропривода с ПУМ являются качественные показатели формируемого электромагнитного момента, динамические и статические. Для замкнутого по косвенно оцениваемому значению скорости электроприводу также существенное значение имеют статическая и динамическая значения скорости.

Приведена и отлажена модель объекта управления - асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, используемая в дальнейших исследованиях метода ПУМ, приведены параметры модели. Упрощенный учет нелинейности кривой намагничивания и эффекта вытеснения тока ротора позволяет повысить точность модели в динамических режимах на 8 %.

Новым является применение уточненной модели АД при исследовании комплексной бездатчикового электропривода с ПУМ.

При оценке свойств невосприимчивости электропривода к неточному знанию параметров электродвигателя получен ряд качественных и количественных результатов. При неточном знании активного сопротивления статора (ошибка 50 %) наиболее существенному искажению подвергается отработка управления модулем потокосцепления, его значение является заниженным на 20 %, уровень формируемого момента ниже заданного значений на 15 %. Корректное введение информации о значении сопротивления статора обеспечивает повышенную точность формирования электромагнитного момента 15 % и потокосцепления 0,8 %. В целом система работоспособна и обладает свойством малой восприимчивости к изменению сопротивления в пределах (-30 .+5) % о г действительного значения. При наличии фазовой задержки измерения токов, система работоспособна. Точность поддержания модуля потокосцепления сохраняется, неравномерность момента повышается до 45 %. Уровень задержки 300 мкс сопровождается недопустимо высокими колебаниями развиваемого электромагнитного момента АД. Как следует из результатов моделирования, отличающиеся коэффициенты передачи каналов АЦП (с несоответствием амплитуд 10 %) приводят к искажению формируемого потокосцепления АД на 7 %, повышению пульсаций момента на 35 %.

Исследование влияния ограничений микропроцессорной реализации показало, что в работе системы при различных уровнях ограничения внутренних программных переменных наиболее неустойчивым местом программы расчета управляющего воздействия является расчет потокосцеплений статора, когда переполнение разрядной сетки результата на несколько единиц младшего разряда приводит к существенному искажению формы тока, модуля потокосцепления и электромагнитного момента.

При табличном задании функции целесообразным является применение таблицы с числом точек 256 и более. Меньшее значение опорных точек вызывает неточность поддержания модуля потокосцепления статора на заданном уровне.

Новым в данном разделе является анализ переходных процессов в электроприводе с учетом специфики цифровых систем применительно к электроприводу с ПУМ и получением количественных оценок, что ранее не проводилось.

В целом отмечено, что учет особенностей цифровой реализации системы управления вносит существенные изменения в характер переходных процессов в электроприводе с ПУМ и дальнейшие исследования электропривода с ПУМ проводились с учетом отмеченных особенностей.

Применительно к задаче оценки текущего значения частоты вращения ротора отмечено, что адаптивная модель менее чувствительна к неопределенности параметров электродвигателя, наименьшее влияние оказывает неточность знания активного сопротивления статора, но проявляется как в статическом, так и в динамическом режиме, внося знакопеременную погрешность, что затрудняет ее коррекцию. Неточность знания активного сопротивления ротора вносит погрешность в статическом режиме, неточность знания индуктивности статора главным образом вносит существенную погрешность в динамическом режиме.

Исследование созданной комплексной адаптивной модели бездатчикового цифрового асинхронного электропривода с ПУМ позволило выявить высокие динамические и статические показатели электропривода: малую погрешность адаптивной цифровой оценки частоты вращения в статическом режиме и динамическом режиме, высокий максимальный момент электропривода, малое время переходных процессов по моменту и скорости и высокую точность и стабильность поддержания заданного значения модуля потокосцепления. Также получены примеры эффективной работы электропривода в режимах ускорений с максимально допустимым моментом по критерию допустимого тока и требованию технологического процесса, обладает широкой полосой пропускания по скорости и по моменту.

В целом моделирование бездатчикового электропривода с ПУМ с учетом специфики электрической машины, цифровой реализации управляющей системы, применение адаптивного с настраиваемой моделью принципа оценки частоты вращения для замыкания по контуру скорости показало высокие динамические и статические характеристики электропривода, подтвердив основные преимущества электроприводов с ПУМ.

Полученные качественные и количественные показатели работы электропривода позволили сделать заключение о перспективности применения данного типа электроприводов в промышленности. Экспериментальная проверка примененных решений при моделировании подтвердила их адекватность.

1. Direktantriebstechnik oder Getriebeuntersetzung Hopper F. VD1.Z: Integr. Prod. 2000 142, №6, P. 68-71

2. Zur Lage der electrischen Antriebstechnik VDI-Z: Integr. Prod. 2000 142, № 6, P. 8, 10-11

3. Андрющенко О.А., Шевченко С.Б. Моделирование асинхронного электропривода при произвольной форме питающего напряжения. Тр. Одес. политех, ун-та. 2000, № 3, Р. 86-90

4. Система векторного управления скоростью асинхронного электропривода: Пат.2158055 Россия, МПК7 Н 02 Р 21/00. Ульянов, гос. техн. ун-т, Иванов В.М №98110426/09

5. Пивняк Г.Г., Бешта А.С. Идентификация динамических параметров электроприводов.// Электричество. 2002, №11, с. 29-31

6. Speed estimation of en induction motor drive using an optimized extended Kalman filter/ Shi K.L., Cnan T.F., Wong U.K., Ho S.L. IEEE Trans. Ind. Election. 2002. 49, № 1, P. 124-133

7. Волков A.B. Потери мощности асинхронного двигателя в частотно-управляемых электроприводах с широтно-импульсной модуляцией.// Электротехника. 2002, № 8, с.2-9

8. Попов А.Н., Васильев С.А. Об основах векторного управления асинхронным двигателем. // Приборы и системы: Упр.,контроль, диагност. 2002, № 7, с. 23-27

9. Поздеев Д.А., Хрещатая С.А. Математическое исследование структуры без-датчикового частотно-токового асинхронного электропривода с векторным управлением// Электротехника. 2002, № 9, с.37-43

10. Пересада С.М., Ковбаса С.Н. Обобщенный алгоритм прямого векторного управления асинхронным двигателем // Техн. электродинам.2002, № 4, с. 17-22

11. Адрианов М.В., Радионов Р.В. Особенности энергопотребления комплектных приводов на базе преобразователей частоты с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором // Электротехника. 2002, № 11, с. 6-10

12. Попов А.Н., Сайфутдинов В.Б. Оптимальный разгон асинхронного электропривода с постоянным ускорением при частотном управлении двигателем. // Электро: электроэнерг., электротехн., пром-ть. 2002, № 5, с. 14-18

13. Broun John Phillip. Variable-speed solutions. Air cond., Hear and Refrig. News.2003. 219, № 4 P. 10,12

14. Chen Shuo, Tsuji Mineo, Yamada Eiji. Zhohgguo dianji gongcheng xuebao = Proc. Chin. Soc. Elec. Eng. 2003. 23, №2, P. 88-92

15. Wang Xiaodong, Shi Haifeng. Diangong Jishi xuebao=Trans. China Electrotech. Soc. 2003. 18, № 1, P.27-32

16. Nachfrag aus Nahrangsmittel- und Getrankeindustrie belept Aufschwung bei Electroantrieben. Elec. Masch. 2002. 81, № 12, P. 9-10

17. Servoantriebe immer mehr im Kommen. Elek. Mash. 2003. 82, № 7-8, P. 15-16

18. Energieeffiziente Antriebsosungen. Elek. Mash. 2003. 82, № 7-8, P. 18-23

19. Flying capacitor multilevel inverters and DTC motor drive applications. Escalante Miguel F., Vannier Jean Claude, Arzande Amir. IEEE Trans. Ind. Electron. 2002. 49, №4, P. 809-815

20. Wang Ping, Li Bin, Huang Ruixiang, Li Guidan. Diangong jishu xuebao=Trans. China Electrotech. Soc. 2003. 18, № 2, P.5-8

21. Li Jianfei, Yin Quan, Wan Shuyun. Diangong jishu xuebao. Trans. China Electrotech. Soc. 2002, 17, № 5, P. 40-44

22. A torque observer for asynchronous machines. Beckert Urich. Electrotechn. I electron. 2000. 19, № 1, P.9-37

23. He Li-qin. Dianli zidonghua shebei=Elec. power Autom.Equip. 2003. 23, № 4, P.28-30

24. Song Chang-lin, Tang Pu-hua, Li Zhi. Tuedao xuebao=J. China Railway Soc.2004. 26, № 1, P.49-53.

25. Badania symulacyjne ukfadu napedowego z sinikiem asynchronicznum sterowanum metoda DTC. Gardecki Arcadiusz, Macek-Kaminska Krustyna Prz.electrotechn. 2003. 79, №2, P.91-93

26. A dead-beat type digital controller for direct torque control of an induction motor. Lee Joon-Hui, Kim Chang-Gyun, Youn Myung-Joon. IEEE Trans. Power Electron. 2002. 17, №5, P. 739-746

27. Jiang Yi, Zhu Ling, Shen Zhong-tao. Huabei dianli daxue xuebao=J.N. China Elec. Power Univ. 2003. 30, № 1, P. 10-13

28. Старокожев А.И., Фролов Ю.М. Модель системы бездатчикового векторного управления. Труды Региональной научно-технической конференции «Системы и элеменш роботизированных комплексов», Воронеж 24-25 апр., 2003. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2003, с. 107-113

29. Sliding-mode torque and flux controlof an induction machine. Chen. F., Dunni-gan V. W. IEE Proc. Elec. Power Appl. 2003. 150 № 2, P. 227 236

30. Моментный асинхронный электропривод. Пат. 2192705 Россия, МПК7 Н 02 р 5/28. Казан. ГТУ, Афанасьев А.Ю., Беннеран И.Т. №2000127638/09, Заявл. 02.11.2000; опубл. 10.11.2002

31. Universal structure of direct torque control for AC motor drives. Swierczynski Dariusz, Zelechowski Marcin. Prz. electrotechn. 2004. 80, № 5, P. 489-492

32. Presentation of a control law for IM drive based on the dynamic reconfiguration of DTC algorithm and a SVM-DTC algorithm. Monmasson E., Louis J.P. Math, and

33. Comput. Simul. 2003. 63, № 3-5, P. 321-333

34. Direct torque control of sensorless induction motor drives. A sliding-mode approach. Lascu Cristian, Boldea Ion, Blaabjerg Frede. IEEE Trans. Ind. Appl. 2004. № 2, P. 582-590

35. Combining the principles of sliding mode, direct torque control and space-vector modulation in a high-perfomence sensorless AC drive. Lascu Cristian, Trzynadlowski Andrzej M.IEEE Trans. Ind. Appl. 2004. 40, № 1, P. 170-177,

36. Wang Huangang, Xu Wen-li, Li Jian, Yang Geng. Zhonguo dianji gongcheng xuebao=Proc. Chin. Soc. Elec. Eng. 2004. 24,№ 1, P. 107-111

37. Shyu Kuo-Kai, Shang Li-Jen, Chen Hwang-Zhi, Jwo Ко-Wen. Flux compensated direct torque control of induction motor drives for low speed operation. IEEE Trans. Power Electron. 2004.19. № 6, P. 1608-1613

38. Direct torque control of PWM inverter-fed AC motors. A survey. Buja Giuseppe S. IEEE Trans. Ind. Electron.2004.51, № 4, P. 744 757

39. Rodriguez J., Pontt J., Silva C., Huerta R., Miranda H. Simple direct torque control of induction machine using space vector modulation. Electron. Lett. 2004. 40, № 7, P. 412-413

40. Lascu Cristian, Boldea Ion, Blaabjerg Frede. Variable-structure direct torque control a class of fast and robust controllers for induction machine drives. IEEE Trans.1.d. Electron. 2004. 51, № 4, P.785 792

41. Casadei Domenico, Sera Giovanni, Tany Angelo. Steady-state and transient performance evaluation of a DTC scheme in the low speed range. IEEE Trans. Power Electron. 2001.16, № 6, P. 846-851

42. Poddar Gautam, Rangahattan V.T. Direct torque and frequency control of double-inverter-fed slip ring induction motor drive. IEEE Trans. Ind. Electron. 2004. 51, № 6, P.1329 1337

43. Casadei Domenico, Profumo Francesco, Serra Giovanni, Tany Angelo. FOC and DTC: two viable schemes for induction motors torque control. IEEE Trans. Power Electron. 2002. 17, № 5, P. 779 787

44. Lu Wei-ji, Liu Lu-yuan. Zhongguo dianji gongcheng xuebao=Proc. Chin. Soc. Elec. Eng. 2004. 24, № 4, P. 116-119

45. Lee Kuo-Beun, Song Joong-Ho, Choy Ick, Yoo Ji-Yoon. Improvement of low-speed operation performance of DTC for three-level inverter-fed induction motors. IEEE Trans. Ind. Electron. 2001. 48, № 5, P. 1006 1014

46. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатом-издат, 1985. -560 е., ил.

47. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. JL: Энергоатомиздат, 1987

48. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientiening die Grundlage fur die TRANSVECTOR Regelung von Asynchronmaschienen. //Siemens-Zeitschrift. -1971.-45.-P.757.

49. Minh Ta-Cao, Hoahg Le-Huy. Rotor Resistance Estimation Using Fuzzy Logic for Hight Perfomance Induction Motor Drives//In Proc. IECON '98. Germany, Sept., 1998.- 1998.- P.303-308.

50. L. F. A. Pereira, J. F. Haffner, E. M. Hemerly, H. A. Grundling. A Simulation Framework for Flux Estimation and Vector Control of Induction Machines//In Proc. IECON'98.- 1998. -P. 1587- 1591.

51. Krzeminski Z. Application of Observer System to Nonlinearly Controlled Induction Motor Fed by Voltage Source Inverter//In Proc. IECON '94. Italy, Bologna. Sept., 1994.- 1994.-V.l -P.311-315.

52. Z. Janda, M. Jankovic1, J. Bebic', S. Vukosavich', V. Vuckovich'. The Realization of a Novel Speed-Sensorless Induction Motor Drive // In Proc. IECON '94. 1994. -V.3. - P.1621- 1626.

53. В. Г. Бичай, Д. M. Пиза, Е. Е. Потапенко, Е. М. Потапенко Состояние, тенденции и проблемы в области методов управления асинхронными двигателями "Радюелектрошка, шформатика, управлшня" № 1, 2001

54. R. Marino, S. Peresada, P. Tomei. On-Line Rotor Resistance Estimation for Induction Motors//In Proc. IECON '94. 1994. - V.3. - P. 2137-2142.

55. C. Attaianese, A. Damiano, G. Gatto, I. Marongiu, A. Perfetto. Induction Motor Drive Parameters Identification//IEEE Trans, on Power Electronics. 1998. - V.13, №6. -P.l 112-1121.

56. Аттаианесе Ч., Дамиано А., Марониу И., Перфетто А. Управление асинхронным двигателем с адаптацией с изменяющейся электромагнитной постоянной времени ротора // Электротехника. 1996. - №7. - С.29-31.

57. G. Franceschini, A. Piazzi, С. Tassoni. A Genetic Algorithm Approach to Design Flux Observer for Induction Servo Motors/ /In Proc. IECON '94. 1994. - V.3. -P.2132-2136

58. P. Marino, M. Milano and F. Vasca. Linear Quadratic State Feedback and Robust Neural Network Estimator for Field-Oriented- Controlled Induction Motors//IEEE Trans, on Indust. Electron. 1999. - V.46, №1. - P.l50-161.

59. Lei Wang, Guo-xing Zhou, Yun-shi Xiao, Qi-di Wu. Hopfield Neural Network Based Identification and Control of Induction Motor Drive System // In Proc. of the 14th IF AC World Congr., 1999. 1999. - Paper № I - 3b - 03 - 4.

60. In Proc. IECON '94. 1994. - V.3. - P.2132-2136. 40. Т. C. Chen, C. Y. Liaw. Design of a Neural Fuzzy Controller for Induction Motor Speed Control//In Proc. IECON '94. - 1994. - V.l. - P.611-616.

61. С. J. Lopez-Toribio, R. J. Patton, S. Daley. Supervisory Takagi- Sugeno Fuzzy Fault-Tolerant Control of a Rail Traction Sytem / / In Proc. of the 14th IF AC World Congr, 1999. 1999. - Paper № P - 7e - 03 - 4.

62. Xi Fu, Ying Li, Xiuhua Li. The Self-Adaptive SMVS-F Control System for Induction Motor // In Proc. of the 14th IF AC World Congr., 1999. 1999. - Paper № I -3b-01 -04.

63. Краснова С. А., Уткин В. А. Каскадный синтез асимптотических наблюдателей состояния асинхронного бездатчикового электропривода Труды Международной конференции "Идентификация систем и задачи управления" (SICPRO '2000). - М, ИПУ. - 2000.

64. К. Jezernik, V. Volcanjk. VSC Robust Control of an IM Servodrive // In Proc. IECON '94. 1994. - V. 1. - P.627-632.

65. H. K. Khalil and E. G. Strangas. Robust Speed Control of Induction Motors Using Position and Current Measurements// IEEE Trans, on Automatic Control. 1996. - V.41,№8.-P.1216-1220.

66. Изосимов Д. Б. Многосвязный нелинейный идентификатор состояния асинхронного двигателя на скользящих режимах Проблемы управления многосвязными системами. - М.: Наука, 1983. - С. 133-139.

67. К. Jezernik, М. Rodic, D. Drevensek. Speed Sensorless Torque Tracking Control of Induction Motor // In Proc. IECON '99. Report № 00223.

68. Z. Janda, M. Jankovic', J. Bebic', S. Vukosavich', V. Vuckovich'. The Realization of a Novel Speed-Sensorless Induction Motor Drive // In Proc. IECON '94. 1994. -V.3.-P.1621- 1626.

69. Seung Ki Sul and Min ho Park. A Novel Technique for Optimal Efficiency Control of a Current-Source Inverter-Fed Induction Motor // IEEE Trans, on Power Electronics. 1988. - V.3, №2. - P. 192-198.

70. M. Marchesoni, P. Segarich, E. Soressi. A Simple Approach to Flux and Speed Observation in Induction Motor Drives // In Proc. IECON '94. 1994. - V.l. - P.305-310.

71. Tung-Hai Chin. Approaches for Vector Control of Induction Motor without Speed Sensor// In Proc. IECON "94. 1994. - V.3. - P. 1616-1620.

72. C. Has, A. Bettini, L. Ferraris, G. Griva, F. Profumo. Comparison of Different Schemes without Shaft Sensors for Field Oriented Control Drives // In Proc. IECON '94. -1994. V.3. - P.1579-1588.

73. Young Ahn Kwon and Dae Won Jin. A Novel MRAS Based Speed Sensorless Control of Induction Motor// In Proc. IECON '99. 1999. -PE - 15.

74. Ichiro Miyeshita, Akio Imayanayida, Takashi Koga. Recent Industrial Application of Speed Sensorless Vector Control in Japan // In Proc. IECON '94. 1994. -V.3. - P.1573-1578.

75. Hisao Kubota and Kouki Matsuse. Speed Sensorless Field Oriented Control of Induction Machines using Flux Observer // In Proc. IECON '94. 1994. - V.3. -P.1611-1615.

76. D. Schroder, C. Schaffner and U. Lenz. Neural-Net Based Observes for Sensorless Drives // In Proc. IECON »94. 1994. - V.3. - P. 1599-1610.

77. Takahashi and T. Noguchi. A Novel Quick Response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Trans. Industry Application. 1986. -V.IA - 22, №5. - P. 820- 827.

78. M. Depenbrock. Direct Self Control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine // IEEE Trans. Power Electronics. 1988. - V.3, №4. - P.420-429.

79. Дацковский JI.X.,Роговой В.И.,Абрамов Б.И.,Моцохейн Б.И., Жижин С.П. Современное состояние и тенденции в частотно- регулируемом электроприводе // Электротехника.- 1996.- № 10.- С. 18-28.

80. Jezernik К. Robust Direct Torque and Flux Vector Control of Induction motor//In Proc. IECON '98. Germany, Sept. 1998. - V.2. - P.667-672.

81. M. Rodic, K. Jezernik. Torque Trajectory Controller for Induction Motor // In Proc. IECON'99. P.641-646.

82. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1987

83. Уайт Д.С., Вудсон Г.Х. Электромеханическое преобразование энергии.- М.-Л.: Энергия,1964

84. Фролов Ю.М. Обобщенная электрическая машина в электроприводе: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж, гос. техн. ун-т, 2001. 171 с.

85. Старокожев А.И., Фролов Ю.М. К вопросу моделирования асинхронного двигателя. Труды Региональной научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники», Воронеж 13-14 мая., 2003. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2003

86. Sensorless speed and position control of induction motor drives. Joachim Holtz, Fellow, IEEE, University of Wuppertal, 2003

87. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках М.: Энергоатомиздат, 1998, 200 с.

88. Ануфриев И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/б.х. СПб.: БХВ - Петербург, 2002

89. Дьяконов В. Simulink4. Специальный справочник -СПб.: Питер, 2002-528с.

90. Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам. http://www.chipinfo.ru/ litera-ture/chipnews/199901/2.html

91. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: Учебник/ Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 744 с.

92. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник. М.: Энергоатомиздат, 1986

93. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода.-М.: Энергия, 1979

94. Руднев С.А. Импульсные и цифровые системы управления: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

95. Локтев Д.А. Металлорежущие станки. М.: Машиностроение, 1968

96. Автоматизированный электропривод промышленных установок/ Г.Б. Они-щенко, М.И. Аксенов, В.П. Грехов и др. / Под общей ред. Г.Б. Онищенко. М.:1. РАСХН-2001. -520 с.

97. Ludtke, I. " The Direct Control of Induction Motors". Thesis. Department of Electronics and Information Technology. University of Glamorgan. May 1998.

98. ГОСТ 50369-92. Электроприводы. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1993.

99. Дацковский JI.X., Роговой В.И., Абрамов Б.И. и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе // Электротехника, № 10, 1997 г., с. 45 51.

100. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. Энергосбережение в электроприводе, М.: Энергоатомиздат, 1989 г.

101. Капунцов Ю.Д., Елисеев В.А., Ильяшенко JI.A. Электрооборудование и электропривод промышленных установок: Учебник для вузов/ Под ред. проф. М.М. Соколова. М.: Высш. школа, 1979. - 359 с.

102. Козлов М., Чистяков А. Эффективность внедрения систем с частотно-регулируемыми приводами// Современные средства автоматизации. 2001, № 1. С. 76-82.

103. Лифты. Учебник для вузов/ под общей ред. Д.П. Волкова М.: изд-во АСВ, 1999.-480 с.

104. Привода Триол. Каталог продукции и применений-99/ Триол. М.: Корпорация Триол, 1999.

105. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 2. Приводы робототехнических систем: Учеб. пособие для втузов/Ж. П. Ахро-меев, II. Д. Дмитриева, В. М. Лохин и др.; Под ред. И. М. Макарова. М.: Высшая шк., 1986.

106. Свечарник Д. В. Электрические машины непосредственного привода. Без-редукторный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988.

107. Яуре А.Г., 11евзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988.-344 с.

108. ACS 600 Frequency Converters for Speed and Torque Control of 2.2 to 630 kW

109. Squirrel Cage Motors: Technical Catalogue. ABB Industry Oy, 2000.

110. AccuRay 1190 Basic Control Tuning Guide. ABB Industrial Systems Inc. 1994

111. SIMOVERT MASTER DRIVES. Vector Control. Katalog Siemens DA 65.10. 1998/1999

112. Современная прикладная теория управления: Новые классы регуляторов технических систем/Под ред. А.А. Колесникова. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. Ч. 3.

113. Растригин А.А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974. -274 с.

114. Новиков В.А. Типовые автоматические системы управления электроприводами производственных механизмов: Учеб. пособие/ ЛЭТИ. JL, 1992. - 76 с.

115. Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983.

116. L. Ferraris-G. Griva F. Profumo С. Has, A. Bettini. Comparison of dierent schemes without shaft sensors for eld oriented control drives. IECON, 3:1579 -1588, 1994.

117. J. Holtz. Speed estimation and sensorless control of ac drives. International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, P:649-654, 1993.

118. J. Holtz. Sensorless speed and position control of induction motor drives. A tutorial, 29th Annual Conference of IECON, Nov. 2003

119. K. Matsuse K. Rajashekara, A. Kawamura. Sensorless control of AC Motor drives. IEEE press book, 1996

120. Peter Vas. Sensorless vector and direct torque control. Oxford University Press, 1998

121. C. Schauder. Adaptive speed identication for vector control of induction motors without rotational transducers. IEEE Transactions on Industry Applications, 28(5): 1054-106 l,Sep./Oct. 1992.

122. H. Nakano and I. Takahashi. Sensorless eld-oriented cotnrol of an induction motor using an instantaneous slip frequency estimation method. PESC'88, P. 847854, 1988.

123. Старокожев А.И. Асинхронный двигатель в пакете MatLab /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С. 15-22.

124. Старокожев А.И. Модель системы векторного управления асинхронным двигателем /А.И. Старокожев, Ю.М. Фролов// Вычислительные машины, автоматика и робототехника: материалы науч.-техн. конф. студентов и молодых ученых. Воронеж, 2003. С. 73-80.

125. Современный уровень и перспективы применения нейросетевых технологий в технике специального назначения /А.И.Старокожев, Э.Г.Кузнецов, К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 31-35.

126. Старокожев А.И. Цифровые преобразователи угол-код как составляющая многофункциональных механотронных модулей /А.И.Старокожев, К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 63-67.

127. Анализ методов эффективного регулирования электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока /К.Н.Сазонов, А.В.Кочерга,

128. А.И.Старокожев, В.Л.Бурковский// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 112-115.

129. Старокожев А.И. Микропроцессорная элементная база электроприводов специального назначения /А.И.Старокожев,А.В.Лесных, А.С.Гончаров// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 129133.

130. Оптимизация характеристик БДПТ /А.И.Старокожев, С.М.Миронов,

131. A.И.Шиянов, О.А.Дмитриев// Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2005: труды регион, науч.-техн. конф. Воронеж, 2005. С. 69.

132. Аналитические и практические пути компоновки электронного блока многофункционального электропривода /Э.Г.Кузнецов, А.И.Старокожев,

133. B.В.Романов, О.А.Дмитриев// Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 52-56.

134. Наименование научно-исследовательской работы: ГБ04.09 «Исследование и разработка методов проектирования средств автоматизации и роботизации технологических процессов».

135. Выполненной: Старокожевым А.И. аспирантом кафедры «Робототехнические системы».

136. Внедрены в учебный процесс на основании решения кафедры PC от 24.10.2006 протокол № 4.

137. Указанные результаты использованы: в учебном процессе на кафедре «Робототехнические системы» по дисциплинам «Моделирование технических систем», «Исполнительные системы роботов».1. А.И.Шияновподпись, ФИО)2006 г.

138. Начальник учебного управления.2006 г.подпись, Ф I1. А.И.Болдырев