автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Повышение эффективности информационно-измерительных и управляющих систем электромеханических преобразователей энергии

На правах рукописи

Мнщеако Александр Владиславович Л Л . п г-

2 О АВГ 2009

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ

Специальность: 05.11.16. Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

003475314

Работа выполнена в Московском Государственном Университете Приборостроения и Информатики (МГУПИ)

Научный руководитель:

д. т. н., профессор Слепцов В. В.

Официальные оппоненты: д. т. н., профессор

Кофанов Ю. Н.

к. т. н., доцент

Кнауэр И. Б.

Ведущая организация: ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт»

Защита диссертации состоится 8 сентября 2009 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 в МГУПИ по адресу: 107996, г. Москва, ул. Стромынка, д. 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПИ Автореферат разослан 07 августа 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.119.01

д.т.н., профессор

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность. Одним из наиболее актуальных направлений в автоматизации и управлении технологическими процессами и производствами является разработка и многокритериальная оптимизация микропроцессорных информационно-измерительных и управляющих систем (ИИУС) рабочих органов машин и механизмов, оснащаемых бесконтактными электроприводами переменного тока.

В последнее время в мире широко применяются современные 16-разрядные и 32-разрядные однокристальные микроконтроллеры для регулирования скорости бесконтактных трехфазных асинхронных электродвигателей и синхронных электродвигателей с возбуждеиием от постоянных магнитов. Основной научной проблемой является оптимизация функциональных свойств ИИУС но быстродействию, точности и диапазону регулирования усилия (момента) и скорости перемещения при максимальной производительности, минимальных затратах энергии и максимальной надежности для отработки задаваемых сигналов управления в технологических процессах.

Такая комплексная многокритериальная энергодинамическая оптимизация технологических процессов в реальном времени в современных условиях непрерывного качественного обновления серийной элементной базы микроконтроллеров движения требует разработки и исследования научных основ создания все более совершенных новых принципов функционирования ИИУС, реализуемых в новых поколениях специализированных высокопроизводительных микроконтроллеров.

Разработка таких ИИУС, как показывает анализ, основывается на выявлении физических принципов повышения эффективности технического комплекса и его элементов по основным показателям назначения, а также на нахождении законов оптимального управления.

Повышение требований к эффективности основных показателей назначения и конкурентоспособность многих технических и технологических систем напрямую зависит от эффективности программного обеспечения микроконтроллера, разрабатываемого с точки зрения улучшения качеств регулирования электромагнитных, энергетических, тепловых и механических параметров, а также повышения надежности и производительности технологической системы при минимизации массы и габаритов комплектующего оборудования. Улучшение этих качеств системы управления достигается, как доказано в диссертации, за счет реализации разработанных с учетом специфики применения оптимальных законов управления, разработки и реализации в микроконтроллерах новых структур синтеза систем управления нелинейными процессами векторных электромагнитных взаимодействий в электромеханических преобразователях энергии.

Несмотря на широкое промышленное развитие и применение однокристальных микроконтроллеров, актуальными являются многие нерешенные задачи в области ИИУС электромеханических преобразователей. Такие задачи связаны с исследованием, синтезом и программной реализацией оптимальных динамических векторных взаимодействий электрических и магнитных векторов состояния электромеханического преобразователя энергии.

Указанные направления научного поиска и исследования определили цель и основные задачи диссертации.

1.2. Цель работы: Повышение энергодинамических характеристик электромеханических преобразователей за счет совершенствования ИИУС.

Для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи:

1. Анализ тенденций развития ИИУС на базе специализированных микроконтроллеров для достижения оптимальных энергетических и динамических свойств электромеханических преобразователей и технических комплексов.

2. Разработка структур микропроцессорного управления динамическими и энергетическими процессами электромеханических преобразователей и технических комплексов.

3. Разработка методики синтеза ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями.

4. Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств, реализующих способы оптимального векторного управления.

5. Разработка математических моделей и моделирование микропроцессорных ИИУС электромеханических преобразователей и технических комплексов.

6. Разработка системы микропроцессорного мониторинга векторных параметров электромеханических преобразователей.

1.3. Методы исследования: предложенные в работе структуры, модели, методики, алгоритмы разработаны с использованием метода пространства состояний, численных методов интегрирования дифференциальных уравнений, методов подчинеппого регулирования, теории оптимального векторного управления.

1.4. Научная новизна:

1. Предложен комплекс технологических и электромеханических критериев оптимизации ИИУС технических комплексов.

2. Разработаны новые структуры оптимального векторного управления, заключающиеся в формировании оптимального фазового угла тока и потокосцепления в функции заданного момента и скорости электромеханического преобразователя, обеспечивающие повышение точности и быстродействия, диапазона регулирования, функциональную гибкость задания и воспроизведения требуемых качеств движения.

3. Разработана методика синтеза структур ИИУС оптимального векторного управления, векторных регуляторов тока и магнитного поля, позволяющие реализовать разработанные структуры оптимального векторного управления.

4. Разработаны элементы и устройства нового типа контроллера - векторного контроллера, реализующего адаптивное векторное управление оптимальными фазовыми смещениями тока и потокосцепления по энергодинамическим критериям.

5. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение векторного контроллера, реализующего оптимальное векторное управление.

6. Разработана математическая модель ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями.

7. Разработаны принцип построения и устройство микропроцессорного векторного мониторинга динамических процессов электромеханического преобразователя.

1.5. Практическая значимость:

1. Разработанные структуры, методики расчета и найденные законы оптимального векторного управления применимы при создании ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями с повышенными энергодинамическими показателями.

2. Разработанные структуры, алгоритмы оптимального управления контроллера позволили снизить пульсации момента и тока электродвигателя и привели к улучшению вибро-шумовых характеристик мобильных объектов.

3. Разработанные структуры, методики оптимизации, алгоритмы микропроцессорной системы оптимального векторного управления увеличивают диапазон регулирования скорости в три раза, точность регулирования скорости более чем в три раза, с увеличением точности положения рабочих органов перегрузочной машины, и повышением надежности и безопасности атомного реактора.

4. Разработаны ИИУС оптимального векторного управления, найдены законы оптимального управления по максимуму момента и минимуму потерь тягового электропривода ЗИЛ-ЭЛЕКТРО, что позволяет уменьшить затраты энергии тягового электропривода электромобиля на 15-20 %, увеличить момент на карданном валу на 40%,

улучшить удельные массогабаритные показатели электромеханических исполнительных органов в 2,6 раза.

5. Разработан способ векторной ориентации тока и система «Векторинг» для наблюдения векторных параметров и векторного управления электромеханическими преобразователями энергии. Мониторинг параметров позволяет произвести идентификацию объекта управления и повысить точность настройки векторных наблюдателей и регуляторов в процессе разработки программного обеспечения векторных способов управления.

1.6. Реализация и внедрение результатов работы: Полученные в работе результаты внедрены на промышленных предприятиях ФГУП НПП ВНИИЭМ, ОАО «АВЭКС», ЗАО «ОПТИМУМ-ЭЛЕКТРО», ОАО «Компрессор».

1.7. На защиту выносятся следующие положения:

1. Комплекс критериев оптимизации микропроцессорных ИИУС технических комплексов.

2. Структуры оптимального векторного управления электромеханическим преобразователем.

3. Методика синтеза структур микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления.

4. Универсальный контроллер, реализующий оптимальное векторное управление по энергодинамическим критериям.

5. Алгоритмы и программное обеспечение векторного контроллера, реализующего оптимальное векторное управление электромеханическим преобразователем.

6. Математические модели, результаты моделирования и оптимизации микропроцессорных ИИУС для технических комплексов.

7. Принцип построения и устройство микропроцессорного векторного мониторинга динамических процессов электромеханического преобразователя.

1.8. Апробация работы: основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных конференциях «Научная сессия МИФИ» 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, Московских международных телекоммуникационных конференциях студентов и молодых ученых «Молодежь и наука», на III Международной (XIV Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу «АЭП-2001» (Нижний Новгород, 2001 г.)., «АЭП-2007» (Санкт-Петербург, 2007 г.), международных конференциях «Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий» 2006, 2007,2008 г (Дагомыс, 2006-2008 г.).

1.9. Публикации: по теме диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе 3 патента, 3 статьи, из них две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

1.10. Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 2 приложений, содержит 145 страниц основного текста, 37 рисунков, 3 таблиц, список использованной литературы из 80 наименований.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель диссертационной работы и конкретизированы основные задачи.

В первой главе проведены анализ тенденций развития, исследование и сформированы задачи оптимизации ИИУС электромеханических преобразователей.

В предлагаемой в диссертации структуре микропроцессорной ИИУС электромеханического преобразователя (рис. 1) контроллер, управляющий электромеханическим преобразователем, содержит связи с верхним иерархическим уровнем управления и систему обратных связей по параметрам преобразователя, в общем

случае включающих датчики напряжения и, тока I, скорости ю, положения 0, температуры Т двигателя и преобразователя.

Выходными сигналами ИИУС являются импульсы управления для транзисторных ключей силового преобразователя, регулируемые по длительности методом пшротно-импульсной модуляции (ШИМ). Оператор, контролирующий технологические параметры комплекса, в конечном итоге воздействует на электромеханический преобразователь путем управления длительностями открытого и закрытого состояния транзисторных ключей силового преобразователя в результате действия системы микропроцессорного управления по определенным алгоритмам обработки всех входных сигналов структуры, изображенной ца рис.1.

Оператор

Органы Дисплей •

управлений контроль.

«.юниторинг

Интерфейс

т

Органы управления

Интерфейс! Интерфейс!

Ж

р» Интерфейс Контроллер технического комплекса

Рис. 1. Структурная схема микропроцессорной системы управления электромеханическим преобразователем технического комплекса

Так как выходные управляющие импульсы контроллеров задают состояние силовых ключей транзисторных преобразователей, питающих исполнительные электродвигатели регулируемым напряжением и(Р, М, ш, а, 0, 0 или регулируемым током ¡(Б, М, о, а, 0,1), то конечной функцией микропроцессорной ИИУС является оптимальное регулирование электрических параметров электромеханического преобразователя с точки зрения

системы технологических и электромеханических критериев качества для заданного технологического процесса.

Проведено исследование и предложены системные критерии оптимизации микропроцессорного управления (таблица 1). Представлен анализ возможностей различных современных микроконтроллеров для оптимизации микропроцессорного управления.

Физической основой для формирования наиболее общих требований к микропроцессорному управлению движением является уравнение движения, выраженное в зависимости от управляющих воздействий на входе контроллера для поступательного движения:

Р(х,,х2,..-Хг, ^ - Рс(5,УД) = ш(5д)-а =т (8д)-аУ(хг+1,...х„)/сН, (1) где Р - сила, развиваемая на рабочем органе, хьх2,...хп - управляющие воздействия на входах микропроцессорной системы управления движением, т - масса перемещаемого объекта, а - ускорение, V - скорость поступательного движения, 8 - путь перемещения, Рс(8,Уд) - сила сопротивления движению, зависящая от пути, скорости, времени I; для вращательного движения:

М(х,,х2... х„ 1) - Мс^УД) = 1(8д)-асо(хг+1 ,...х„)/(Й, (2)

где М(х1,хг... хг, 1) - крутящий момент, развиваемый на рабочем органе, Мс(5,УД) -момент сопротивления движению, зависящий от пути, скорости и времени, 1(5,0 - момент инерции, зависящий от пути и времени.

Наличие возмущений требуют от микропроцессорной ИИУС решения проблем наблюдаемости объекта управления и управляемости движением в заданной области изменения возмущающих воздействий.

Предлагаемые в работе подходы к разработке контроллеров, обладающих свойствами структурно-функциональной универсальности, ориентированы на предельное достижение энергодинамических критериев качества регулирования момента и скорости, достаточное для наиболее точных и малогабаритных систем движения в робототехнике и станкостроении, являясь, одновременно наиболее конкурентоспособными и эффективными решениями для использования при гибком перепрограммировании в максимально широкой области применения контроллеров движения общего и специального назначения.

В работе рассмотрены три системы, относящиеся к различным классам задач, характерным с точки зрения унификации и возможности предложить, обосновать и опробовать новые подходы, алгоритмы, научные и инженерные решения для широкого применения при создании микропроцессорной ИИУС электромеханическими преобразователями. К таким системам относятся три рассматриваемых в работе оптимизируемых технологических процесса и технических комплекса:

1) ИИУС перегрузочной машины атомного реактора;

2) ИИУС мобильных объектов с оптимизацией вибро-шумовых характеристик;

3) ИИУС новых видов транспорта с тяговым электроприводом переменного тока;

Первая ИИУС относится к классу задач воспроизведения заданного оператором

перемещения, которое осуществляется асинхронным электроприводом с частотным регулированием скорости.

Вторая ИИУС относится к воспроизведению заданной оператором скорости вращения асинхронного электропривода независимо от нагрузки при оптимизации технического комплекса по наиболее сложным системным динамическим критериям качества.

Третья ИИУС относится к классу задач воспроизведения момента и ускорения, задаваемого педалью акселератора, с воздействием на тяговый асинхронный электропривод.

Принципы построения таких универсальных микропроцессорных ИИУС для перечисленных классов задач предложено строить на энергодинамической оптимизации процессов автоматического управления магнитным полем, током, момептом и скоростью

Таблица 1 Система технологических и электромеханических критериев оптимизации

Система технологических и электромеханических критериев оптимизации

Технологические критерии 1 Электромеханические критерии

1) максимальная удельная производительность по назначению ОЛ, ОЙп, 01/К, где в, - показатели производительности по назначению комплекса, 1-единица времени; т - масса технологического оборудования, К - капитальные затраты; 2) минимальные удельные энергетические затраты и^ОЮ, где У/в - затраты энергии по показателю О; 3) минимальные удельные эксплуатационные затраты И/(й, связанные с выполнением требований обслуживания и ремонта оборудования и зависящие от типов и показателей надежности применяемых электромеханических преобразователей и заложенные в микроконтроллере оптимальных алгоритмах; 4) максимальная точность, быстродействие и гибкость управления с адаптацией по условиям внешней среды: Р*(1, И), М*Ц, Ш), а>*(1, И), а*(ЧД0,6*0,И), где индексом «*» обозначаются командные сигналы на входах контроллера движения, И - возмущающие факторы окружающей среды. Динамические Энергетические

1) минимум ошибки регулирования момента AM(t) = M*(t) - M(t) = AMmin 2) минимум ошибки регулирования скорости AcoM(t) = coM*(t) - со M(t) = Аю М min 3) максимум диапазона регулирования момента, определяемого максимальным моментом Мшах при заданной точности AMmin в области управления, заданной энергетическими ограничениями электромеханического преобразователя; М = Мшах при AM = AMmin , Ui<Uimax 4) максимум диапазона регулирования скорости „ Ютах „ JJq) =-= L>comax romin 5) минимум времени регулирования момента и скорости при изменении управляющих и возмущающих воздействий: tregM = tmin(M), tregra = tmin(co) 1) максимум отношения выходного момента вращения М к потребляемому току I, определяющий габариты, массу и стоимость электромеханического преобразователя: М(Ф) Ш. (Ф) = -Л / = Штах 1 ' 1(Ф) при Ф = Фор1(М,ш) 2) оптимальное управление по минимуму тепловых потерь АР(М,и) = Рэл - Рмех = АРт!п(М,со) 3) максимум выходной механической мощности Рмех = М'С0м = Рмехтах

вращения электромеханического преобразователя энергии переменного тока в зависимости от команд управления работой технического комплекса, задаваемых человеком или управляющими сигналами с выхода микроконтроллера верхнего иерархического уровня системы автоматики.

Предложенные динамические критерии оптимальности являются основными для унифицированных контроллеров многих высокоточных технологических и технических комплексов с микропроцессорным управлением и регулированием параметров (таблица

О-

Энергетические критерии оптимальности являются необходимыми условиями для достижения приведенных технологических критериев оптимальности.

Предложенная система технологических и электромеханических критериев оптимальности и ограничений лежит в основе разработки методики синтеза микропроцессорных ИИУС.

Во второй главе изложены теоретические основы построения оптимальных ИИУС электромеханических преобразователей с применением и развитием векторного метода управления В. А. Мищенко. Проведен анализ исходных теоретических положений как основы для разработки математических моделей, принципов построения таких систем. Рассмотрен электромеханический преобразователь как объект управления.

Разработана математическая модель асинхронного двигателя. Согласно основным взаимодействиям токов и потокосцеплений математическая модель асинхронного двигателя основана на модели угловых смещений токов и потокосцеплений, определяющих соотношение углов и длин векторов, и системы нелинейных дифференциальных уравнений электромагнитных переходных процессов.

Диаграмма векторов состояний асинхронного электродвигателя изображена на рис. 2.

Рис. 2. Диаграмма векторов состояния асинхронного электродвигателя

где Us - вектор фазного напряжения статора, Is - вектор фазного тока статора, -вектор фазного потокосцепления статора, Ч'т - вектор фазного потокосцепления в воздушном зазоре, - вектор фазного потокосцепления ротора, 1г - вектор фазного тока ротора, Im - вектор фазного тока намагничивания, R - вектор положения ротора

Векторы состояния (рис. 2), связаны системой четырех нелинейных дифференциальных уравнений для статорной и роторной цепи по двум осям х, у системы декартовых координат, вращающейся с произвольной угловой скоростью Юь Пятое дифференциальное уравнение системы - уравнение движения электропривода с суммарным моментом инерции, приведенным к валу двигателя J и текущим моментом сопротивления нагрузки Мс (3).

dy

dt d«|f

- = ta. ш +U kTsy sx

R I ,

s sx

^ = +U -R I ,

k sx sy s sy

dt dw

rx

dt v"k 'Try

(м-м ) ——-s-zp

dt

d<a

"dT

R I , r rx

г ry

(3)

Векторы состояния связаны также другими уравнениями:

М = — 2 |ш X I [ 2 р1 s s *

ш = ш +L I, m os s

w =w +L I, r Tm or г

V =L I , m mm

(4)

I

= I +1 . s r

Произведен учет потерь асинхронного электродвигателя и методы их уменьшения. Для уменьшения потерь асинхронного электродвигателя и учета его энергетических свойств, необходимо контролировать потери в каждый момент времени. Потери в асинхронном электродвигателе р5ит(ср,<») подразделяются на потери в меди статора, потери в меди ротора, добавочные потери, пульсационные потери электродвигателя, связанные с зубчатостью мапнпопровода, потери в пакете стали статора.

Для уменьшения потерь в асинхронном электродвигателе находится минимум функции Рзит(ф,ш), задается режим работы электродвигателя, соответствующего найденпым параметрам.

Произведен расчет электрических и электромагнитных параметров объекта управления, рассмотрено влияние нелинейности характеристики намагничивания и ее влияние на индуктивность и оптимизацию частотного и векторного управления на примере двигателя АТАД-ОПТИМУМ 50/120. Благодаря нелинейности характеристики намагничивания (рис. 3) появляется возможность управлять магнитным потоком асинхронного электродвигателя и существенно улучшить его характеристики.

и

Рассмотрены критерии оптимизации электромеханического преобразователя по максимуму момента при ограниченном токе, минимума потерь с учетом нелинейной характеристики намагничивания

Как следует из приведенных па рис. 4 зависимостей энергетических параметров электромеханического преобразователя в функции реализуемого в системе закона изменения магнитного поля, наилучшие энергетические показатели электромеханического преобразователя достигаются при изменяемом в широком диапазоне магнитном потоке 9 с оптимальным насыщением магнигонровода в зависимости от момента и скорости. Из зависимостей, изображенных на рис. 4, следует, что реализуемый закон управления с изменением потока ср приводит к тем больше эффективности по моменту, чем выше кратность тока.

100 200 о

Рис. 3. Характеристика намагшгчиваиия и ипдуктивность контура намагничивания асинхронного электродвигателя АТАД 50/120

Юг

.586.167573.

.8.73523

Ряш<Ш.35Э 7 3 Ряш(П,1.01Й 5 РяшШ.О.бГ}

2.5 О О

1

V 1-135 >

Л'Ъ.

1^0.67 ь

0.5

.ОД

1.1 1.4 П

2

Д.?

Рис. 4. Зависимости момента и суммарных потерь асинхронного электродвигателя от магнитного потока при кратности тока соответственно 0.5,1,1.5, 2.5 и 1.35, 1, 0,67 относительно номинального для электродвигателя АТАД-ОПТИМУМ 50/120

Например, при кратности тока 2.5 относительно номинального оптимальный поток дает увеличение момента на 50 % относительно применяемого режима с законом постоянства потока <р = 1 (рис. 4), что является новым свойством и основным достоинством системы оптимального векторного управления. С ростом скорости, наоборот, необходимо снижать величину магнитного потока для минимизации греющих потерь (рис. 4), что реализуется введением адаптивного векторного управления с переключением законов при многокритериальной оптимизации с учетом системы ограничений.

Обеспечение требуемых динамических свойств электромеханического преобразователя возможно лишь при учете следующих факторов:

- ограничений по суммарным греющим потерям;

- ограничений силового транзисторного преобразователя по току;

- учета ограничения источника питания электропривода;

- ограничений кинематики рабочих органов по моменту и скорости.

Разработана методика синтеза и оптимизации микропроцессорных систем оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями.

Методика синтеза структур микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления и векторных регуляторов тока представлены в таблице 2.

_Таблица 2. Методика синтеза структур ИИУС векторного управления_

1. Идентификация объекта управления_

1.1. Ввод параметров асинхронного двигателя для номинального режима

1.2. Ввод характеристики намагничивания асинхронного двигателя

1.3. Аналитическая аппроксимация характеристики намагничивания_

2. Расчеты режимов неуправляемого асинхронного двигателя_

2.1. Расчет номинального статического режима, получение данных о векторах состояния

2.2. Проверка сходимости расчета электромагнитного момента

2.3. Проверка сходимости расчетного номинального напряжения по векторам состояния

2.4. Векторный анализ состояния объекта в номинальном режиме

2.5. Фазовый портрет неуправляемого двигателя

2.6. Построение энергодинамической модели объекта управления, моделирование процессов неуправляемого пуска двигателя________

3. Анализ характеристик электропривода при частотном управлении__

3.1. Анализ характеристик по частотному управлению U/f = const

3.2. Анализ характеристик при управлении по закону постоянства потокосцепления ротора_

4. Введепие системы энергетических ограничений_

5. Введение критериев оптимальности для заданной системы ограничений_

5.1. Максимум отношения момента к току при ограничении тока

5.2. Максимум выходной мощности при ограничении напряжения

5.3. Минимум потерь двигателя в статических режимах

5.4. Максимум ускорения при ограничениях тока и напряжения

5.5. Максимум быстродействия воспроизведения момента и скорости при ограничениях

6. Векторная оптимизация_

6.1. Для каждого критерия оптимальности определяются оптимальные фазовые смещения векторов состояния в функции момента и скорости

6.2. Находятся законы управления модулями векторов и фазовые портреты_

7. Алгоритмическая линеаризация_______

8. Синтез методом структурно-эпергетической обеспеченности_

9. Определение коэффициентов передачи по каналам управления н обратных связей

9.1. Расчет коэффициентов всех блоков и каналов структуры управления

9.2. Коррекция коэффициентов передачи из условий сходимости _

10. Линейный динамический синтез линеаризованной и оптимизированной ИИУС 10.1. Динамический синтез регуляторов с заданным перерегулированием_

11. Моделирование системы оптимального векторного управления_

11.1. Моделирование электромагнитных переходных процессов по законам управления

11.2. Моделирование системы с ШИМ

11.3. Анализ переходных и частотных свойств системы. Проверка сходимости_

12. Алгоритмизация процессов оптимального векторного управления_

12.1. Декомпозиция структуры системы управления

12.2. Разработка алгоритма работы системы управления

12.3. Разработка алгоритмических подсистем_

13. Разработка программного и технического обеспечения _

13.1. Анализ и выбор аппаратного обеспечения

13.2. Разработка программного обеспечения в соответствии с алгоритмом_

Разработаны структуры ИИУС микропроцессорного оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями с ориентацией по вектору Ч'э, 1Рг для систем управления с обратной связью по скорости и без нее.

ИИУС оптимального векторного управления асинхронным двигателем без датчика на валу с ориентацией по вектору потокосцепления ротора Ч'г представлена на рис. 5. Инвертор, содержащий на выходе датчики тока, питает асинхронный двигатель трехфазным синусоидальным током, фаза, частота и амплитуда которого регулируются широтно-импульсным способом по определенным законам в функции заданного момента М*, изменяемого на входе системы регулирования по произвольному закону от 0 Нм до ± Мтах.

Рис. 5. ИИУС оптимального векторного управления электромеханическим преобразователем без датчика на валу с ориентацией по вектору потокосцепления ротора Ч'г

Целью управления является точное воспроизведение на валу асинхронного электродвигателя момента M(t) равным любому заданию M*(t) за счет оптимального регулирования длительностей открытого и закрытого состояния транзисторных ключей в инверторе и достижение при этом воспроизведении момента M(t)=M*(t) критериев оптимальности по минимуму тока для заданного момента (максимуму отношения момента к току) и по минимума потерь электроэнергии для заданного момента и текущей скорости.

Сущность способа управления заключается в том, что измеряется в векторной форме электромагнитная реакция асинхронного двигателя \yr(t), *j/s(t), ym(t), на задание начального синфазного тока IsynO, воспроизводимого инвертором в асинхронном двигателе, и на задание момента М* и ортофазного тока Iort на входе электропривода. Состояние электродвигателя наблюдается путем измерения и векторных преобразований двухфазных токов и напряжений в декартовых неподвижных координатах статора а, Р в виде двух гармонически изменяемых фазных величин потокосцепления ротора \|/ra(us(t),is(t)), \jn-p(us(t),is(t)), по которым вычисляется фаза синхронизации tps(t) процессов оптимального векторного управления синфазным и ортофазным токами в функции заданного момента М* при оптимальном соотношение изменяемых амплитуд

ортофазного и синфазного токов Iort(M*)/Isyn(M*). Этот угол равен оптимальному углу фазового сдвига вектора тока статора относительно вектора потокосцепления ротора e^pt, задаваемого в зависимости от величины требуемого момента М* законом !:((юр,(М*), оптимальным по критериям максимума момента к току, минимума потерь и максимума мощности при нелинейном насыщении магнитопровода и ограничении напряжения на силовых входах инвертора с четырехзонным формированием закона управления углом фазового сдвига st?0p,{M*) и Ewt(M*,®) в зависимости от зоны изменения момента и скорости.

Синтез системы осуществляется на основе метода алгоритмической линеаризации, заключающемся в том, что в начале во вращающейся системе координат х, у с помощью векторного регулятора идентифицируется главный вектор управления - в данном случае

вектор тока i : i = i *, где i * - заданный вектор тока статора в координатах х, у, i -s s s s $

действительный вектор тока статора асинхронного двигателя.

Затем в астатической системе векторного регулирования с помощью sine,, , coss,?

сигналов вектора тока isBO временной координатной системе х, у, соответствующей

пространственной вращающейся координатной системе х, у объекта управления, производится синтез векторов состояния объекта управления, соответствующей оптимальным законам регулирования параметров главного вектора управления ¡s, т. е. по

существу, синтез объекта управления, отвечающего критериям оптимальности.

Новые свойства объекта управления (асинхронного двигателя) достигаются за счет процессов управления на входе регуляторов ортофазного и синфазного тока на основе оптимальных законов углового смещения е<рош- вектора тока относительно веюгора Ч^ в

зависимости от заданного момента М*

* t=arct/°n(Mt), (5)

*** /W»)

Оптимальные законы изменения ортофазного тока I ort и синфазного тока I syn задаются в функции момента и скорости на основе рассчитанных зависимостей

* .. '* {М*), J* AM*)-

tpnpt syn ort

Замкнутые по угловому положению ротора системы векторного регулирования асинхронного двигателя по отношению к разомкнутым по скорости имеют более высокую динамическую точность регулирования момента, так как использование обратной связи по углу и скорости ротора повышает точность ориентирования системы декартовых координат d, q, жестко связанной с ротором.

Разработана ИИУС оптимального векторного регулирования синхронного двигателя с постоянными магнитами без датчика скорости и положения на двигателе (рис.6). В этой ИИУС также предложено регулировать фазовое смещение тока относительно оси магнитного потока без датчика на двигателе путем измерения фазных напряжений и токов.

Рис. 6. ИИУС оптимального векторного управления электромеханическим преобразователем без датчика на валу синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов

Цель регулирования заключается в том, что оптимальное фазовое смещение тока статора относительно магнитной оси ротора регулируется по измеренным двухфазным напряжениям и токам Usa, Usp, isa, isp, по которым вычисляется синусная и косинусные функции фазы синхронизации.

Изменяемые синусная и косинусная функции фазы синхронизации синхронизируют обратное и прямое преобразование декартовых координат векторного регулирования синфазного и ортофазного токов, при этом синфазный ток регулируется адаптивно в функции требуемого момента, задаваемого регулятором скорости и текущей скорости, которая вычисляется как производная фазы синхронизации.

Пропорционально-интегральный регулятор скорости задает требуемый момент М*, преобразуемый оптимизатором в сигналы задания ортофазного и синфазного токов, воспроизводимые векторным регулятором тока.

Оптимизатор выполняется для замкнутой системы с обеспечением оптимального регулирования Isyn(co).

Все системы (рис. 5, 6) разработаны для микропроцессорной реализации, структурные схемы являются исходными для разработки алгоритмов управления.

В третьей главе представлены результаты разработки векторного контроллера для микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями на основе разработанного принципа построения нового типа контроллера для электромеханических преобразователей.

Сущностью векторного метода управления является регулирование динамических и энергетических свойств объекта управления в разных системах координат, нахождение оптимальных по критериям качества взаимосвязей параметров воздействия в разных системах координат и их реализация как законов управления в системе векторных регуляторов, компенсирующих отклонение действительных векторов состояния от введенных оптимальных для объекта параметров управляющего вектора.

Технической осповой векторного метода является новый тип регулятора - векторный регулятор, синхронизируемый по ориентирующему вектору фазовым регулятором или

аналитическим наблюдателем и содержащий регуляторы проекций вектора на ориентирующий вектор. Векторные регуляторы осуществляют регулирование фазовых смещений между векторами как новых параметров управления объектом.

Так как векторные ошибки являются векторами (рис. 7), имеющими свою фазу, фазовое смещение и модуль вектора смещения, то компенсация векторных ошибок регулирования требует создания новых типов регуляторов, названных векторными регуляторами.

Под векторными регулятором понимается система регулирования векторных параметров регулируемого вектора с компенсацией векторных ошибок в координатах ориентирующего вектора. Регулирование осуществляется с прямым преобразованием координат управляющего вектора в систему координат регулирующего вектора при определении компенсируемого вектора ошибки с помощью отрицательной векторной обратной связи с обратным векторным преобразованием в координатах ориентирующего вектора или в другой системе координат.

Компенсация векторной ошибки осуществляется одновременно по трем каналам астатического регулирования: по абсолютной фазе синхронизации, по синфазному и ортофазному каналам векторного регулятора. Векторное регулирование осуществляется во вращающейся системе координат х, у с помощью двух пропорционально-интегральных регуляторов, как показано на рис. 7.

Векторный контроллер электропривода переменного тока отличается от известных контроллеров вычислением оптимальных фазовых смещений и регулированием фазовых смещений векторов тока и потокосцеплений.

Для повышения точности векторной ориентации и расширения функциональных возможностей предложен алгоритм мониторинга векторов состояний электромеханического преобразователя с реализацией в составе разработанного контроллера при подключении только датчиков тока и напряжения, позволяющий производить измерение, наблюдение и возможное регулирование электрических и электромагнитных переменных состояния, а также углов фазового сдвига тока относительно всех других переменных состояния электромеханического преобразователя.

Расширение функциональных возможностей с применением алгоритма мониторинга векторов состояний достигается не только за счет измерения фаз и углов фазового сдвига, но и за счет измерения, наблюдения и регулирования амплитуд магнитных переменных состояния электромеханического преобразователя, величины магнитного момента и взаимоиндуктивности электромеханического преобразователя.

Представлены результаты разработки векторного контроллера на базе специализированного микроконтроллера ADMC300 фирмы Analog Devices. Показано развитие векторных контроллеров на базе новых специализированных микроконтроллеров, таких как ADSP 21992 (Analog Devices) и ТС 1775 (Infineon).

Также в этой главе представлены разработанные алгоритмы программного обеспечения для векторного контроллера, разработанное программное обеспечение

векторного контроллера, реализующего многозонное оптимальное векторное управление. Представлена структура программного обеспечения.

Структура программного обеспечения построена с применением метода декомпозиции при решении задачи разработки программного обеспечения с разбиением па модули и возможностью их использования для решения конкретных задач. Такими программными модулями являются:

- модуль организации процессов ШИМ,

- модуль обработки входных сигналов АЦП,

- модуль обработки входных сигналов обратной связи по скорости,

- модуль фильтрации,

- модуль реализации блоков нелинейности,

- модули преобразований координат,

- модуль векторного регулятора,

- модуль реализации законов оптимального управления,

- модуль мониторинга электромагнитных процессов электромеханического преобразователя.

Программа мониторинга в реальном времени процессов управления электропривода на базе векторного контроллера электромеханического преобразователя основана на разработанном способе векторного контроля состояния электромеханического преобразователя («Векторинг») (рис. 8).

Система "Векторинг" предназначена для измерительного контроля физических параметров фазовых смещений и модулей векторов токов и потокосцеплений электромеханического преобразователя, электромагнитного момента и состояния насыщения магнитопровода, а также для использования в качестве векторного наблюдателя в системах векторного управления электроприводами переменного тока.

В четвертой главе приведены результаты исследования разработанных в диссертации микропроцессорных систем оптимального векторного управления методом оптимизационного математического моделирования.

Разработанная системная оптимизационная математическая модель нелинейных электромагнитных переходных процессов и статических режимов микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления технологическими процессами и техническими комплексами является инструментом комплексных исследований эффективности предлагаемых алгоритмов микропроцессорного управления.

Структура системной оптимизационной математической модели состоит из:

- модели нагрузки рабочего органа технического комплекса с варьированием исходных данных в зависимости от конкретного вида рассматриваемого комплекса,

- модели исполнительного двигателя технического комплекса с варьированием исходных данных,

- модели силового преобразователя с варьированием частоты ШИМ и «мертвого» времени переключения силовых ключей,

- модели источника питания силового преобразователя с варьированием исходных данных,

- модели микропроцессорной ИИУС с различными законами частотного и векторного управления, реальными ограничениями и изменением критериев оптимальности, а также различной дискретностью обратных связей.

Разработанная оптимизационная математическая модель проверена на работоспособность и сходимость результатов в различных статических и динамических режимах.

Разработанная модель микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления техническими комплексами позволяет:

1. Производить исследования электромагнитных переходных процессов и статических режимов по критериям оптимизации и ограничениям без проведения эксперимента.

Рис. 8. Способ и система "Векторкнг" векторного мониторинга электромеханического преобразователя энергии

2. Сократить затраты времени на разработку микропроцессорных систем оптимального векторного управления технологическими процессами и техническими комплексами с энергодинамической оптимизацией.

3. Использовать найденные в процессе системного моделирования законы и алгоритмы для программного обеспечения универсального векторного контроллера.

Анализ результатов разработки информационно-измерительных и управляющих систем электромеханических преобразователей на базе векторного контроллера для различных систем управления, критерии оптимизации этих систем, а также эффективность разработок представлены в таблице 3.

В заключении обобщены основные результаты и выводы к работе.

Таблица 3. Результаты разработки микропроцессорных систем оптимального векторного управления

Разработанные микропроцессорные системы управления, особенности этих систем Существующие системы Критерии оптимизации, Ограничения Эффективность разработанных микропроцессорных систем управления

Система для перегрузочной машины атомного реактора Особенности: отсутствие обратной связи по скорости, требования к обеспечению точности регулирования скорости и надежности Система, разработанная НПП ВНИИЭМ в 2003 г. Технологические: максимальная точность по скорости в статическом режиме Электромеханические: минимум ошибки регулирования скорости, диапазон регулирования скорости Ограничения: по максимальному току 1. В 3 раза увеличен диапазон регулирования скорости 2. В 3 раза увеличена точность регулирования скорости 3. Повышена надежность и безопасность атомного реактора

Система для новых видов электротранспорта Особенности: Существование датчика скорости, требования к обеспечению тягово-динамических характеристик при минимизации массы и габаритов Серийные электроприводы Mitsubishi Electric, Siemens Технологические: максимальная удельная производительность, минимальные удельные энергетические затраты Электромеханические: минимум ошибки регулирования момента, максимум отношения момента к току, минимум тепловых потерь, максимум диапазона регулирования момента Ограничения: по максимальному току, мощности, напряжению аккумуляторной батареи 1. На 15-20% уменьшены затраты энергии 2. На 40-50% увеличен момент на карданном валу 3. В 2,6 раза улучшены массо-габаритные показатели 4. Уменьшена высота оси вращения комплектного тягового электропривода 5. Уменьшен расход моторного топлива

Система для мобильных объектов специального назначения Особенности: отсутствие обратной связи по скорости, требования к уменьшению пульсаций момента и скорости электродвигателя Система управления отсутствует Технологические: минимальные удельные эксплуатационные затраты Электромеханические: минимум ошибки регулирования скорости, минимум ошибки регулирования момента Ограничения: по максимальному току 1. Уменьшение пульсаций момента 2. Уменьшение пульсаций скорости 3. Улучшение вибро-шумовых характеристик

3. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В диссертации проведен анализ современных научно-технических направлений оптимизации процессов управления технологическими процессами и техническими комплексами.

2. Предложен комплекс технологических, энергетических и динамических критериев оптимизации микропроцессорных ИИУС на основе контроллеров движения, управляющих электромеханическим преобразователем.

3. Разработана классификация задач управления движением при многокритериальной оптимизации, что позволило провести анализ критериев максимальной эффективности конкретных ИИУС для перегрузочных машин атомных реакторов, перспективных видов электротранспорта и систем специального назначения.

4. Предложены структуры микропроцессорных ИИУС при многокритериальной оптимизации комплексов и электромеханических преобразователей, позволяющие решить проблемы управляемости и наблюдаемости при неполной информации об объекте управления.

5. Разработана методика синтеза и оптимизации микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями, позволяющая произвести аналитическое конструирование векторных регуляторов и наблюдателей для реализации способов оптимального векторного управления.

6. Разработаны алгоритмы и программно-аппаратные средства, реализующие способы оптимального векторного управления по предложенному комплексу критериев.

7. По предложенному принципу построения разработан универсальный контроллер с оптимальным векторным управлением магнитным полем, моментом и ускорением, позволяющий управлять электромеханическим преобразователем для любой из приведенных в работе задач.

8. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение векторного контроллера, реализующие оптимальное векторное управление, позволяющие создать на базе универсального контроллера высокоэффективные микропроцессорные ИИУС электромеханических преобразователей.

9. Разработан способ векторного мониторинга электродинамических процессов электромеханического преобразователя, позволяющий производить идентификацию объекта управления, повысить точность настройки векторных регуляторов и наблюдателей в процессе разработки программного обеспечения универсального контроллера

10. Разработана системная математическая модель нелинейных переходных процессов и статических режимов микропроцессорных систем оптимального векторного управления технологических процессов и технических комплексов, позволяющая производить комплексные исследования эффективности предлагаемых алгоритмов микропроцессорного управления без проведения экспериментов, что позволяет сократить затраты времени при создании математического и программного обеспечения

11. Результаты диссертационной работы внедрены в практике проектирования микропроцессорных систем оптимального векторного управления на промышленных предприятиях ФГУП НПП ВНИИЭМ, ОАО «АВЭКС», ЗАО «ОПТИМУМ-ЭЛЕКТРО», ОАО «Компрессор».

Основные положения и результаты диссертации представлены в работах:

1. Патент 2141720 РФ. Способ векторной ориентации тока электромеханического преобразователя энергии и устройство векторной ориентации («ВЕКТОРИНГ») для его осуществления // В.А.Мищенко, Н.И.Мищенко, А.В.Мищенко.; Заявлено 25.03.98; Опубл.20.11.99, Бюл. № 32.

2. Патент 2141719 РФ. Способ векторного управления синхронными электродвигателями с постоянными магнитами на роторе и электропривод для осуществления этого способа // В.А.Мищенко, Н.И.Мищенко, А.В.Мищенко.; Заявлено 25.03.98; 0публ.20.11.99, Бюл. № 32.

3. Патент 2132110 РФ. Способ оптималыюго векторного управления асинхронным электродвигателем и электропривод для его осуществления // В.А.Мищенко, Н.И.Мищенко, А.В.Мищенко.; Заявлено 25.03.98; 0публ.20.11.99, Бюл. № 32.

4. Мищенко A.B. Оптимизация тягового асинхронного электропривода электромобиля // Науч. сессия МИФИ-1999: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 1999. Т. 6. С. 24 - 25.

5. Мищенко A.B., Кольцов И.М. Микропроцессорные системы управления электроприводами переменного тока // Науч. сессия МИФИ-1999: С. Науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 1999. Т 13. С.15- 16.

6. Мищенко A.B. Способы и системы векторного управления электроприводами переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2000: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2000. Т. 1.С. 18-19.

7. Мищенко A.B. Микропроцессорный асинхронный электропривод грузового электромобиля ЗИЛ-ЭЛЕКТРО // Науч. сессия МИФИ-2000: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2000. Т. 1.С. 20-21.

8. Мищенко A.B. Применение микроконтроллера ADMC300 для микропроцессорной системы управления асинхронного электропривода электромобиля // Науч. сессия МИФИ-2001: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2001. Т. 1. С. 31 - 32.

9. Мищенко A.B. Микропроцессорная система управления асинхронным электроприводом // Автоматизированный электропривод: Тр. 3-й международ, конф.: Н.Новгород, 2001. С. 135-136.

Ю.Мищенко A.B. Разработка структуры, алгоритмов и программного обеспечения опытного образца микропроцессорного электропривода переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2002: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2002. Т. 1. С.42 - 43.

11. Мищенко A.B. Векторные микроконтроллеры для электроприводов переменного тока с оптимальными энергодинамическими свойствами // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.62 - 63.

12. Мищенко В.А., Мищенко A.B., Савостьянов C.B. Математическое моделирование системы: инвертор с ШИМ - асинхронный двигатель при частотном и векторном управлении // Науч. сессия МИФИ-2002: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2002. Т. 2. С.128 - 129.

13. Мищенко В.А., Мищенко A.B., Соболев Д.Ф. Микропроцессорная система комбинированной энергодвигательной установки гибридного автобуса «Московит» с асинхронным тяговым электроприводом // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.56 - 57.

14. Мшценко В.А., Мищенко A.B., Головкин A.A., Шершнев A.A. Микропроцессорное векторное регулирование асинхронного электропривода в автономных энергоустановках перспективных видов транспорта // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.58 - 59.

15. Мищенко В.А., Мищенко A.B., Пчелинцев A.B. Микропроцессорная реализация векторинга в системе электропривода переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.60 - 61.

16. Мищенко A.B. Микропроцессорная система оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями. Промышленные АСУ и контроллеры. № 6, 2004 г. С. 26-30.

17. Мищенко В.А., Мищенко A.B., Волынский Н.В. Оптимизация микропроцессорных векторных преобразователей на базе контроллеров Analog Devices и Infineon // Науч. сессия МИФИ-2006: Сб. науч. тр. в 16 т. М.: МИФИ, 2006. Т 1. С. 54-55.

18. Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. Новое поколение корабельных технических комплексов с микропроцессорными электроприводами. // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика - 2007). Материалы Международной конференции и Российской научной школы, М.: Энергоатомиздат, 2007. Часть 1, с. 56-58.

19. Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. Автоматизация корабельных технических комплексов на основе микропроцессорных асинхронных электроприводов. // Труды V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (АЭП 2007). С-Пб: «Новекс», 2007. с 339 - 341.

20. Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. Новое поколение корабельных технических комплексов с микропроцессорными электроприводами. // Качество. Инновации. Образование. № 4,2007 г., с 80 - 82.

21. Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. Векторный портрет микропроцессорного электропривода. // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика - 2008). Материалы Международной конференции и Российской научной школы, М.: Энергоатомиздат, 2008. Часть 2, с. 7983.

22. Мищенко А. В. Повышение эффективности управляющих и информационно-измерительных систем электромеханических преобразователей энергии. // Приборы. № 2,2009 г., с. 30 - 38.

Мищенко Александр Владиславович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 07.08.2009 г. Формат 60x90, 1/16. Объем 1.5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №1399

Отпечатано в ООО "Фирма Блок" 107140, г. Москва, ул. Краснопрудная, вл. 13. т. (499) 264-30-73

www.finnablok.ru Изготовление брошюр, авторефератов, печать и переплет диссертаций.

Введение

Глава 1. Анализ тенденций развития ИИУС ЭМПЭ.

1.1. Исследование системы критериев оптимизации ИИУС ЭМПЭ.

1.2. Анализ возможностей современных микроконтроллеров для оптимизации ИИУС ЭМПЭ.

1.3. Разработка технических требований, предъявляемых к

ИИУС ЭМПЭ.

Выводы к Главе

Глава 2. Разработка структур оптимальных ИИУС ЭМПЭ.

2.1. Разработка математической модели ИИУС ЭМПЭ.

2.2. Разработка методики синтеза оптимальных структур ИИУС ЭМПЭ

2.3. Оптимизация ИИУС ЭМПЭ по минимуму потерь и максимуму отношения момента к току.

2.4. Разработка структур ИИУС асинхронного двигателя.

2.5. Разработка структур ИИУС синхронного двигателя.

Выводы к Главе 2.

Глава 3. Разработка векторного контроллера для ИИУС ЭМПЭ.

3.1. Разработка способов прямого и косвенного измерения параметров асинхронного и синхронного двигателей.

3.2. Разработка векторного контроллера для информационно-измерительной и управляющей системы электромеханическими преобразователями энергии.

3.3. Разработка программы мониторинга электромагнитных процессов

ЭМПЭ.

Выводы к Главе 3.

Глава 4. Исследование ИИУС ЭМГТЭ методом математического моделирования.

4.1. Системная оптимизационная математическая модель.

4.2. Анализ результатов ИИУС ЭМПЭ.

Выводы к Главе 4.

Одним из наиболее актуальных направлений в автоматизации и управлении технологическими процессами и техническими комплексами является разработка и применение оптимальных микропроцессорных информационно-измерительных и управляющих систем электромеханических преобразователей энергии (ИИУС ЭМПЭ) для электроприводов переменного тока.

Современные 16-разрядные и 32-разрядные однокристальные микроконтроллеры для регулирования скорости бесконтактных трехфазных асинхронных электродвигателей и синхронных электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов широко применяются в мире в последнее десятилетие в микропроцессорных ИИУС. Основные научные проблемы развития таких систем управления связаны с расширением и оптимизацией функциональных свойств управления по быстродействию, точности и диапазону регулирования усилия (момента) и скорости перемещения при максимальной* производительности, минимальных затратах энергии и максимальной' надежности с целью оптимизации технологических процессов при отработке командных сигналов, задаваемых оператором.

Такая комплексная многокритериальная, энергодинамическая оптимизация технологических процессов в реальном времени в современных условиях непрерывного качественного обновления серийной элементной базы микроконтроллеров движения требует разработки научных основ создания, исследования и принципов функционирования все более совершенных методов синтеза микропроцессорных систем управления и управляющих программ, реализуемых в новых поколениях специализированных высокопроизводительных микроконтроллеров.

Разработка таких способов и систем управления основывается на выявлении физических принципов повышения эффективности технического комплекса по основным показателям назначения и нахождении законов оптимального управления, программно реализуемых в микроконтроллере движения для управления силовыми преобразователями, управляющими асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором или синхронным двигателем с возбуждением от постоянных магнитов. При этом микропроцессорная ИИУС должна быть унифицирована по устройству и основному комплексу подсистем цифровой обработки сигналов и управляющих программ с возможностью ускоренного гибкого перепрограммирования для множества различных по назначению задач управления во многих конкретных областях применения по отраслям.

Повышение требований к эффективности основных показателей назначения и конкурентоспособность многих технических и технологических систем, напрямую зависит от эффективности; программного обеспечения микроконтроллера,, разрабатываемого- с точки зрения улучшения качеств регулирования многих электромагнитных, энергетических, тепловых и? механических параметров, повышения надежности и производительности технологической системы; при- минимизации массы и габаритов устанавливаемого оборудования; за счет реализации оптимальных законов управления, разработки и реализации в микроконтроллерах новых методов синтеза систем управления: нелинейными процессами векторных электромагнитных взаимодействий в электромеханических преобразователях, осуществляющих воспроизведение движения в соответствии с командами оператора системы.

К таким системам, наиболее характерным с точки зрения унификации основных устройств и систем микропроцессорного управления электромеханическими преобразователями, относятся; оптимизируемые технологические комплексы четырех рассматриваемых в работе классов:

1). системы управления движением новых, видов транспорта с тяговым электроприводом переменного тока;

2) системы управления перегрузочной машиной атомного реактора;

3), системы управления виброакустическими характеристиками, мобильных объектов специального назначения;

Первый класс представляет собой системы воспроизведения момента и ускорения, задаваемого педалью акселератора, с воздействием на тяговый асинхронный электропривод.

Второй класс систем управления относится к системам воспроизведения заданного оператором перемещения, которое осуществляется асинхронным электроприводом с частотным регулированием скорости.

Третий класс систем управления относится к воспроизведению заданной оператором скорости вращения асинхронного электропривода независимо от нагрузки при оптимизации технического комплекса по наиболее сложным системным динамическим критериям качества.

Принципы построения таких унифицированных микропроцессорных систем управления движением для перечисленных классов задач управления основаны на энергодинамической оптимизации процессов автоматического управления магнитным полем, током, моментом и скоростью вращения электромеханического преобразователя энергии переменного тока в зависимости от команд управления работой технического комплекса, задаваемых человеком или управляющими . сигналами с выхода микроконтроллера верхнего иерархического уровня системы автоматики.

Несмотря на широкое промышленное развитие и применение однокристальных микроконтроллеров для бесконтактных электроприводов переменного тока передовыми электронными, электротехническими и машиностроительными компаниями мира и широкие научные исследования многих ученых и научно-исследовательских коллективов, актуальными являются нерешенные научные задачи управления, связанные с исследованием, синтезом и программной реализацией оптимальных динамических векторных взаимодействий электрических и магнитных векторов состояния электромеханического преобразователя энергии для формирования мгновенной величины момента вращения и мгновенной скорости в- зависимости от входных команд управления при действии реальных энергетических ограничений (по току, напряжению, мощности, потерям энергии, нагреву, по удельному моменту, по удельной мощности) и наличии нескольких системных критериев оптимальности технического комплекса и параметров движения (по быстродействию, точности и диапазонам регулирования, по производительности, по функциональной гибкости задания и воспроизведения требуемых качеств движения, например, траекторий изменения ускорения, момента и скорости, по затратам энергии, по шумам и вибрациям, по массе и габаритам электромеханических исполнительных органов).

Решение этих новых задач управления требует разработки методов синтеза микропроцессорных систем векторного управления, математического и программного обеспечения для специализированных микроконтроллеров движения (Motion Control) на основе полученных результатов исследований оптимальных законов и способов управления и алгоритмов функционирования устройств управления системой "преобразователь-электродвигатель" для» улучшения свойств и показателей назначения приводимых в движение технических комплексов. Результаты этих исследований должны лежать в основе как технических требований к разработке архитектуры, структурных и электрических схем новых поколений микроконтроллеров, реализующих найденные оптимальные законы, способы и системы векторного управления движением, так и унифицированного для перечисленных классов систем управления программного обеспечения существующих типов микроконтроллеров.

В 1998-2002 годах в развитии мировой электронной промышленности произошел качественный переход к принципиально новым технологиям разработки и производства специализированных однокристальных микроконтроллеров, широко предлагаемых в настоящее время многими зарубежными фирмами. Однако, научная новизна, конкурентоспособность и промышленная эффективность таких однокристальных микроконтроллеров определяется алгоритмической' и программной реализацией оптимальных и физически достижимых возможностей как систем "источник питания -преобразователь — электродвигатель - нагрузка", так и в целом технических комплексов и систем автоматики с различными типа электромеханических преобразователей энергии.

До появления высокопроизводительных специализированных микропроцессоров повышенная сложность элементов и устройств вычислительной техники для реализации систем автоматического частотного и векторного управления моментом и скоростью высоконадежных бесконтактных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничивала возможности применения асинхронных электроприводов для высокоточных систем автоматики.

Из бесконтактных электромеханических преобразователей в номинальном режиме работы минимальную массу и габариты имеет бесконтактный синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов на редкоземельных магнитах и для малых мощностей некоторые типы шаговых электродвигателей, а также новые типы вентильно-индукторных двигателей, составивших альтернативу щеточно-коллекторному двигателю постоянного тока. Однако- длительное отсутствие современных отечественных микроконтроллеров длягбесконтактных электромеханических преобразователей так же сдерживало их применение в отечественной промышленности.

В связи с этим целью данной работы является повышение энергодинамических характеристик электромеханических преобразователей за счет совершенствования ИИУС ЭМПЭ.

Для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи данной работы:

1. Анализ тенденций развития ИИУС на базе специализированных микроконтроллеров для достижения оптимальных энергетических и динамических свойств электромеханических преобразователей и технических комплексов.

2. Разработка структур микропроцессорного управления динамическими и энергетическими процессами электромеханических преобразователей и технических комплексов.

3. Разработка методики синтеза ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями.

4. Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств, реализующих способы оптимального векторного управления.

5. Разработка математических моделей и моделирование микропроцессорных ИИУС электромеханических преобразователей и технических комплексов.

6. Разработка системы микропроцессорного мониторинга векторных параметров электромеханических преобразователей.

В^ процессе решения задач, поставленных в диссертации, получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложен-комплекс технологических и электромеханических критериев оптимизации ИИУС технических комплексов.

2. Разработаны новые структуры оптимального векторного управления, заключающиеся в формировании оптимального фазового угла тока и потокосцепления в функции заданного момента и скорости электромеханического преобразователя, обеспечивающие повышение точности и быстродействия, диапазона регулирования, функциональную гибкость задания и воспроизведения требуемых качеств движения.

3. Разработана методика синтеза .структур ИИУС оптимального векторного управления, векторных регуляторов тока и магнитного поля, позволяющие реализовать разработанные структуры оптимального векторного управления.

4. Разработаны элементы и устройства нового типа контроллера — векторного контроллера, реализующего адаптивное векторное управление оптимальными фазовыми смещениями тока и потокосцепления по энергодинамическим критериям.

5. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение векторного контроллера, реализующего оптимальное векторное управление.

6. Разработана математическая модель ИИУС оптимального» векторного управления электромеханическими преобразователями.

7. Разработаны принцип построения и устройство микропроцессорного векторного мониторинга динамических процессов электромеханического преобразователя.

Результаты работ защищены с участием автора тремя патентами РФ на изобретениям опубликованы в 22 научных публикациях.

Полученные в работе результаты внедрены на промышленных предприятиях ФГУП НПП ВНИИЭМ, ОАО «АВЭКС», ЗАО «ОПТИМУМ-ЭЛЕКТРО», ОАО «Компрессор».

Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных конференциях «Научная сессия МИФИ» 1999, 2000, 2001, 2002, 2003; Московских международных телекоммуникационных конференциях студентов и молодых ученых «Молодежь и наука», на III Международной (XIV Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу «АЭП-2001» (Нижний Новгород, 2001 г.)., «АЭП-2007» (Санкт-Петербург, 2007 г.), международных конференциях «Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий» 2006;. 2007, 2008 г (Дагомыс, 2006-2008 г.).

Диссертация выполнена на 136 страницах основного текста, содержащего 4 главы, заключенне й список литературы из 80 наименований. В основной текст включены 31 рисунок и 3* таблицы. В приложении к основному тексту диссертации содержатся результаты разработки исследовании специализированных микроконтроллеров, расчеты режимов обьектов управления и акты внедрения результатов работы.

В первой главе проведен анализ тенденций развития и сформированы задачи оптимизации ИИУС электромеханических преобразователей. Предложена структура микропроцессорной ИИУС электромеханического преобразователя: Проведено исследование и предложенна система технологических и электромеханических критериев- оптимальности и ограничений. Представлен анализ возможностей* различных современных микроконтроллеров для оптимизации микропроцессорного управления.

Во второй главе изложены, теоретические основы построения? оптимальных ИИУС электромеханических преобразователей с применением, и развитием векторного метода управления В. А. Мищенко: Проведен анализ, исходных теоретических положений как основы для разработки математических моделей, принципов построения таких систем. Рассмотрен электромеханический преобразователь как объект управления. Разработана математическая1 модель асинхронного двигателя. Разработана методика синтеза структур микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления, структуры ИИУС микропроцессорного оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями с ориентацией по вектору Ts, для систем управления с обратной связью по скорости и без нее.

В третьей главе представлены результаты, разработки векторного контроллера для микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями на базе специализированного микроконтроллера ADMC300 фирмы Analog Devices. Представлены, разработанные алгоритмы программного обеспечения для векторного контроллера, разработанное программное обеспечение векторного контроллера, реализующего многозонное оптимальное векторное управление. Представлена структура программного обеспечения. Разработана программа мониторинга в реальном времени процессов управления электропривода на базе векторного контроллера электромеханического преобразователя.

В четвертой главе приводится разработанная модель микропроцессорных ИИУС оптимального векторного управления техническими комплексами, результаты исследования разработанных в диссертации микропроцессорных систем оптимального векторного управления методом математического моделирования. Представлены результаты разработки информационно-измерительных и управляющих систем электромеханических преобразователей на базе векторного контроллера для различных систем управления, критерии оптимизации этих систем, а также эффективность разработок.

В заключении приведены выводы по диссертационной работе, основные результаты апробации и внедрения результатов исследований, даны рекомендации по применению и дальнейшему развитию векторных микроконтроллеров.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю д. т. н. Слепцову В. В. и многим другим ученым и инженерам, способствовавшим постановке и решению рассмотренных задач исследований и оказавшим помощь в реализации результатов работы в промышленных разработках и внедрении.

18. Результаты работы внедрены на промышленных предприятиях ФГУП НПП ВНИИЭМ, ОАО «АВЭКС», ЗАО «ОПТИМУМ-ЭЛЕКТРО», ОАО «Компрессор».

Заключение и выводы к диссертационной работе

В процессе решения задач, сформулированных в диссертации для достижения поставленной цели, получены следующие результаты:

1. На основании проведенного исследования задач оптимизации ИИУС ЭМПЭ предложена система технологических и электромеханических критериев оптимизации, микропроцессорных систем управления электромеханическимигпреобразователями.

2. Проведен анализ тенденций развития микропроцессорных систем управления на база специализированных зарубежных и отечественных микроконтроллеров.

3. Несмотря на высокий мировой уровень микропроцессорной техники в настоящий момент отсутствуют отечественные конкурентоспособные микропроцессорные системы управления электромеханическими преобразователями. В1 диссертации показана необходимость разработки нового типа> контроллера с использованием* последних достижений и отслеживанием перспективных изменений в новых поколениях серийных микроконтроллерах передовых мировых фирм.

5. Показаны подходы и сформулирована цель разработки контроллера, обладающего структурно-функциональной универсальностю, ориентированного на предельное достижение энергодинамических критериев качества регулирования момента, скорости, положения, являющегося конкурентоспособным и эффективным решением для пользователя.

6. Предложена система критериев, являющаяся- основой для создания методики синтеза ИИУС ИМПЭ и принципов построения, контроллеров.

7. Разработана методика синтеза структур оптимального векторного управления микропроцессорных ИИУС электромеханическим преобразователем.

8. Разработаны структуры микропроцессорного оптимального векторного управления асинхронным электродвигателем с ориентацией управления по вектору с датчиком скорости на валу и без датчика, с ориентацией управления- по вектору ^Fs без датчика скорости на валу и структура микропроцессорного оптимального векторного управления синхронным электродвигателем с возбуждением от постоянных магнитов.

9. Разработан новый тип контроллера - векторный контроллер, реализующего адаптивное векторное управление оптимальными фазовыми смещениями тока и потокосцепления по энергодинамическим критериям.

10. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение векторного контроллера, реализующего оптимальное векторное управление.

11. Разработан принцип построения и-устройство микропроцессорного векторного, мониторинга" динамических процессовt электромеханического преобразователя:

12. Разработана оптимизационная- математическая модель микропроцессорной системы оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями. Математическая модель проверена на работоспособность и сходимость результатов в различных режимах статики и динамики.

13. Разработанная модель микропроцессорных систем оптимального векторного управления технических комплексов позволяет:

- производить исследования, электромагнитных переходных процессов и статических режимов по критериям оптимизации и ограничениям без проведения эксперимента;

- сократить затраты времени на разработку микропроцессорных систем оптимального векторного управления технологических процессов и технических комплексов с энергодинамической оптимизацией;

- использовать найденные в процессе системного моделирования законы и алгоритмы для программного обеспечения универсального, векторного контроллера.

14. Для ИИУС новых видов электротранспорта найденные законы оптимального управления позволяют на 15-20 % уменьшить затраты энергии, на 40-50 % увеличить момент на карданном валу, улучшить массо-габаритные показатели и уменьшить расход моторного топлива.

15. Для ИИУС перегрузочной машины атомного реактора найденные законы оптимального управления позволяют в 3 раза увеличить диапазон и точность регулирования скорости и повысить надежность атомного реактора.

16. Для ИИУС мобильных обьектов специального назначения найденные законы оптимального управления позволяют уменьшить пульсации момента и скорости, а также улучшить ВШХ.

17. Полученные результаты рекомендуются для применения при построении ИИУС ЭМПЭ, требующих повышения точности, быстродействия, диапазона регулирования момента, скорости и энергетической эффективности различных областей промышленности.

1. Соммервил И. Инженерия программного обеспечения: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. 624 с.

2. Филлипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью: Пер. с англ. М. Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 616 с.

3. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления: Пер. с англ. М.: Лаборатория Базовых Знаний; 2002. 832 с.

4. Мищенко В.А. Теория, способы и системы векторного и оптимального векторного управления электроприводами, переменного тока- М.: «ИНФОРМЭЛЕКТРО», 2002. 168 с.

5. Олссон Г., Пиани Дж., Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский Диалект, 2001.557 с.6: Бородин В1Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. М.: Издательство ЭКОМ, 1999. 400 с.

6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003. 608 с.

7. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные: системы. М.: Горячая линия Телеком, 2000. 336 с.9: Теряев Е.Д., Шамриков Б.М: Цифровые системы и поэтапное адаптивное управление. М.: «НАУКА», 1999. 330 с.

8. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: М.: «Машиностроение», 1986. 448 с.

9. Пухальский Г.И. Проектирование микропроцессорных систем. СПб.: ПОЛИТЕХНИКА, 2001. 544 с.

10. Методы современной теории автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд. МГТУ, 2000. 748 с.

11. Попов Е.Н. Теория нелинейных систем автоматического управления: М.: Наука, 1988, 255 с.

12. Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд. МГТУ, 2000; 736 с.

13. Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых приводах. Чебоксары.: ЧувГУ, 1998. 345 с.

14. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург.: Урал. гос. техн. ун-т, 2000. 645 с.

15. Математическое моделирование асинхронного электропривода с векторным управлением / Г.К. Боровин, В.А. Мищенко, Н.И. Мищенко и др. // Препринт № 144. М.: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша. 1989, 27 с.

16. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока: Пер. с нем. Mi-Л.: ГЭИ, 1963. 744 с.

17. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого цифрового управления двигателями / А. Темирев, В. Козаченко, Н. Обухов и др. // Chip News.-2002.-№4.-C. 24-30.

18. Применение DSP-микроконтроллеров фирмы Texas Instruments в преобразователях частоты, «Универсал» с системой векторного управления / В. Козаченко, Н. Обухов, С. Трофимов и др. // Электронные'компоненты.-2002.-№4-С. 61-64.

19. Козаченко В., Грибачев С. Перспективы применения специализированных сигнальных микроконтроллеров F28x фирмы Texas Instruments в системах управления реального времени // Chip News.-2002.-№10-С. 5-14.

20. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов / М.С. Куприянов, Б.Д. Матюшкин, В.Е. Иванова и др. СПб.: Наука и Техника, 2000. 752 с.

21. Время кентавров: Микросхемы отечественной серии Мультикор-11хх (МС-11хх) для встраиваемых и мобильных применений / Т. Солохина, Я. Петрикович, А. Глушков и др. // Chip News.-2002.-№8-C. 10-16.

22. Интегрированная среда разработки и отладки программ для модулей сигнальных контроллеров на базе ИМС платформы МУЛЬТИКОР / В.

23. Никольский, В. Володин, Ю. Александров и др. // Chip News.-2002.-N°9-C. 46-55.

24. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев JI.A. Алгоритмы и процессоры цифровой*обработки сигналов. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 464 с.

25. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. М.: «Нолидж», 2000. 320 с.

26. Портной Ю.Т. Системы управления перегрузочными машинами АЭС с реакторами ВВЭР-1000 // Вопросы электромеханики № 100: Тр. НПП ВНИИЭМ. М. 2001. С. 225-234.

27. Патент 2141719 РФ. Способ векторного управления синхронными электродвигателями* с постоянными магнитами на» роторе и электропривод для осуществления этого способа / В.А.Мищенко, Н.И.Мищенко,

28. A.В.Мищенко.; Заявлено 25.03.98; 0публ.20.11.99, Бюл. № 32. е.: ил.

29. Патент 2132110 РФ. Способ оптимального векторного управления асинхронным электродвигателем и электропривод для его осуществления /

30. B.А.Мищенко, Н.И.Мищенко, А.В.Мищенко.; Заявлено 25.03.98; 0публ.20.11.99, Бюл. № 32. е.: ил.

31. Мищенко А.В. Оптимизация тягового асинхронного электропривода электромобиля //Науч. сессия МИФИ-1999: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 1999. Т. 6. С. 24-25.

32. Мищенко А.В., Кольцов И.М. Микропроцессорные системы управления электроприводами переменного тока // Науч. сессия МИФИ-1999: С. Науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 1999. Т 13. С. 15- 16.

33. Мищенко А.В. Способы и системы векторного управления электроприводами переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2000: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 18 19.

34. Мищенко А.В. Микропроцессорный асинхронный электропривод грузового электромобиля ЗИЛ-ЭЛЕКТРО // Науч. сессия МИФИ-2000: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 20-21.

35. Мищенко А.В. Применение микроконтроллера AJDMC300 для микропроцессорной системы управления асинхронного электропривода электромобиля // Науч. сессия МИФИ-2001: Сб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2001. Т. 1.С. 31-32.

36. Мшценко< А.В. Микропроцессорная' система, управления асинхронным электроприводом // Автоматизированный электропривод: Тр. 3-й международ, конф:: Н.Новгород, 2001. С. 135 — 136.

37. Мищенко А.В. Разработка структуры, алгоритмов и программного обеспечения опытного образца микропроцессорного электропривода переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2002: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2002. Т. 1. С.42 43.

38. Мищенко В.А., Мищенко А.В., Савостьянов С.В. Математическое моделирование системы: инвертор с ШИМ асинхронный двигатель при частотном и векторном управлении // Науч. сессия МИФИ-2002: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2002. Т. 2. С. 128 - 129.

39. Мищенко В.А., Мищенко А.В., Пчелинцев А.В. Микропроцессорная реализация векторинга в системе электропривода переменного тока // Науч. сессия МИФИ-2993: Сб. науч. тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.60 61.

40. Мищенко А.В. Векторные микроконтроллеры для электроприводов переменного тока с оптимальными энергодинамическими свойствами // Науч. сессия МИФИ-2003: Сб. науч.тр. В 14 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 1. С.62 -63.

41. Мищенко В.А. Теория; способы и системы векторного и оптимального векторного управления электроприводами переменного' тока // Автоматизированный электропривод: Тр. 3-й- международ. конф:: Н.Новгород, 2001. С. 39 42.

42. Мищенко Н.И. Комплектный тяговый асинхронный электропривод грузового электромобиля «ЗИЛ ЭЛЕКТРО» // Автоматизированный электропривод: Тр. 3-й международ, конф.: Н.Новгород, 2001. С. 233 — 234.

43. Мищенко Н.И., Любисткова М.Е. Электроприводы переменного тока с векторным управлением: М.: «Поиск», 1990. 68 с.

44. United States Patent 4926105 Н02Р 5/40 Method of induction motor control and electric drive realizin this method / V.A. Mischenko, N.I. Mischenko.15.05. 1990. 164 p.

45. Bundesrepublik deutschland patent DE 3744905 C2 H02 P 7|44 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines umrichtergespeisten Asynchronmotors / V.A. Miscenko, N.I.Miscenko. 10.10.1991. 13 z.

46. Bundesrepublik deutschland patent DE 3704387 C2 H02 P 7|44 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Asynchronmotors / V.A. Miscenko, N.I.Miscenko. 27.05.1992. 62 z.

47. Bundesrepublik deutschland patent DE 37449857 C2 H02 P 7|44 Antriebssteuerung mit einem Asynchronmotor / V.A. Miscenko, N.I.Miscenko. 18.03.1993. 8 z.

48. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. М.: Энергия, 1973. 400 с.

49. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1987. 247 с.

50. Солодовников В.В. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы. М.: Высшая школа, 1991. 365 с.

51. Пупков В.И. Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. М.: МГТУ, 2000. 374 с.

52. Гостев В.И. Системы управления с цифровыми регуляторами. Киев: Техника, 1990. 453 с.

53. Ортенбургер Ф., Фрер Ф. Введение в электронную технику регулирования.

54. Фетисов, В.Н. Структурные методы в проектировании систем автоматического управления // Приборы и системы. Управление,- контроль, диагностика.-2000.-№10-С. 1-7.

55. Справочник. Борьба с шумом на производстве. М.: Машиностроение, 1985. 267 с.

56. Зубенко Б.И., Каплин А.И. О вибрациях асинхронных двигателей, питающихся от преобразователей частоты // Труды ВНИИЭМ. Т.63.

57. Васильев Е.П., Путилин К.П. Поворотные колебания статора асинхронного двигателя при питании от источника несинусоидального напряжения // Техническая электродинамика.-1983.-№5-С.

58. Вилесов Д.В., Гальперин В.Е. Ищенко В.Ф. Механизм возникновения низкочастотных вибраций АД при несинусоидальном напряжении питания // Электротехника.-1984.-№8-С.

59. Мищенко В. А., Мищенко А.В., Волынский Н.В. Оптимизация микропроцессорных векторных преобразователей на базе контроллеров Analog Devices и Infineon // Науч. сессия МИФИ-2006: Сб. науч. тр.* в 16 т. М.: МИФИ, 2006. Т 1. С. 54-55.

60. Мищенко В. А. Векторный метод управления электромеханическими преобразователями. // Электротехника. 2004 - № 7 — с. 47-51.

61. Мищенко- В. А. Векторная теория асинхронного элэктродвигателя. // Электротехника. 2007 - № 6 - с. 5-12.

62. Мищенко Bt А. Фазовый принцип векторного управления динамикой асинхронного электропривода. // Электротехника. — 2008 № 1 — с. 1-6.

63. Мищенко А.В. Микропроцессорная4 система оптимального векторного управления электромеханическими преобразователями. Промышленные АСУ и контроллеры. № 6, 2004 г. С. 26-30.

64. Мищенко В. А., Мищенко Н. И., Мищенко А. В. Новое поколение корабельных технических комплексов с микропроцессорными электроприводами. // Качество. Инновации. Образование. № 4, 2007 г., с 80 — 82.

65. Мищенко А. В. Повышение эффективности управляющих и информационно-измерительных систем электромеханических преобразователей энергии. // Приборы. № 2, 2009 г., с. 30 — 38.

66. ADSP-2100 Family. User's Manual. Analog Devices.

67. ADSP-2100 Family. Assembler Tools Manual. Analog Devices.

68. TMS320 Digital Signal Processor Solutions. Texas Instruments, Inc. 1997.

69. TCI775 32-bit single chip microcontroller. Data Sheet v. 1.2. May 2002, Infineon Technologies.

70. TCI775 Peripheral Units. 32-bit single chip microcontroller. User's Manual v.2.0. Feb 2002, Infineon Technologies.

71. TCI 775 System Units. 32-bit single chip microcontroller. User's Manual v.2.0. Feb 2002, Infineon Technologies.

72. Mixed Signal DSP Controller With CAN/ ADSP-21992. Analog Devices. August 2002. 48 p.

73. Analog Devices. High performance DSP-based Servo Motor Controller ADMC300 40 p.

74. Texas Instruments. TMS320C24xxDSP. // Digital Motor Control Seminar. 1998. 50 p.

75. Чуев П.В. Разработка систем векторного управления асинхронными приводами на базе специализированных сигнальных микроконтроллеров: Автореф.дис. канд.тех. наук/ Моск.энерг.ин-т. М., 2002. 20 с.