автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение эффективности управления механообрабатывающим оборудованием на основе разработанных моделей управляемых асинхронных двигателей

На правах рукописи

Чумаев Дмитрий Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩИМ ОБОРУДОВАНИЕМ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЯЕМЫХ АСИНХРОННЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г* ■ < -1 ^тч

л п э Ы11

Москва 2010

004619558

Работа выполнена в ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Филатов Владимир Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Султан-заде Назим Музаффарович

кандидат технических наук, доцент Сыроежкин Евгений Викторович

Ведущая организация: ОАО «СТАНКОАГРЕГАТ», г.Москва

Защита состоится

часов на заседании

диссертационного совета Д212.Г42.03 при ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 127994, г.Москва, Вадковский пер., д.За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Автореферат разослан «¿У » декщиРг оюг.

Ученый секретарь диссертационного совета

к. т. н., доцент

Семячкова Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Аюуальность темы. Совершенствование систем управления электродвигателями стимулировало применение надёжных асинхронных двигателей (АД) в приводах механообрабатывающего оборудования (станков с ЧПУ и промышленных роботов).

Особенность функционирования АД в приводах станков с ЧПУ и промышленных роботов состоит в использовании следящего режима с большим диапазоном изменения нагрузки и необходимости регулирования основных параметров (мощности, скорости перемещения и др.) в широких пределах.

Экономичность работы станка и качество получаемых изделий во многом зависит от точности встроенных средств управления, представляющих собой сложную многоконтурную систему. Исследование и проектирование подобных систем можно выполнить на хорошем уровне с использованием компьютерного моделирования процессов в объекте и системе управления, требующих создания совокупности моделей управляемых электродвигателей.

Цель работы состоит в повышении эффективности управления меха-нообрабатывающим оборудованием на основе разработанных моделей управляемых асинхронных двигателей.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

исследовать существующие методы и средства моделирования динамических процессов в управляемом асинхронном двигателе;

составить математические модели объекта (АД) с обоснованием целесообразности принятого уровня идеализации для обеспечения управляемости;

выбрать совокупность переменных, соответствующих условиям наблюдаемости, т. е. доступности для измерений с заданной точностью;

определить типовые программные комплексы, позволяющие обеспечить моделирование при заданных условиях;

создать в выбранных программных комплексах модели управляемых

асинхронных двигателей, параметры которых базируются на использовании их паспортных данных;

разработать принципы и способы создания встроенных в программные комплексы моделей АД, применяемых в современных станках и промышленных роботах;

создать методику определения диапазонов регулирования рабочих характеристик (механических и временных) асинхронного электродвигателя в автоматизированном электроприводе;

разработать методику определения управляющих входных воздействий, необходимых для получения заданных значений выходных переменных - скорости вращения и момента асинхронного электродвигателя;

провести экспериментальные исследования характеристик управления реальных типовых трехфазных АД с короткозамкнутым ротором для верификации компьютерных (имитационных) моделей. Научная новизна:

установлены связи между технологическими требованиями к автоматизированному приводу механообрабатывающего оборудования и основными характеристиками исполнительного асинхронного электродвигателя;

разработана совокупность моделей, описывающих зависимости между требованиями к приводу механообрабатывающего оборудования и параметрами управления асинхронным двигателем;

разработан способ решения задачи определения областей управляемости исполнительного асинхронного двигателя;

разработан способ решения задачи определения областей управляющих воздействий для обеспечения заданных режимов работы двигателя. Практическая ценность:

создана совокупность моделей асинхронного двигателя в средах Multi-Sim и Matlab, обеспечивающая эффективное исследование процессов управления асинхронными двигателями;

разработана методика определения управляющих воздействий, обес-

печивающих заданные режимы работы исполнительного асинхронного двигателя механообрабатывающего оборудования;

создана встроенная в программный комплекс схемотехнического моделирования МиШБт библиотека моделей промышленных трёхфазных асинхронных двигателей.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использованы методы теории автоматического управления, электрических машин и автоматизированного электропривода, а также математический анализ для обработки и интерполяции экспериментальных данных. Исследование процессов в асинхронном двигателе выполнено методами математического моделирования с применением разработанных автором программ и имитационных моделей. Реализация математических алгоритмов осуществлена в программных средах МайаЬ и МаЛСАй. Схемотехническое моделирование проведено с использованием программного комплекса МиШБт.

Достоверность полученных результатов определяется корректным применением методов численного интегрирования, теории автоматического управления, положений теории электротехники и электрических машин и подтверждается согласованностью результатов математического и имитационного моделирования с данными экспериментальных исследований промышленных электродвигателей.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Электротехники, электроники и автоматики» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», на Х1-Й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» (Москва, 23-25 апреля 2008 г.), на ХН-й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» (Москва, 14-15 мая 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Мехатроника, Автоматизация, Управление» (МАУ-2009) (Геленджик, 28 сентября — 3 октября 2009 г.), на ХШ-й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ

«Станкин» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» (Москва, май 2010г.).

Внедрение результатов исследования осуществлено в учебный процесс: в ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по дисциплинам: «Электротехника и электроника»; «Автоматизированный электропривод»; «Теория автоматического управления» в виде лабораторного практикума и библиотеки моделей АД;

во Владимирском государственном университете в курсе «Электромеханические и мехатронные системы».

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 8 опубликованных печатных работах, в том числе в журнале «Вестник МГТУ «Станкин», входящем в перечень утвержденных ВАК РФ изданий.

Структура и объём работы. Диссертация общим объёмом 210 страниц состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 98 наименований и 6 приложений. Основной текст изложен на 152 страницах, включает 94 рисунка, 5 таблиц и 41 математическую формулу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении определена область исследования и обоснована актуальность темы диссертации. Поставлены задачи и определены методы исследования.

Исследование выполнено в рамках базовых научно-исследовательских работ по созданию технологического оборудования, проводимых в МГТУ «Станкин» под руководством Григорьева С.Н., Подураева Ю.В., Илюхина Ю.В., Андреева А.Г. и других.

Вопросы управления исполнительными электродвигателями и моделирования их режимов и рассматривались в работах А. В. Башарина, И. П. Ко-пылова, В.В. Москаленко, С. Г. Германа-Галкина, А. И. Шиянова; Ф.Блашке, К. Милле, Д. Леру, К. Жезерник, Р. Марино и других учёных.

Использование в станочном оборудовании трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, работающих в системе автоматизированного электропривода с широким диапазоном регулирования, обусловливает повышенные требования к системам управления. Простой в кон-

структивном исполнении АД с короткозамкнутым ротором, с точки зрения физического и математического описания рабочих процессов, представляет собой весьма сложную нелинейную электромеханическую систему. Поэтому математическое описание рабочих процессов в АД возможно при строго определенных допущениях. Исследование и разработка систем управления АД станочного оборудования невозможны без компьютерных моделей, позволяющих имитировать работу всей электромеханической системы. Для этого потребовалось создание методики моделирования АД и разработка совокупности имитационных моделей, позволяющих наилучшим образом моделировать работу АД в системе автоматизированного электропривода.

В первой главе приведена математическая модель асинхронного электродвигателя, описывающая динамические процессы при достаточно общих допущениях. Модель представлена в виде следующей системы уравнений. Уравнения электрического равновесия для фаз статора:

"„(') = «ЛМ + А, Л,«)/А + ^<й4«)/А, где ц=А, В, С (1)

Уравнения электрического равновесия для фаз ротора:

0 = + + где £=а, ¿,с...г2 (2)

Уравнение механического состояния:

J Л12 (()/Ж + М^1) + МС (/) - Мэ {/) = 0, (3)

где ип(1) — напряжение на фазе обмотки статора, ;,,(/) — ток фазы обмотки статора, ¿¡(г) — ток фазы обмотки ротора, г2 - число пазов обмотки ротора, Нц и — активные сопротивления фаз обмоток статора и ротора соответственно, 1П и Ь^ — собственные индуктивности фаз обмоток статора и ротора соответственно, Ьи ¿п* — взаимные индуктивности обмоток статора и ротора, 3 — эквивалентный динамический момент инерции ротора, 5(/) = [П1(')-й2(0]/Я1(/) —скольжение двигателя, П,(/) —угловая скорость вращения поля статора, —угловая скорость вращения ротора двигателя, п2(1) = 30С12(1)/л - скорость вращения ротора, Мг(0 — собственный момент сопротивления двигателя, Мс0) —момент внешней нагрузки двигате-

ля, мэ(1) — момент, развиваемый на валу за счет подводимой электромагнитной энергии, определяемый соотношением

= (4)

где т2=г2 — число фаз обмотки ротора, р— число пар полюсов двигателя, /, — частота напряжения обмотки статора (синхронная частота).

Представленная система уравнений (1)-(4) является нелинейной нестационарной и ее решение аналитическими методами затруднительно. Решение можно получить численными методами в программной среде, то есть методом имитационного моделирования.

Предварительно был проведен анализ имеющихся имитационных моделей трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Основой модели АД является функциональная схема (рис. 1).

БЛОК ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

БЛОК ОБМОТКИ СТАТОРА

БЛОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

связи

БЛОК ОБМОТКИ РОТОРА

"7Т"

V

БЛОК МЕХАНИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Рис.1. Функциональная схема модели АД Большинство моделей адекватно отражают статические режимы работы, однако недостаточно точно описывают динамические явления в АД. Так, классические Т-образная и Г-образная схемы замещения применяются для поверочных расчетов параметров установившихся режимов работы АД. Эти модели дают возможность построить механическую характеристику. Однако они не дают возможности исследовать переходные режимы. В них также отсутствует описание механики процессов вращения ротора с возможностью учёта изменяющейся во времени нагрузки. Всё это делает невозможным встраивание этих моделей как завершенных элементов в модель электромеханической системы. Для анализа процессов в АД применяется универсальная математическая

модель АД, называемая обобщенной моделью (ОМ). Эта модель позволяет описывать электромагнитные процессы в идеализированном АД с помощью математического аппарата линейной алгебры. При ее построении предполагается, что АД имеет трехфазную симметричную обмотку на статоре и трехфазную симметричную обмотку на роторе. Источником питания служит симметричная система трехфазного синусоидального напряжения. Обмотки машины рассматриваются как электрические цепи с сосредоточенными параметрами. Обобщенная модель предполагает наличие одной пары полюсов, а также равные взаимные индуктивности обмоток статора и ротора, что в общем случае сужает область применения данной модели.

Математическое описание обобщенной модели представляет собой систему из 13 уравнений, записанных относительно переменных состояния, включая потокосцепление у, и для упрощения предполагает применение метода пространственного вектора. Суть метода заключается в представлении мгновенных значений симметричных трехфазных переменных состояния путем соответствующего математического преобразования в виде одного пространственного вектора. Результатом преобразования являются уравнения (5).

»5 = + М + УА ,

ч^АЛ+^Л. (5)

М = Jd&|dt + f>(b + Mи, М = к(у1 Х1ку

В отличие от библиотечной модели среды МайаЬ, построенная в системе координат ротора, в работе использована реализация решения уравнений (5) в системе координат статора (рис. 2).

Имитационная обобщённая модель по способу построения является открытой, и в случае модификации условий моделирования может быть изменена за счёт модифицируемости отдельных блоков. Модель предоставляет возможность вывода всех промежуточных параметров процесса преобразования

электрических величин, т. е. фазных напряжений и токов обмоток.

Ей1—<3*1

п«

ГУ р"

с:

ч

КйЬ

1:г;1г*Рг*1".

33=

П

СрШа®

*01

Рг®Л1 р..

Ьп/Ьг*Яг1

ил

КрзЖЬ

—о—

Рис.2. Реализация обобщенной модели в среде МайаЬ Результаты моделирования АД типа 4А90Ь2УЗ, полученные с использованием разработанной обобщенной модели приведены на рис.3, а. Это зависимости от времени электромагнитного момента и скорости вращения вала на холостом ходу и при включении через 0.4 с нагрузки Мн=10 Нм.

п2, об/мин М„ Нм

А/,, Нм 351

«2 ОМ

Мом

/

к 1

г

0.2

0.4

0.6

0.8

3000 30

2500 25

2000 20

1500 15

1000 10

500 5

1°1,с 0

\

1

( \

пг, об/мин З.ОООк

2.500к З.ОООк 1.500к 1.0001с 500.000

200т 400т 600т 800т

0

1 Г, с

«) б)

Рис.3. Результаты моделирования процесса запуска АД 4А90Ь2УЗ

Сопоставление результатов вычислительного эксперимента с библиотечной моделью и с моделью рис. 2 показало, что они полностью совпадают при одинаковых исходных данных параметров двигателя и входных сигналов.

Модель достаточно эффективна при моделировании систем автоматизированного электропривода в среде МаЧаЬ. К недостаткам предложенной обоб-

щенной модели следует отнести то, что она не отражает свойств фильтрации высших гармоник электромеханической системой АД.

Для анализа процессов управления АД на кафедре «Электротехники и электроники» МГТУ «Станкин» разработана базовая вычислительная модель (БВМ) в программной среде МиШБип. Эта модель позволяет адекватно отображать установившиеся режимы работы АД при произвольном напряжении питания и различных нагрузках. Модель построена по принципу раздельного анализа электрических и механических процессов с использованием алгебраических формул и численного решения дифференциальных уравнений.

Временные зависимости механических переменных состояния АД 4А90Ь2УЗ, полученные с использованием БВМ, представлены на рис.3, б.

Анализ результатов вычислительного эксперимента показывает, что эта модель весьма эффективно отражает динамику механических процессов в двигателе, позволяет строить механические характеристики любого режима работы, однако не достаточно полно воспроизводит переходные электромагнитные процессы в двигателе. Это сужает область её применения при моделировании процессов управления.

В результате анализа приведенных моделей определены границы их применимости и поставлена задача создания совокупности имитационных динамических моделей управляемого АД с целью повышения точности моделирования процессов, качества управления выходными параметрами электродвигателя. Сформулированы требования к вновь разрабатываемым моделям.

Во второй главе описаны разработанные динамические имитационные модели для исследования режимов управления функционированием АД: операторная динамическая модель (ОДМ) и схемотехническая динамическая модель (СДМ). Рассмотрены условия и допущения, положенные в основу создания этих имитационных моделей, позволяющих учесть электромагнитные процессы в переходных режимах работы двигателя. Приведено описание построения этих моделей.

В качестве программной среды для построения имитационных моделей и

выполнения вычислительных процедур исследования процессов управления АД выбран программный комплекс MultiSim, предназначенный для схемотехнического моделирования и разработки электронных устройств. Широкая номенклатура библиотечных моделей электрических и электронных элементов позволяет выполнять на схемотехническом уровне численное исследование процессов самых разнообразных устройств, а наличие типовых блоков, выполняющих математические операции, дает возможность провести моделирование устройств разной физической природы на уровне имитации формульных соотношений.

Отображение на экране монитора схемы исследуемого устройства и передних панелей контрольно-измерительных приборов с органами управления сводит виртуальный эксперимент к процедуре «сборки» схемы с измерительными приборами на экране монитора и выполнению измерений. В программе предусмотрены непосредственный обмен данными с программной системой Lab View, что обеспечивает возможность совместного моделирования, и свободная трансляция в пакеты MathCAD и Excel.

Для решения промежуточных вычислительных задач выбрана среда MathCAD. Для подтверждения достоверности результатов моделирования использована среда Matlab.

Операторная динамическая модель построена на основе математической модели рабочих процессов АД в преобразованной системе уравнений (6). Такое представление позволило получать решения в форме временных зависимостей переменных состояния.

В качестве описывающих величин выбраны переменные состояния /,(/), hit), Ог(/):

dix(t)/dt = -г1111(/) + (г12/5(0)/2(/) + с1и1( /), d¡2(t)ldt^:2ii¿t)-(:22IS{t)yi2{t)-c2u¿t), (6)

dn2(t)/dt = -0T/J)n2(t) + (dJS(t)J)i¡(t)-(l/J)Mc(t),

где zxx=RxLJKu :i2=R2Ll2/Ku z2l=RxLi-JKu cx=LJKx,

c2=LnIKb dm=m2R7pl[2nfl], A'I=I,¿2-¿12¿21.

Схема модели представлена на рис. 4. Блок обмотки статора составляют элементы А\ 1, 7\ 1, А4, 212. Обмотка ротора создана блоками А], А5, 721, 722. Механическая сторона процесса реализована блоками А2, АЗ, А6, А8, А9, А10, А14. Блоки VI, /1 имитируют управляющие воздействия. Конструктивные параметры двигателя определены блоками ./, ЬеЧа. Нагрузка задается блоком Мс.

Рис.4. Схема операторной динамической модели в среде МиШ8т Проведено моделирование пуска АД в среде МиШБт и МайаЬ (рис. 5). В вычислительном эксперименте сглаживание пульсаций характеристик осуществлено с помощью Л1С-фильтра нижних частот и с помощью постпроцессорной фильтрации.

Анализ результатов моделирования показал, что в статическом режиме характеристики совпадают. Ж-С-фильтр достаточно просто моделируется с использованием стандартных компонентов пакета МиЫЗ'ап, но создаёт дополнительную инерционность. Применение цифрового фильтра обеспечивает более качественное сглаживание, но требует дополнительного программирования.

Рис.5. Результаты моделирования ОДМ процесса пуска АД 4А90Ь2УЗ

Совпадение результатов моделирования ОДМ в средах МиШБт и МайаЬ свидетельствует об адекватности модели.

Для эффективного использования модели АД в системе привода необходимо иметь возможность оценки влияния параметров двигателя на выходные характеристики привода. Выполнить эту задачу позволяет схемотехническая динамическая модель (СДМ), построенная с использованием встроенных библиотечных моделей элементов и устройств. В этом случае непосредственными параметрами модели являются паспортные данные АД (Ль Яг, Ц,

¿2> 1-п, ¿гь -Л Р)-

Реализация СДМ в среде МиШБт представлена на рис. 6. Блок обмотки статора составляют элементы Л1, ¿1, ¿12. Обмотка ротора создана элементами 7?2, ¿2, ¿21, А\, А2. Механическая сторона процесса реализована блоками А4,..., А13. Блоки У1,/1 имитируют управляющие воздействия. Конструктивные параметры двигателя определены блоками р, У, Ъеиа. Нагрузка задается блоком А/с.

Рис.6. Схемотехническая динамическая модель в среде МиЫБ'т Для сравнения результатов вычислительного эксперимента с использованием разработанных моделей проведён анализ на основе пусковых характеристик п2{1) и А/э(/) на холостом ходу и при включении нагрузки Мн=Ю Нм. Результаты моделирования характеристик АД 4А90Ь2УЗ, приведены на рис. 7.

Л4 Нм 12, об/мин

Рис.7. Результаты вычислительного эксперимента с разными моделями АД

На основании приведенных результатов моделирования характеристик с использованием совокупности моделей можно сделать следующие выводы. В статическом режиме характеристики рассмотренных моделей практически

совпадают. В переходном режиме в достаточной мере совпадают характеристики динамических моделей, что позволяет судить об их адекватности. Переходная характеристика базовой модели существенно отличается, т.к. описывает, в основном, механическую составляющую процесса.

Следовательно, целесообразно при моделировании процессов в автоматизированном электроприводе станочного оборудования использовать разработанные динамические модели, отражающие динамику двигателя.

Третья глава посвящена вопросам исследования управляемости АД с помощью разработанных имитационных моделей.

На основе базовой вычислительной модели трёхфазного АД разработан алгоритм построения поверхностей значений электромагнитных моментов и скоростей вращения ротора в пределах устойчивой части механической характеристики с помощью семейства пусковых характеристик конкретного двигателя. Эти поверхности позволяют определять области управляемости конкретного АД по моменту и по скорости вращения ротора, что даёт возможность оценить допустимый для данного двигателя диапазон управления механическими переменными.

Алгоритм построения поверхностей реализован в двух различных программах Ms Excel и MathCAD с целью получения рационального сочетания возможностей каждой программы и уменьшения количества промежуточных этапов. Результаты исследования для двигателя 4A90L2Y3 представлены в виде трехмерных областей (рис. 8).

Рис.8. Области управления по М3 и п2 для двигателя 4A90L2Y3

Решена задача определения значений управляющих воздействий для получения заданного работы АД, принадлежащей одновременно двум поверхностям Мэ(У\,/\) и п2{иь/\) из рабочего диапазона механической характеристики. Описан принцип получения допустимой поверхности электромагнитного момента из рабочего диапазона, и соответствующей ей поверхности скоростей вращения п2(1/\,/0- Математический алгоритм построения поверхностей выходных переменных основан на методе аппроксимации. Погрешность аппроксимации поверхностей выходных переменных М и п для рассматриваемого двигателя не превышает 0,4%. Погрешность нахождения значений управляющих переменных {/, и/) не превышает 0,0001%.

По результатам исследования можно сделать вывод, что решенная задача определения значений управляющих воздействий позволяет получать необходимые характеристики управления для встраивания разработанных динамических моделей АД в модель автоматизированного электропривода станочного оборудования.

В четвертой главе приведено описание испытательного стенда, позволяющего получать временные и механические характеристики реального трёхфазного асинхронного двигателя, необходимые для определения соответствующих характеристик и параметров имитационных моделей (рис. 9).

Рис.9. Испытательный стенд- а и его схема - б

Представлены полученные экспериментальным путём характеристики трёхфазного АД с короткозамкнутым ротором типа 4ААМ6ЭА4УЗ. Проведена идентификация параметров имитационной модели с параметрами двигателя. Смоделированы характеристики реального двигателя 4ААМ63А4УЗ и

проведена верификация модели. Результаты физического эксперимента пуска АД при холостом режиме с последующим набросом нагрузки 0,4 Нм через 0,45с и характеристики, полученные на СДМ, представлены на рис. 10 а, б. Механические характеристики при £/1=220В,/1=50Гц приведены на рис.10 в.

П2, Об/мИН

1600

к

к \ «2 "2СЛ 9КСП М

А/с, Нм

пг, об/мин

ч ч Мс эксп

/ \| .Мсс дм

/

о од о,4 ¿¡¡\о£ 0,1

0,4 ^ 0,6

Я( М)эк :п/ > к

п(М) СДМ /

1

I, с I, с ° ' ~в) ' кэ, Нм

Рис. 10. Результаты эксперимента и характеристики модели

Совпадение скорости вращения и момента в установившемся режиме и незначительные расхождения результатов в переходном позволяют сделать вывод об адекватности разработанных моделей реальному объекту АД типа 4ААМ63А4УЗ.

Пятая глава содержит методику определения основных параметров модели электродвигателя на основе его паспортных данных. Приведена методика создания встроенного компонента для разработанной совокупности моделей управляемого АД в среде МиШБт. Встроенные компоненты предназначены для применения в процессе проектирования и настройки автоматизированного асинхронного электропривода.

Модель_АД

"2БВМ

//

/

/

/ \\ МБВМ

/

2.500к

г.ооок

1.500к 1.000к 500.00( 0

0 20т 40ш 60т 80т 100т

Рис.11. Схема моделирования рабочих процессов АД с использованием встроенного компонента -а и результаты моделирования - б

На основе разработанной методики составлена библиотека встроенных компонентов АД серии 4А. Представлены контрольные характеристики встроенного компонента для АД 4А90Ь2УЗ (рис.11).

На базе библиотеки моделей АД разработан лабораторный практикум, который может быть использован при проведении практических и лабораторных занятий по дисциплинам: «Теория автоматического управления». «Электротехника и электроника»; «Автоматизированный электропривод».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.В диссертации решена научная задача, имеющая существенное значение для машиностроения и заключающаяся в повышении эффективности управления механообрабатывающим оборудованием на основе разработанных моделей управляемых асинхронных двигателей.

2. Установлены связи между технологическими требованиями к автоматизированному приводу механообрабатывающего оборудования и основными характеристиками исполнительного асинхронного электродвигателя, что позволяет обеспечить эффективное управление электроприводами механообрабатывающего оборудования.

3. Разработаны модели, описывающие зависимости между требованиями к приводу механообрабатывающего оборудования и параметрами управления исполнительным асинхронным двигателем, особенностью которых является отражение динамики электромагнитных процессов.

4. Создана методика выбора величин асинхронного двигателя, обеспечивающих получение характеристик управления привода механообрабатывающего оборудования, включающая встроенную в программный комплекс библиотеку моделей промышленных АД, применимую к решению широкого круга учебных, исследовательских и инженерных задач.

5. Обоснован рациональный выбор величин, отражающих с заданной степенью идеализации установившиеся рабочие режимы и переходные процессы управления АД.

6. Разработана методика построения областей значений управляющих воздействий, требуемых для обеспечения заданного режима работы электродвигателя, позволяющих определять диапазоны регулирования выходных параметров АД (создаваемого момента и скорости вращения ротора) для оценки границ применимости конкретного АД в составе станочного электропривода.

7. Результаты выполненной работы могут быть рекомендованы для применения при разработке автоматизированных асинхронных электроприводов механообрабатывающего оборудования, в частности для привода главного движения.

Разработанные модели и алгоритмы могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе по направлениям: 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»; 220200 «Автоматизация и управление» в высших технических учебных заведениях.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ

РАБОТЫ

1. Чумаев Д.А. Пользовательская динамическая модель трехфазного асинхронного электродвигателя в среде Matlab. Вестник МГТУ «Стан-кин». Научный рецензируемый журнал. №2 (10), 2010.-150 с. ил., с.112-118.

2. Чумаев Д.А. Разработка пользовательской библиотеки асинхронных двигателей электроприводов станков в среде MultiSim. Материалы XIII научной конференции МГТУ «Станкин» и "Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин»- ИММ РАН" по математическому моделированию и информатике: Сборник докладов./ Под ред. Козакова O.A. — М.: ИЦ ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» 2010г. - 300-303 с.

3. Чумаев Д.А. Разработка имитационной модели трехфазного асинхронного электродвигателя. Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2009)// Материалы Международной научно-технической конференции. - Таганрог. Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009г. с. 294-296.

4. Чумаев Д.А., Соколов Е.А Экспериментальное определение статических и динамических параметров трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Материалы ХИ-ой научной конференции МГТУ «Станкин» и "Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин»- ИММ РАН" по математическому моделированию и информатике. Сборник докладов./ Под ред. Козакова О.А — М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» 2009г. с. 360-363.

5. Чумаев Д.А., Соколов Е.А. Разработка имитационной динамической модели трехфазного асинхронного электродвигателя. Материалы XII-ой научной конференции МГТУ «Станкин» и "Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН" по математическому моделированию и информатике. Сборник докладов./ Под ред. Козакова О.А — М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» 2009г. с. 363-365.

6. Чумаев Д.А., Филатов В.В. Разработка имитационной динамической модели трехфазного асинхронного электродвигателя. Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. №4 (8), 2009.-е. ил. с. 89-97.

7. Чумаев Д.А., Филатов В.В. Анализ управляемости трехфазного асинхронного электродвигателя. Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «Станкин», № 4 (4), 2008. - 208 е.: ил. - с. 93101.

8. Чумаев Д.А., Филатов В.В. Исследование управляемости трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Материалы XI научной конференции МГТУ «Станкин» и "Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин»- ИММ РАН" по математическому моделированию и информатике: Сборник докладов./ Под ред. Козакова O.A. — М.: ИЦ ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» 2008г. с. 283-286.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чумаев Дмитрий Александрович

Повышение эффективности управления механообрабатывающим оборудованием на основе разработанных моделей управляемых асинхронных

двигателей

Подписано в печать 30.11.10

Объем: 1,5 усл. п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 312 Отпечатано в типография «Реглет» 125315 г. Москва, Ленинградский проспект, д.74 к.1 Тел: 790-47-77; 661-60-89; www.reglet.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВОЗМОЖНОСТИ, ПРИМЕНЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ

МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЯЕМЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

1.1. Асинхронный двигатель как объект регулирования в управляемой электромеханической системе.

1.2. Математическое описание работы асинхронного двигателя.

1.3. Применение Т-образной схемы замещения для моделирования асинхронного двигателя.

1.4. Возможности применения Г-образной схемы замещения для моделирования асинхронного двигателя.

1.5. Использование обобщенной математической модели асинхронного двигателя в среде Matlab.

1.6. Применимость модели электромагнитных процессов асинхронного двигателя в среде Multisim.

1.7. Реализация модели механического преобразователя асинхронного двигателя в среде Multisim.

1.8. Возможности трехфазной модели электромагнитных процессов асинхронного двигателя в среде Multisim.

1.9. Анализ базовой вычислительной модели асинхронного двигателя в среде Multisim.

1.10. Выводы по главе, цель работы, постановка задачи.

ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ СОВОКУПНОСТИ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

2.1. Влияние величин различной физической природы на" процесс моделирования асинхронного двигателя.

2.2. Выбор программных средств для моделирования динамических процессов в асинхронного двигателя.

2.3. Построение операторной динамической модели асинхронного двигателя на основе уравнений состояния в среде MultiSimvi Matlab.

2.4. Построение схемотехнической динамической модели в среде MultiSim.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ УПРАВЛЯЕМОСТИ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

3.1. Анализ характеристик имитационной модели асинхронного двигателя.

3.2. Построение областей регулирования асинхронного двигателя.

3.3. Определение управляющих входных воздействий, необходимых для получения заданных значений выходных переменных.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

4.1. Описание экспериментальной установки и условий эксперимента.

4.2. Сравнение результатов экспериментального определения характеристик АД и результатов моделирования.

4.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. СОЗДАНИЕ БИБЛИОТЕКИ ВСТРОЕННЫХ МОДЕЛЕЙ

АД В ПРОГРАММЕ MULTISIM.

5.1. Определение основных параметров модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

5.2. Создание библиотечного компонента асинхронного двигателя в программе MultiSim.

5.3. Составление библиотеки встроенных моделей асинхронного двигателя.

5.4. Использование совокупности моделей асинхронного двигателя для решения учебных и инженерных задач при моделировании рабочих процессов в управляемых асинхронного двигателях.

5.5. Выводы по главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Совершенствование систем управления электродвигателями стимулировало применение асинхронных двигателей (АД) в приводах механообрабатывающего оборудования (станков с ЧПУ[11] и промышленных роботов). Трехфазные асинхронные электродвигатели нашли широкое применение в современных промышленных исполнительных механизмах благодаря простоте конструкции, высокой надежности, экономичности и приемлемой себестоимости.

Вопросы управления исполнительными электродвигателями и моделирования их режимов рассматривались в работах известных отечественных учёных А. В. Башарина, И. П. Копылова, В.В. Москаленко, С. Г. Германа-Галкина, Г.Г. Соколовского, А. И. Шиянова и других.

Повышение эффективности управления оборудованием, использующим асинхронный двигатель, входит в число задач, которые на современном этапе развития науки могут иметь оригинальные алгоритмы решения. Работы, посвященные проблеме развития управления приводами на базе асинхронных двигателей, активно ведутся различными отечественными школами учёных в Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже [4], [32], [41], [55], [60], а также зарубежными учёными, в первую очередь в Германии [83], [85], [86], [87], Японии [88], Франции [84], [89], США [96], Китае [94],[95], [97].

Особенность функционирования АД в приводах станков с ЧПУ и промышленных роботов состоит в использовании следящего режима с большим диапазоном изменения нагрузки и необходимости регулирования основных параметров (мощности, скорости перемещения и др.) в широких пределах. Развитие теории управления и научных основ моделирования АД, а также совершенствование технических средств управляемого преобразования электрической энергии дали возможность создания широкой номенклатуры трехфазных электроприводов с разными способами регулирования режимов работы асинхронных электродвигателей.

Использование в механообрабатывающем оборудовании трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, работающих в системе автоматизированного электропривода с широким диапазоном регулирования, обусловливает повышенные требования к системам управления. Экономичность работы станка и качество получаемых изделий во многом зависят от точности встроенных средств управления, представляющих собой сложную многоконтурную систему.

Простой в конструктивном исполнении АД с короткозамкнутым ротором, с точки зрения физического и математического описания рабочих процессов, представляет собой весьма сложную нелинейную электромеханическую систему. Математическое описание рабочих процессов в АД возможно при определенных допущениях. Для обеспечения эффективности управления необходимо при исследовании и проектировании систем управления АД механообрабатывающего оборудования использовать компьютерное моделирование процессов в объекте и системе управления. Это особенно важно в цифровых системах, позволяющих реализовывать сложные алгоритмы. Современный автоматизированный электропривод использует цифровые управляющие устройства, в которых адекватные компьютерные модели могут использоваться в алгоритме управления как компоненты процесса управления. Построение моделей необходимо для выявления областей эффективного управления электродвигателем. Эффективность управления существенно зависит от полноты и точности используемых математических и имитационных моделей исполнительного электродвигателя [32]. Поэтому создание совокупности имитационных моделей, позволяющих наилучшим образом моделировать работу АД в системе автоматизированного электропривода, позволяет решить актуальную задачу повышения эффективности управления механообрабатывающим оборудованием.

Диссертация основывается на разработанных автором компьютерных моделях трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, которые были верифицированы на экспериментальном стенде и включены в учебный процесс МГТУ «Станкин».

При выполнении диссертационной работы использованы методы теории автоматического управления, электрических машин и автоматизированного электропривода, а также математический анализ для обработки и интерполяции экспериментальных данных. Исследование процессов в асинхронном двигателе выполнено методами математического моделирования с применением разработанных автором программ и имитационных моделей. Реализация математических алгоритмов осуществлена в программных средах Ма[1аЬ и МаМСАЭ. Схемотехническое моделирование проведено с использованием программного комплекса МиШБт

Исследование выполнено в рамках базовых научно-исследовательских работ по созданию технологического оборудования, проводимых в МГТУ «Станкин» под руководством Григорьева С.Н., Подураева Ю.В., Илюхина Ю.В., Андреева А.Г. и других.

Работа выполнена на кафедре «Электротехника, электроника и автоматика» МГТУ «Станкин». Результаты исследования доведены до научной общественности. По теме диссертации опубликованы 8 печатных работ, в том числе в журнале «Вестник МГТУ «Станкин», входящем в перечень утвержденных ВАК РФ изданий.

Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Элетротехники, электроники и автоматики» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», на Х1-й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» -ИММ РАН» (Москва, 23-25 апреля 2008 г.), на ХП-й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» (Москва, 14-15 мая 2009г.), на Международной научно-технической конференции «Мехатроника, Автоматизация, Управление» (МАУ-2009) (Геленджик, 28 сентября — 3 октября 2009г.), на ХП1-Й научной конференции ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» и «Учебно

Научного Центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» (Москва, май 2010г.).

Автор выражает благодарность и признательность Владимиру Витальевичу Филатову за выбор направления исследования, научные консультации, предоставление материалов, моральную поддержку, ценные рекомендации при выполнении исследований и анализе результатов, а также коллективу кафедры «Электротехники, электроники и автоматики» МГТУ «Станкин» за активное участие в обсуждении диссертации.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Решена актуальная научная задача повышения эффективности управления механообрабатывающим оборудованием на основе разработанных моделей управляемых асинхронных двигателей.

2. Установлены связи между технологическими требованиями к автоматизированному приводу механообрабатывающего оборудования и основными характеристиками исполнительного асинхронного электродвигателя, что позволяет обеспечить эффективное управление электроприводами механообрабатывающего оборудования.

3. Разработаны динамические имитационные модели, описывающие зависимости между требованиями к приводу механообрабатывающего оборудования и параметрами управления исполнительным асинхронным двигателем.

4. Создана методика выбора величин асинхронного двигателя, обеспечивающих получение характеристик управления привода механообрабатывающего оборудования, включающая встроенную в программный комплекс библиотеку моделей промышленных АД, применимую к решению широкого круга учебных, исследовательских и инженерных задач.

5. Обоснован рациональный выбор величин, отражающих с заданной степенью идеализации установившиеся рабочие режимы и переходные процессы управления АД.

6. Разработана методика построения областей значений управляющих воздействий, требуемых для обеспечения заданного режима работы электродвигателя, позволяющих определять диапазоны регулирования выходных параметров АД (создаваемого момента и скорости вращения ротора) для оценки границ применимости конкретного АД в составе станочного электропривода.

7. Результаты выполненной работы могут быть рекомендованы для применения при разработке автоматизированных асинхронных электроприводов механообрабатывающего оборудования, в частности для привода главного движения.

Разработанные модели и алгоритмы могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе по направлениям: 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»; 220200 «Автоматизация и управление» в высших технических учебных заведениях.

1. Башарин А. В. Постников Ю. В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ. Л.: Энергоатомиздат. 1990.

2. Башарин А.В, Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. — Ленинград, Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982. — 392 с, ил.

3. Бичай В.Г., Пиза Д.М., Потапенко Е.Е., Е.М. Потапенко. Состояние, тенденции и проблемы в области методов управления асинхронными двигателями. ISSN 1607-3274 "Радюелектрошка, шформатика, управлшня" № 1, 2001. с. 138144.

4. Быков П.Н. Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления : дис. . канд. техн. наук : 05.13.18, 05.09.03 Воронеж, 2006 137 с. РГБ ОД, 61:07-5/441.

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

6. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник. Л.:"Энергия", 1974. — 840с.

7. Герман-Галкин С. Г., Кардонов Г. А. Электрические машины. Лабораторные работы на ПК. Спб.: КОРОНА принт, 2003.

8. Герман-Галкин С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. — СПб.: КОРОНА-Век, 2008. — 368с.

9. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. — СПб.: КОРОНА принт, 2007. — 320с, ил.

10. Дьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике. Справочник. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 958 с.

11. Григорьев С. H., Кохомский M. В., под общ/ред. Маслов А. Р. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ М.: «Машиностроение», 2006 г. 544 с, ил.

12. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. В 2-х т. Том 1: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство МЭИ, 2004. — 656с, ил.

13. Изосимов Д.Б., Рыбкин С.Е., Байда C.B. Алгоритм цифровоговекторного управления электромагнитным моментом асинхронного двигателя1

14. Электричество. 2005. № 2. С. 37-42.

15. Илюхин Ю.В. Синергетический (мехатронный) подход к проектированию систем управления технологических роботов. Мехатроника, №2, 2000.-С. 7-12.

16. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. — M.: COJIOH-Пресс, 2003. 736 е.: ил.

17. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам . Учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. — М.: Издательский центр «Академия», 2005 г. — 480 с.

18. Кобелев A.C., Кудряшов C.B. Математическая модель электромагнитного расчета асинхронных электродвигателей для работы с алгоритмами оптимизации. Электротехника. 2008. № 11. С. 28-35.

19. Ковчин, С.А. Теория электропривода /С.А. Ковчин, Ю.А. Сабинин. -СПб.: Энерго-атомиздат. СПб. отд., 1994.-496 с.

20. Козаченко В. Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам.//СЫр News.- 1999.-№1(34). С.2-9.

21. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Имитационное моделирование сложных динамических систем, http://www.exponenta.ru

22. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. Учеб. для вузов. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Высш. шк. 2001. — 327с: ил.

23. Копылов И.П., Клоков Б. К. Справочник по электрическим машинам: В 2Т./С74. Т. 1. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

24. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука. 1974. 832 с.

25. Кравчик А.Э., Андрианов М.В. Основные направления совершенствования асинхронных электродвигателей общего назначения. -http://www.vemp.ru

26. Кравчик А.Э., Пискунов C.B., Русаковский A.M., Соболенская Е.А. Асинхронные электродвигатели новой серии 5А // Приводная техника. 1997. № 2.

27. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А 90. М.:Энергоиздат, 1982. -504с.

28. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Моделирование электрических и электронных устройств в MultiSim 10: учеб. пособие. М.: ГОУ ВПО МГТУ "Станкин", 2010.-213 с.

29. Кузовкин В.А. Основы автоматического управления: Учебник. М.: ИЦ ГОУ ВПО МГТУ "Станкин",2006. - 268 с.

30. Кузовкин В.А. Теоретическая электротехника. Учебник. -М.: Логос, 2002. -480с. :ил.

31. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Моделирование асинхронного двигателя в программной среде Electronics Workbench// Мехатроника, автоматизация, управление, 2009, № 1, с. 35-41.

32. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Моделирование электрических и электронных элементов автоматики. Конструкторско-технологическая информатика -2005: Труды конгресса. V международный конгресс. - М.: ИЦ ГОУ МГТУ "Станкин", "Янус-К" 2005. - 358 с.

33. Кузовкин В.А., Филатов. B.B. Моделирования процессов управления асинхронным двигателем. Вестник МГТУ «Станкин» №2, 2008, с. 107-116.

34. Кузовкин В.А.Электротехника и электроника.: Учебник. М.: ИЦ ГОУ ВПО МГТУ "Станкин",2005. - 292 с.

35. Лебедев A.M., Орлова Р.Т., Пальцев A.B. Следящие электроприводы станков с ЧПУ. М. Энергоатом издат, 1988. - 223 с.

36. Мальцев A.C., Золотухин Ю.Н., Нестеров A.A. Метод частотного управления асинхронным двигателем с векторной структурой потокосцеплений. -Автометрия. 2009. Т. 45. № 5. С. 82-89.

37. Медведев В.А., Шиянов А.И. Математическое описание переходных процессов в линейных асинхронных двигателях с фазным и двойным вторичными элементами. Воронеж. 1989. Деп. в Информэлектро 29.12.89, № 268-эт 89. 17 с.

38. Мещеряков В.Н., Корчагина В.А. Математическое моделирование энергосберегающего частотного асинхронного электропривода с векторной системой управления. Электротехнические комплексы и системы управления. №4.2008. www. v-itc. ru/electrotech.

39. Москаленко B.B. Электрический привод: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Мастерство, 2000. - 416 с.

40. Нюхин P.O., Филонов С.А. Допущения и математический аппарат анализа асинхронных двигателей с двухслойным зубчатым ротором. -Электротехнические комплексы и системы управления № 3/2009.

41. Онищенко Г.Б. / Под общей ред. Автоматизированный электропривод промышленных установок / Г.Б. Онищенко, М.И. Аксенов, В.П. Грехов и др. / -М.:134РАСХН-2001. -520 с.

42. Пивняк Г.Г., Бешта A.C. Идентификация динамических параметров электроприводов.// Электричество. 2002, Ш, с. 29-39.

43. Подураев Ю.В., Кулешов B.C. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем. Мехатроника. 2000г. №1 с. 5-10.

44. Попов А.Н., Васильев А. Об основах векторного управления асинхронным двигателем. / Приборы и системы: Управление, контроль, диагностика. 2002. JVb 7, с. 23-27.

45. Поршнев C.B., Беленкова И.В. Численные методы на базе MathCAD. -СПБ.: БХВ Петербург, 2005. - 464 е.: илл.

46. Преображенский И.В., Фролов Ю.М. Анализ программных комплексов для моделирования электроприводов/ Россия XXI век: опыт, проблемы, контуры развития: сб. науч. тр. Воронеж 2002., с. 129-133.

47. Преображенский И.В., Фролов Ю.М. Компьютерная модель электропривода переменного тока/ Анализ и проектировании средств роботизации и автоматизации: сб. науч. тр. Воронеж 2002. с. 20-26.

48. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. Солон Р - 2003

49. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. JL: Энергоатомиздат, 1992 - 296 с.146

50. Сабинин Ю.А., Грузов B.JI. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы JL: Энергоиздатомиздат, Ленингр. отделение, 1985. - 128 с.

51. Сандлер A.C., P.C. Сарабатов. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1966. - 144с.

52. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор)/ Доцковский Л.Х., Роговой В.И., Абрамов Б.И., Моцохейн Б.И. и др. — Электротехника. 1996. №10. -С. 18-28.

53. Соколов И.А. Пусковые режимы асинхронных электродвигателей в системе электроснабжения подземных горных и транспортных машин: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы. Кемерово. 2003.

54. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. Учебник -Академия. 2006. 267 с.

55. Соломенцев Ю.М Теория автоматического управления. М.: Высшая школа, 2000. - 270 с.

56. Соломенцев Ю.М./ Под ред. Основы автоматизации машиностроительного производства/ Ковальчук Е.Р., Косов М.Г., Митрофанов В.Г. и др. 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1999. - 312 е.: илл.

57. Справочник по теории автоматического управления/ Под ред. Красовского A.A. -М.: Наука, Гл. ред. физ.-маг. лит., 1987. 712 с.

58. Старокожев А.И., Шиянов А.И. Моделирование асинхронного электропривода с прямым управлением моментом. Электротехнические комплексы и системы управления №1/2006. www.v-itc.ru/electrotech.

59. Старокожев А.И., Ю.М. Фролов. Модель асинхронного двигателя в приложении Simulink пакета MatLab. Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве. Труды регион, научно-технической конференции. Воронеж, 2002. стр. 20.

60. Старый Оскол: ТНТ, 2008. Т.2. - 540 с.

61. Схиртладзе А.Г. Воронов В.Н., Борнскин В.П. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учебник: В 2-х т. Старый Оскол: ООО ТНТ, 2007. - Т.1. - 148 с.

62. Схиртладзе А.Г., Воронов В.Н., Борискин В.П. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник: В 2-х т. Старый Оскол: ООО ТНТ, 2008. - Т.2. - 540 с.

63. Тонн.Д.А. Подход к расчёту переходных процессов в различных типах несимметричных асинхронных двигателей с учётом изменения параметров. -Электротехнические комплексы и системы управления №1/2007.- www.v-iic.ru/electrote

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

65. Хернитер Марк Е. Электронное моделирование в MultiSim. (Пер. с англ.) М.: Издательский дом ДМК-пресс, 2009. - 488с.

66. Худяков В. Школа Matlab. Анализ динамических свойств устройств силовой электроники во временной области. Силовая электроника.№4.2005.

67. Чемоданов Б.К., Медведев B.C., Иванов В.А., Ющенко A.C. Математические основы теории автоматического управления. В 3 томах. Т.1. Издание 3 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана (2006 г.) - 552 с.

68. Чемоданов Б.К., Медведев B.C., Иванов В.А., Ющенко A.C. Математические основы теории автоматического управления. В 3 томах. Т.2. Издание 3 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана (2008 г.) - 616 с.

69. Чемоданов Б.К./Под ред. Следящие приводы: В 3 т. Т.1: Теория и проектирование следящих приводов. Издание 2 М.: Изд-во МГТУ им. Баумана (1999 г.) - 904 с.

70. Чиликин М.Г. Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский A.B. Основы автоматизированного электропривода.: учеб. пособие для студ. вузов. — М.: Энергия, 1974. 568 с.

71. Чумаев Д.А. Пользовательская динамическая модель трехфазного асинхронного электродвигателя в среде Matlab. Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. №2 (10), 2010.- 150 стр.: илл. с.112-118.

72. Чумаев Д.А. Разработка имитационной модели трехфазного асинхронного электродвигателя. Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2009)// Материалы Международной научно-технической конференции. Таганрог. Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009г., с. 294-296.

73. Чумаев Д.А. Филатов В.В. Анализ управляемости трехфазного асинхронного электродвигателя. Вестник МГТУ «СТАНКИН». Научный149рецензируемый! журнал. М.: МРТУ «СТАНКИН», № 4: (4), 20081 208с.: илл. - с: ' 93-101.

74. Шварцбург Л.Э. Информационно-измерительные системы приводов:металлорежущих станков: учебное пособие для студентов?спец; Автоматизация. -М. Станкин, 1991. 180 е., илл. \

75. Шиянов. А.И:, Медведев В.А., Зотов Е.А.Разработка и исследование двухкоординатного линейного электропривода. — Электричество, 1996, — № 6. С. 20-23. ' , .'

76. С. Attaianese, At' Damiano,. Ь' Marongiu,. A:-\Perfett<X' Управление: асин- • хронным двигаГелем с адаптацией, с изменяющейся, элекгромапiiitiiой постоянной времени ротора // Электротехника. 1996. - N27. - 29-3IV

77. Blaschke F. The principleoffield orientation appliedtothenewtransvector closed-loop control system for rotating field machines. //Siemens Rev. - 1972. - 39. -P.217-220.

78. H. Bounoua, A. Bounoua The utilization of the PWMinverter feedingin the asynchronous .motor command Electronic Journal «Technical Acoustics» http://webcenter.ru/~eeaa/ejia/ 2004. 8

79. FloterW., Ripperger H. Die Transvektor-Regelung für den feldorientierten Betrieb einer Asynchronmaschine. Siemens-Z. 1971. 45, №10./\761-764.

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

81. Jezemik K. , Rodic M., Drevensek D. Speed Sensorless Torque Tracking Control of Induction Motor//In Proc. IECON '99. Report .№ 00223.

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

83. Millet C., Leroux D., Li Y., Feuvrie B., Bergmann C. Identification for a Field-Oriented Control Design of an Asynchronous Machine/'/Preprints of Conference on Control of Industrial Systems. Belfort, France, May, 1997. 1997. - Kl/3. - P.718-723.

84. P. Marino, M. Milano and F. Vasca. Linear Quadratic State Feedback and Robust Neural Network Estimator for Field-Oriented- Controlled Induction Motors/ZIEEETrans, onlndust. Electron. -1999. K46, №1. -P. 150-161.

85. R. Marino, S. Peresada, P. Tomei. On-Line Stator and Rotor Resistance Estimation for Induction Motors//IEEE Trans. Control Syst. Technol. 2000. - V.8, №3. -P.570-579.

86. Multisim Simulation & Capture. Multisim User Guide//National Instruments Corporation. January 2007 374483Ä

87. Seung Ki Sul and Min ho Park. A Novel Technique for Optimal Efficiency Con- trol of a Current-Source Inverter-Fed Induction Motor II IEEE Trans, on Power Elec-tronics. -1988. V3, .№2. - P.192-198.

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

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

90. Walter D. Energy efficient motors // Power Engineering Journal. 1999. http://www. vemp. ru

91. Young Ahn Kwon and Dae Won Jin. A Novel MRAS Based Speed Sensorless Control of Induction Motor//In Proc. IECON '99. 1999. -PE-15.98. www.edamc.mirea.ru

92. СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ1. АД асинхронный двигатель; г

93. АКЗ асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

94. АЭП асинхронный электропривод;

95. БВМ базовая вычислительная модель;

96. ГПТ ДПТ, работающий в генераторном режиме;

97. ДПР датчик положения ротора;

98. ДТ датчик потребляемого тока;

99. ИВЭП источник вторичного электропитания, вырабатывающий напряжения и токи, необходимые для работы электронных устройств;

100. МП механическая передача, преобразующая вращательное движение вала электродвигателя в перемещение РО;

101. НИУ нагрузочно-измерительное устройство;

102. ОДМ операторная динамическая модель;1. ОУ объект управления;1. ПП переходный процесс;

103. ПРп преобразователь частоты вращения;

104. ПЧ преобразователь частоты;1. РО рабочий орган;

105. СДМ схемотехническая динамическая модель; СОИ - система обработки информации о состоянии электродвигателя; СП - силовой преобразователь, формирующий из неуправляемой энергии сети, требуемые воздействия для управления электродвигателем;

106. УУ электронное управляющее устройство, вырабатывающее сигналы для работы СП;1. ФНЧ фильтр нижних частот;

107. ЭВМ — электронно-вычислительная машина;

108. ЭД исполнительный электродвигатель;

109. ЭЭиА — Электротехника, электроника и автоматизация.