автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Широтно-импульсные регуляторы электромеханических систем космических аппаратов

На правах рукописи

Лекарев Анатолий Федорович

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Специальность 05.09.03 -электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2004

Работа выполнена на федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-производственный центр «Полюс».

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Казанцев Ю.М.

доктор технических наук, профессор Букреев В.Г.

кандидат технических наук, доцент Семенов В.Д.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение «Автоматика» г. Екатеринбург.

Защита состоится 15 декабря 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета К212.269.03 в 331 аудитории 8 корпуса Томского политехнического университета - 634050 г. Томск, пр. Ленина 30, ТПУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ТПУ

Автореферат диссертации разослан «15» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Дементьев Ю.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Изучение и освоение космоса требует развития и совершенствования космических аппаратов (КА) различного назначения, в том числе непилотируемых, для которых необходимы более жесткие ограничения по точности ориентации, коррекции параметров орбиты, увеличение срока эксплуатации вплоть до морального износа.

Электромеханические системы (ЭМС) используются в системах ориентации, наведения антенных установок радиотелескопов и станций космической связи, системах терморегулирования, технологических гелиоустановках космического базирования, оптико-электронных, астрономических и аналогичных устройствах, обеспечивающих функционирование КА.

Для управления ЭМС широко используются широтно-импульсные преобразователи электрической энергии (ШИП). Они гармонически сочетаются со всеми основными типами источников электропитания КА, такими, как солнечные батареи, топливные элементы, термоэлектрические генераторы.

Значительный вклад в теоретические исследования и разработку методологии проектирования ШИП внесли отечественные ученые С.С. Букреев, Г.В. Грабовецкий, Ю.И. Драбович, Г.С. Зиновьев, В.Н. Ильин, А.Ф. Кадацкий, В.И. Кадель, Г.В. Кожарский, Ю.И. Конев, В.А. Лабунцов, B.C. Моин, И.П. Норенков, Э.М. Ромаш, В.Е. Тонкаль, А.И. Чернышев и другие.

Системы с электромеханическими исполнительными органами — электроприводами (ЭП) отличаются от систем с другими приводами высокой надежностью электромеханических преобразователей (ЭМП) — электродвигателей (ЭД), возможностью оперативной перенастройки законов регулирования, большим разнообразием управляющих устройств, совместимых с управляющими контроллерами и ЭВМ высшего уровня управления.

Вопросам исследования и развития ЭП посвящено большое количество работ, среди которых особое место занимают фундаментальные исследования известных ученых: М.Г. Чиликина, А.С. Сандлера, А.Д.Поздеева, В.В.Рудакова, Ю.П. Петрова, Ю.А. Борцова, Б.Ш. Бургина, В.Г. Кагана, Т.А. Глазенко, А.В. Башарина, М.Х. Бельмана, P.M. Трахтенберга, Р.А. Кулесского, Н.И. Лебедева, И.Е. Овчинникова, А.Е. Козярука, Ю.А. Сабинина, В.П. Шипилло и многих других.

Использование ЭМС в составе КА постоянно требует повышения их надежности, качества регулирования и общего КПД, снижения уровня помех, массы и габаритов. Один из радикальных путей повышения надежности, расширения функциональных возможностей и улучшения

' ¡'ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

общих характеристик ЭМС — это отказ от использования щеточных электрических контактов и переход к бесконтактным ЭД. Поэтому разработка регуляторов ШИП бесконтактных' ЭП, обладающих пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части, включая исполнительный механизм, при высоких быстродействии, точности, КПД и минимальном усложнении управляющей части является актуальной научно-технической задачей.

Пель диссертационной работы - разработка высокоточных регуляторов ШИП, обеспечивающих надежную работу ЭП КА в статических и динамических режимах, в том числе с рекуперацией энергии, при высоком быстродействии, КПД и минимальном усложнении. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- синтез закона управления и разработка алгоритмов структурно-параметрического синтеза регуляторов ШИП, сочетающих принципы управления с обратной связью и прогнозированием;

- разработка модуляторов, обеспечивающих работу ключевых элементов ШИП в режимах потребления и рекуперации энергии;

- разработка многофазных цифровых устройств для бесконтактных ЭП (сумматоров, формирователей сигнала переноса, задатчиков напряжения и т.д.), обладающих повышенной надежностью.

Диссертация выполнена в соответствии с планами основных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых ФГУП «НПЦ «Полюс» по постановлениям Правительства и в рамках целевой федеральной программы модернизации и повышения надежности бортовых приборов и систем КА по теме «Гироскоп», а также по разработке бесконтактных герметичных экранированных ЭД с улучшенными массогабаритными, энергетическими и ресурсными параметрами для систем охлаждения КА по теме «Задел-Полюс-ВЭД».

Методы исследования базируются на теории дискретных систем управления, теории устойчивости, теории дифференциальных и алгебраических уравнений, вычислительных методах, современных инструментальных системах и методах математического моделирования.

Научная новизна работы заключается в создании законов управления ЭМС, основанных на энергетических критериях. Результаты, полученные впервые:

- создана структурированная математическая модель бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов;

- разработан закон управления ЭП с прогнозированием среднего за период модуляции значения напряжения на индуктивности силовой цепи;

- разработан закон управления ЭП с прогнозированием приращения тока в силовой цепи;

- созданы новые регуляторы, цифровые устройства для бесконтактных ЭП, защищенные авторскими свидетельствами и патентами.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в создании высокоточных регуляторов ШИП ЭП КА, обладающих высоким быстродействием и инвариантных к возмущениям по напряжению питания и нагрузке, обеспечивающих работу ключевых элементов ШИП без сквозных токов и управляемость в режиме рекуперации энергии. Предложенные законы управления ЭП по энергетическим критериям установившегося режима носят универсальный характер, они реализуемы в ШИП, в которых преобразование основано на накоплении и передаче энергии реактивными элементами системы.

Реализация полученных результатов. Разработанные законы управления и алгоритмы структурно-параметрического синтеза регуляторов использовались при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок на ФГУП «НПЦ «Полюс» (г. Томск):

- в бесконтактных ЭП для промышленных роботов, освоенных на Томском приборном заводе, применен модулятор ширины импульсов, а.с. СССР № 1374378 «Устройство для управления инвертором» и а.с. СССР № 1603509 «Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором», а в цифровом контуре управления - устройства по а.с. СССР № 868750 «Устройство для суммирования» и а.с. СССР № 922728 «Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов»;

- по программе разработки бесконтактных вентильных герметичных экранированных электродвигателей с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов с улучшенными массогабаритными, энергетическими и ресурсными параметрами для систем охлаждения КА - математические модели узлов бесконтактного электродвигателя ДБЭ 63-2,5-6,3, блока вентиляторов БВ-001, а также математические модели ШИП с законом управления по патенту РФ № 2214618 «Способ управления с пшротно-импульсным регулированием».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VT научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями» (Свердловск, 1983); II научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Москва, ВНИИЭМ, 1984); III Всесоюзном совещании по робототехническим системам (Воронеж, 1984); Всесоюзном научно-техническом семинаре по электромеханотронике (Ленинград, 1989); II научно-технической конференции «Устройства и системы автоматики автономных объектов» (Красноярск, 1990); XV научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», 1997); Korus' 99. The Third ~ Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (Russia, Novosibirsk, 1999); XVI научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы

/

и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», 2000); Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2001); Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (Томск, ТПУ, 2001); IV Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, ОмГТУ, 2002); Международной научно-практической конференции «САКС-2002» (Красноярск, СибГАУ, 2002); Международной научно-технической конференции. «Электроэнергетика,

электротехнические системы и комплексы» (Томск, ТПУ, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2004).

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 39 печатных работах, в том числе в центральных изданиях: журналах «Электричество» и «Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика», а также сборниках научных трудов, 21 изобретении, защищенном авторскими свидетельствами и патентами РФ.

На защиту автором выносятся следующие основные научные результаты и положения диссертации:

- математическая модель бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов, состоящая из моделей его структурных звеньев, позволяющая описать работу ЭП в реальных электрических и механических координатах и определить наиболее эффективные стратегии управления;

- регуляторы ШИП, управление которых основано на энергетических критериях и сочетании принципов управления с обратной связью и прогнозированием, что позволило создать высокоточные ЭП с пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части, включая исполнительный механизм, при высоком быстродействии, КПД и минимальном усложнении управляющей части;

- структуры и алгоритмы управления регуляторов, модуляторов и цифровых устройств, повышающих надежность и обеспечивающих работу бесконтактных ЭП в статических и динамических режимах при потреблении и рекуперации энергии.

Достоверность полученных в диссертации результатов

подтверждается математическими доказательствами, моделированием, экспериментальными данными, использованием разработанных методов и алгоритмов в изготавливаемых и эксплуатируемых ЭП.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность совершенствования законов управления ЭМС КА, формулируются цели работы, указывается научная новизна исследования, а также приводятся основные положения, выносимые на защиту.

Отмечено, что проектирование ЭМС включает последовательное решение множества взаимосвязанных задач, начиная с согласования технического задания,, выпуска рабочих чертежей и заканчивая выпуском всей конструкторской документации. Эти задачи в последние годы решаются на основе применения вычислительной техники. Утверждается, что эффективным способом уменьшения чувствительности ЭМС к параметрическим возмущениям служит создание скользящих режимов движения, которые возможны в системах с переменной структурой, где поведение регулируемой переменной в пределах зоны гистерезиса не зависит от параметрических возмущений. Доказывается, что сочетание принципов управления с обратной связью и прогнозированием позволяет реализовать ЭМС, обладающие пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части системы при высоких быстродействии и точности.

В первой главе рассмотрены структуры управляемых ЭМС и функционирование их основных узлов, показаны особенности применения ШИП, приведены модели важнейших узлов ЭМС, обоснована структура модели для исследования бесконтактных ЭП.

Делается вывод о том, что за счет своей экономичности и простоты в управлении синхронный ЭД с возбуждением от постоянных магнитов наиболее удобен для создания бесконтактных ЭП КА.

На основе классификации и анализа специфики применения ШИП для управления электромеханическими объектами (ЭМО) выделены их основные признаки: дискретный характер управления, наличие пульсаций на управляющих входах, наличие нуля передаточной функции в правой комплексной полуплоскости (у некоторых схем), сложность упругих механических систем, возможность существования режимов прерывистого тока и рекуперации энергии в первичный источник, многообразие структур и алгоритмов преобразования, нестационарность и нелинейность параметров ЭМО и первичного источника питания.

Отмечается, что современные пакеты схемотехнического моделирования объединяют возможности моделирования на компонентном и функциональном уровне, поэтому эффективно используются для исследования и проектирования ЭМС. Электромеханические аналогии позволяют изучать механические системы на компонентном уровне, что дает возможность более наглядно учитывать влияние отдельных параметров на характеристики системы. При этом моделирование отдельных узлов ЭМС может производиться на

функциональном (формированием передаточных функций) и на компонентном (использованием электромеханических аналогий) уровне.

Модель бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов, состоит из моделей его структурных звеньев: регулятора, силовой электрической цепи, электромеханических преобразований в ЭД и механической части системы (рис. 1).

Модель регулятора построена на компонентном и частично на функциональном уровне.

Модель силовой электрической цепи ЭП реализована на компонентном уровне и включает ключевые элементы ШИП, сопротивления, индуктивности и ЭДС обмоток ЭД.

Модели электромеханических преобразований в ЭД и его механической части построены на функциональном уровне с использованием операций умножения, а также управляемых источников напряжения и тока.

Показано, что на периоде коммутации силовую цепь синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов можно привести к однофазной. Поэтому для упрощения модели бесконтактного ЭП при синтезе законов управления использована модель силовой части ЭП постоянного тока, а механическая часть представлена электромеханическими - аналогиями с параметрами, приведенными к силовой электрической цепи ЭД (рис. 2);

1Л„ УТ(г - "Р

Рис. 2. Модель силовой части ЭП постоянного тока

У

Ч - ' и '

*\М м

Е = СМ П; С=-

л<

где: Мэм, А/„ - момент вращения на валу ЭД и нагрузки; С2 - частота вращения; ] - момент инерции на валу ЭД; си - коэффициент преобразования ЭД.

Вторая глава посвящена разработке законов управления ШИП ЭП. В их основу положен тезис о взаимной обусловленности процессов управления и процессов преобразования электрической энергии в механическую, а также необходимость формирования управляющего сигнала в функции текущих и прогнозируемых параметров состояния силовой части схемы.

Динамический синтез и оптимизацию процессов управления предлагается осуществлять непосредственно по энергетическому критерию - равенству нулю среднего за период повторения импульсов значения напряжения на индуктивности силовой цепи. При этом закон управления имеет вид (пат. 2216764 РФ)

Р = х + гс„

'р т

\и\1л+ \игьл 0

гт=

1 при 0<1р&к;

(1)

где х - сигнал ошибки; С/1/2^ - напряжение на индуктивности до и после коммутации ключевого элемента; ¡р =Г{//Г} — временная координата для формирования сигнала развертки ({я} - дробная часть числа а); Т -длительность периода модуляции; УТ — состояние ключевого элемента (УТ= 1 - включено напряжение питания С/1в, УТ= 0 - включено напряжение питания Ц2ау, и - момент коммутации ключевого элемента, определяемый наименьшим положительным корнем уравнения когда ГЛП = иа, а и.2„ = 0, и наименьшим по модулю отрицательным корнем, когда Ша - 0, а Ша = {/„; кс - коэффициент, минимальное значение которого определяется по условию устойчивости колебаний на частоте синхронизации в стационарных режимах.

При использовании в законе управления производной сигнала ошибки сигнал развертки должен представлять собой временную зависимость прогнозируемых значений пульсирующей составляющей тока

I. =/, -1 =С— = Сх, определяющей реактивную мощность, потребляемую

Ь Ь Н (¡1

при перезарядке реактивных элементов непрерывной части. Для ШИП с односторонней модуляцией получен закон управления (пат. 2156996 РФ):

Е = х+ктк+кт¥р,>

1 гч

0

(г \

! и\ьл о

/

71/

Т\игьл \*р

Л;

(2)

где кщ - коэффициент связи; Ур - сигнал развертки.

Для ШИП с двухсторонней модуляцией получен закон управления (пат. 2223529 РФ):

Т

1

Г(+)=х+киг*£.+ктГр(+)> ¥р(+)=1 I иЦ+)Л>

(3)

1 ицо)л-Р{°)

УТ=

1 4я

° 14,11 >) **(<>)'

где ^(0) - управляющие сигналы для включения положительного и нулевого напряжения питания; У^У^у — сигналы развертки для включения положительного и нулевого напряжения питания; ¡Удо) — напряжения на индуктивности силовой цепи после соответствующего переключения ключевых элементов; tцs)=T{t/T), Г(+)=7,{(<+772)/Г} -временные координаты для формирования сигналов разверток.

Показано, что при исследовании устойчивости определение области параметров, соответствующей затухающим процессам сводится к определению области устойчивости линеаризованной системы. Непрерывная часть ШИП является фильтром и удовлетворяет критериям устойчивости. Определена граница области реализации предложенных алгоритмов управления в которой исключается возможность возбуждения кратных частот: Т < ^¡2ЬС. Это ограничение должно выполняться в практических схемах ШИП

Законы управления ШИП (1) - (3) обеспечивают нечувствительность к возмущениям по напряжению питания и нагрузке, двухсторонняя модуляция (3) уменьшает чувствительность к параметрическим возмущениям вследствие взаимной компенсации возможных отклонений, кроме того, эти законы позволяют создавать для ЭП на единой основе

регуляторы скорости, момента и токоограничения. Разработаны алгоритмы формирования поправок для учета режима прерывистых токов и для управления ЭП с двухмассовой механической частью.

В третьей главе предлагаются аналитические решения уравнений, прогнозирующих пульсирующую составляющую тока в непрерывной части системы, анализируются законы управления и схемы реверсивных ШИП, приводятся схемы модуляторов, обеспечивающие работу ключевых элементов в режимах потребления и рекуперации энергии.

Для повышения быстродействия ШИП с законом управления (2) предложены аналитические решения уравнений для сигнала развертки (пат. 2214618 РФ)

1

р,

'К

о

■иг

л+-

и^т

2 Ь

или Г„

2ЬТ + 2Ь '

а с законом управления (3) (пат. 2223529 РФ, п.1)

ит

¥Р(+Г

'ц+\Т , V) иг((1)Т . '(0)

ИЛИ

Для сохранения вида модуляции и оптимальной последовательности переключения ключевых элементов реверсивного ШИП с односторонней двухполярной модуляцией разработан алгоритм управления со сдвигом на половину периода модуляции сигнала периодической развертки при смене полярности опорного напряжения (пат. 2202144 РФ).

Для реверсивного ШИП с односторонней однополярной модуляцией предложен алгоритм с раздельными каналами управления для каждой полярности по закону (1) (пат. 2223530 РФ).

Для реверсивного ШИП с двухсторонней однополярной на периоде модуляцией предложено формировать три сигнала управления (пат. 2223529 РФ, п.2):

н(+)

Рн {-ух+ктЬ*+кт¥р{-)>

Р(+У ¥Р(-У

и -и

п н

-и -и

п н

К)'

^(0 )=х+ктГЬ

+ к.

т¥р( 0)'

где/р«Г{г/Г}; *р{0)-Т$+Т/2)/Т).

Показано, что использование для реверсивных ШИП законов управления (2) и (3) увеличивает полосу пропускания и стабильность фазы выходного напряжения, что важно для бесконтактных ЭП.

Предложены алгоритмы работы ключевых элементов реверсивного ШИП для режимов потребления и рекуперации энергии. Режим потребления энергии с положительным напряжением реализуется включением ключевых элементов ШИП (рис. 3), а режим паузы —

отключением одного из включенных ключевых элементов, режим рекуперации энергии осуществляется отключением всех их, а режим паузы (при рекуперации) - включением ключевого элемента отрицательной диагонали, соответственно потребление энергии с отрицательным напряжением реализуется включением ключевых элементов ШИП, а режим паузы - отключением одного из

включенных, режим рекуперации энергии — отключением всех ключевых элементов, а режим паузы - включением .

На рис. 4 приведены диаграммы входных и выходных сигналов модулятора при активно-индуктивной нагрузке и смене полярности выходного напряжения, а на рис. 5 - при смене полярности тока дросселя.

-1вй+-

23.ВМС 23.2нс 23.вне 24.вис 24.4ИС 24.8ИС

Рис. 5. Диаграммы входных и выходных сигналов модулятора при смене полярности тока дросселя

Из диаграмм видно, что обеспечивается безопасное управление ключевыми элементами реверсивного ШИП в режимах потребления и рекуперации энергии с частотой коммутации ключевых элементов в два раза ниже частоты модуляции напряжения питания и переключением в момент коммутации только одного ключевого элемента.

Четвертая глава содержит результаты разработки специализированных цифровых устройств, работающих в многофазном коде, предназначенных для бесконтактных ЭП, данные исследований энергетических характеристик бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов, а также разработки бесконтактного ЭП для систем терморегулирования КА.

Многофазный код из-за своей избыточности и симметричности дает возможность создавать высоконадежные устройства с исправлением возможных ошибок при обработке информации. Для многих систем, в том числе и для ЭП, многофазные коды являются естественными, а их избыточность и симметричность позволяет исправлять кодовые ошибки, не используя математические вычисления, управлять значением и формой

выходного напряжения ШИП контролеспособными цифровыми схемами при сохранении полной симметрии выходного напряжения.

На рис. 6 показан ШИП с цифровым задатчиком реверсивного трехфазного прямоугольного напряжения питания с периодом коммутации 120эл.град. (а.с. 1603509), который содержит: блок пилообразных напряжений (БПН), блок модуляции (БМ), блок защиты (БЗ), логический блок (ЛБ).

Формирование сигналов, управляющих переключением ключевых элементов К\-Кв, определяется логическими выражениями:

Рис. 6. ШИП с цифровым задатчиком трехфазного прямоугольного напряжения питания с периодом коммутации 120 эл.град.

иу^^л^ли^лВч^лО^лй^лт

и^^лО^ли^лВ^^л^ли^лН;

иу5-Ог aBv^a^aí^.аЯ;

Uу 6 Л01 AÍ/m2 ABvgj А^Л^ЛЯ.

В соответствии с кодовыми сигналами положения ротора Q\, Qi, Q3 и сигналами направления вращения В или Н в блоке ЛБ осуществляется прохождение сигналов UMi, Uu2 или UMt, Um2 на управляющие входы соответствующих ключевых элементов ШИП в течение 120 эл.град.

Такой алгоритм управления обеспечивает работу в одной стойке коммутатора одного ключевого элемента в любой зоне коммутации. Тем самым устранены условия для возникновения сквозных токов.

Для выбора формы напряжения питания синхронных ЭД проведены испытания двигателя ДСТ с номинальным вращающим моментом 10 Н м при питании его трехфазным ШИП, реализующим синусоидальную и прямоугольную с периодом 120 и 180 эл.град, коммутацию напряжения питания.

UB Uc

Исследования показали преимущество прямоугольной с периодом 120 эл.град. коммутации, которая обеспечивает лучшую стабилизацию угла между магнитными потоками статора и ротора ЭД на всем диапазоне частот вращения. Отклонение угла коммутации напряжения питания на 1 эл.град. от оптимального вызывает отклонение магнитного потока поля статора на 11 эл.град. при синусоидальной форме напряжения питания, до 15 эл.град. при прямоугольной форме напряжения питания с периодом коммутации 180 эл.град. и только на 2 эл.град. при прямоугольной форме напряжения с периодом коммутации 120 эл.град.

Предложена схема бесконтактного ЭП постоянного тока (рис. 7), в которой реализован закон управления (4) с токоограничением и прямоугольная коммутация напряжения питания с периодом 120 эл.град., ключевые элементы коммутатора, собраны по мостовой трехфазной схеме, к выходным шинам коммутатора через датчик тока ДТ подключен синхронный ЭД, на валу ЭД установлен кодовый преобразователь положения (КПП), на выходных шинах которого формируются цифровые сигналы положения <ру и частоты вращения С1 вала ЭД. Регулятор ЭП содержит логический блок (ЛБ), блок модуляции (БМ), блок формирования управляющих сигналов (УС), блок формирования сигналов периодической развертки (БПР), арифметический блок (БА) и

e+.................r —---------------r--------,

■ 18 ис 2 вне 25 ис

Рис. 8. Пуск ЭП до скорости вращения 525 рад/с под нагрузкой 0,027 Н-м

Из диаграмм (рис. 8) видно, что в режиме регулирования скорости пульсации динамического момента на валу ЭД от переключения обмоток незначительны и вызваны, в основном, широтно-импульсной модуляцией, ток в обмотках ЭД — прямоугольной формы, без всплесков и провалов при переключении обмоток.

В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе.

В приложения вынесены PSpiœ-модели ШИП и ЭП, использованные при синтезе регуляторов и для исследования их характеристик, и акт о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Разработана модель бесконтактного ЭП, состоящая из моделей блока управления, силовой цепи ЭП, электромеханических преобразований энергии в ЭД и механической части, позволяющая оценить работу любого узла в реальных электрических и механических координатах, при различных стратегиях управления.

2. Разработаны законы управления и алгоритмы структурно-параметрического синтеза регуляторов ШИП, основанные на

энергетических критериях и сочетающие принципы управления с обратной связью и прогнозированием, на их основе создан быстродействующий регулятор скорости вращения с токоограничением для бесконтактного ЭП (длительность пуска под нагрузкой 0,027 Нм с токоограничением 8 А до частоты вращения 525 рад/с не превышает 15 мс, а реверс - 30 мс, переходный процесс при сбросе нагрузки с 0,027до 0,007Нм на частоте вращения 525 рад/с длится менее 0,1 мс).

3. Созданы модуляторы для реверсивных ШИП, обеспечивающие безопасное управление ключевыми элементами в режимах потребления и рекуперации энергии с частотой коммутации ключевых элементов в два раза ниже частоты модуляции напряжения питания и переключением в момент коммутации только одного ключевого элемента.

4. Для бесконтактного ЭП созданы специализированные цифровые устройства работающие в многофазных кодах, использование которых, за счет избыточности и симметричности многофазного кода, повысило надежность и быстродействие схем обработки сигналов импульсных и кодовых преобразователей положения ротора, цифроаналоговых преобразователей, задатчиков многофазного напряжения.

Достоверность приведенных в диссертации результатов подтверждается математическими доказательствами, моделированием, результатами практических разработок. Экспериментальная отработка подтвердила высокое качество выходных параметров ЭП и совпадение расчетных и экспериментальных данных на 90%.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. А.с. 744994 СССР. Реверсивное счетное устройство / В.И. Кочергин, СВ. Кульбицкий, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1978. № 24.

2. А.с. 807457 СССР. Электропривод с вентильным двигателем / В.И. Кочергин, А.Ф. Лекарев, СВ. Кульбицкий // Открытия. Изобретения. 1981. №7.

3. А.с. 826341 СССР. Устройство для умножения / В.И. Кочергин,

A.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1981. № 16.

4. А.с. 868750 СССР. Устройство для суммирования / А.Ф. Лекарев,

B.И. Кочергин // Открытия. Изобретения. 1981. № 36.

5. А.с. 913432 СССР. Преобразователь скорости выходного вала в код / В.И. Кочергин, СВ. Кульбицкий, A.M. Кривенцов, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1982. № 10.

6. А.с. 922728 СССР. Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов / В.И. Кочергин, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1982. № 15.

7. Ах. 1374378 СССР. Устройство для управления инвертором / А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1988. № 6.

8. А.с. 1603509 СССР. Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором / А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1990. № 40.

9. А.с. 1633393 СССР. Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов / А.Ф. Лекарев, Э.А. Майзингер // Открытия. Изобретения. 1991. № 9.

10. Баранов Н.С., Лекарев А.Ф. Имитационная модель вентильного электропривода исполнительного механизма // Системы автономного электроснабжения и электромеханические устройства: Сб. науч. трудов НПО «Полюс». Томск, 1992. Т. 2, Проектирование и технология электрических машин и приборов. С. 150—154.

П.Эйрих В.И., Бутаков А.Н., Лекарев А.Ф. Математическая модель силового гироскопа с магнитным подвесом маховика // Системы автономного электроснабжения и электромеханические устройства. Сб. науч. трудов НПО «Полюс». Томск, 1992. Т. 2. Проектирование и технология электрических машин и приборов. С. 93-97.

12. Казанцев Ю.М., Чернышев А.И., Лекарев А.Ф. Формирование квазискользящих процессов в импульсных преобразователях с ШИМ // Электричество. 1993. № 12. С. 45л9.

13. Пат. 2026599 РФ. Модулятор ширины импульсов мостового инвертора / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев, Д.П. Христенко // Открытия. Изобретения. 1995. № 1.

14. Пат. 2050575 РФ. Способ автоматического управления с широтно-импулъсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев, В.В. Лапаев // Открытия. Изобретения. 1995. № 35.

15. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Уменьшение потерь в двухтактных импульсных преобразователях напряжения // Электронные и электромеханические устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск, 1997. С. 73-79.

16. Казанцев Ю.М., Бутаков А.Н., Лекарев А.Ф. Синтез функциональных моделей и исследование динамики систем маховичного электропривода с использованием универсального программного обеспечения II Труды ВНИИЭМ. М., 1997. Т.97. Электромеханические устройства космических аппаратов. С. 116-125.

17. Kazantsev J.M., Lekarev A.F. Direct synthesis of control in transforming engineering // Proceedings The Third Russian-Korean International Simposium on Science and Technology (June 22-25, 1999, Novosibirsk, Russia). Vol. 2 P. 727-731.

18. Пат. 2145145 РФ. Преобразователь напряжения / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2000. № 3.

19. Пат. 2156996 РФ. Способ управления преобразователем электрической энергии / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2000. № 27.

20. Анализ электромагнитной совместимости систем преобразовательной техники на имитационных моделях / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев, А.М. Гаврилов, А.В. Катков // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск: Изд. МГП "РАСКО", 2001. С. 101-110.

21. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Метод прямого синтеза управления в преобразовательной технике // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск: МГП "РАСКО" при изд. «Радио и связь», Томск, 2001. С. 131-140.

22. Ю.М. Казанцев, А.И. Чернышев, А.Ф. Лекарев. Новый метод синтеза управления в преобразовательной технике // Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения: Сб. докл. технологического конгресса. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. Ч. 2. С. 154-157.

23. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Метод синтеза регулятора для электропривода // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Томск: ТПУ, 2001. С. 86-87.

24. Пат. 2185703 РФ. Многоканальный блок периодической развертки для управляемого многофазного выпрямителя / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2002. №20.

25. Лекарев А.Ф., Казанцев Ю.М. Метод синтеза регулятора электропривода с двигателем постоянного тока // Динамика систем, механизмов и машин: Материалы IV Междунар. науч.-техн. конф., поев. 60-летию ОмГТУ. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. С. 180-183.

26. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Математическое моделирование и синтез регулятора бесконтактного эл.привода // САКС-2002: Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. Красноярск: СибГАУ, 2002. С. 356-358.

27. Пат. 2197059 РФ. Блок периодической развертки для преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 2.

28. Пат. 2202144 РФ. Следящий инвертор с двухполярной широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 10.

29. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Разработка модели и синтез регулятора бесконтактного электропривода // Приборы и системы. Сер. Управление, контроль, диагностика. 2003. № 6. С. 22-25.

30. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Синтез инвариантного к параметрическим и координатным возмущениям управления систем с полупроводниковыми преобразователями // Материалы междунар. науч.-техн. конф. Томск: ТПУ, 2003. С. 176-179.

31. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф, Тихонов Е.Г. Метод синтеза управления следящими инверторами систем электропитания // Электронные средства и системы управления: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003. С. 48.

32. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Динамический синтез импульсных преобразователей с двухзвенным фильтром // Электронные средства и системы управления: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003. С. 56.

33. Пат. 2214618 РФ. Способ управления с широтно-импульсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 29.

34. Пат. 2216764 РФ. Способ управления с широтно-импульсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 32.

35. Пат. № 2223529 РФ. Способ управления преобразователем с двухсторонней широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2004. № 4.

36. Пат. № 2223530 РФ. Способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2004. № 4.

37. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф., Тихонов Е.Г. Синтез управления следящими инверторами систем электропитания // Приборы и системы. Сер. Управление, контроль, диагностика. 2004. № 6. С. 20-25.

38. Положительное решение по заявке на изобретение № 2002117853 от 08.06.2004. Способ управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев.

39. Чернышев А.И., Казанцев Ю.М., Поляков С.А., Лекарев А.Ф. Способ регулирования систем электропитания космических аппаратов // Электронные средства и системы управления: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2004. Ч. 1. С. 152-154.

Подписано к печати 12.1 1.2004. Формат 60x84/16. Бумага "Классика", Печать RISO. Усл. печ.л. 1.16. Уч.-изд. л. 1.05. Отпечатано 12.1 1.2004. Заказ №43. Тираж 100 экз.

ИЗДАТЕЛЬСТВО ТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

239 13

Аннотация.

Введение.

Глава 1. Широтно-импульсные системы управления электромеханическими объектами.

1.1. Структура управляемых ЭМС.

1.2. Особенности применения ШИП для управления ЭМО.

1.3. Моделирование электромеханических узлов и систем.

1.4. Выводы.

Глава 2. Синтез законов управления ЭП по энергетическим критериям.

2.1. Управление ЭП с прогнозированием среднего за период модуляции значения напряжения на индуктивности силовой цепи

2.2. Управление ЭП с прогнозированием приращения тока в силовой цепи при односторонней модуляции. f 2.3. Управление ЭП с прогнозированием приращения тока в силовой цепи при двухсторонней модуляции.

2.4. Анализ устойчивости системы и граничные условия существования скользящего процесса при управлении по энергетическим критериям.

2.5. Синтез регулятора для управления двухмассовым ЭМО.

2.6. Учет режима прерывистого тока в индуктивности силовой цепи.

2.7. Статические характеристики ШИП с управлением по прогнозируемому приращению тока.

2.8. Выводы.

Глава 3. Проектирование регуляторов для реверсивных ШИП.

3.1. Аналитические модели, прогнозирующие приращение тока в непрерывной части системы.

3.2. Регуляторы реверсивных ШИП.

3.3. Модуляторы для реверсивных ШИП.

3.4. Выводы.

Глава 4. Разработка регулируемых бесконтактных ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов

4.1. Цифровые узлы для бесконтактных ЭП.

4.2. Исследование энергетических характеристик синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов при различных способах управления.

4.3 Разработка бесконтактных ЭП для КА.

4.4. Выводы

Изучение и освоение космоса требует развития и совершенствования космических аппаратов (КА) различного назначения, в том числе непилотируемых, для которых необходимы более жесткие ограничения по точности ориентации, коррекции параметров орбиты, увеличение срока эксплуатации вплоть до морального износа [144].

Электромеханические системы (ЭМС) широко используются в системах ориентации, наведения антенных установок радиотелескопов и станций космической связи, системах терморегулирования, технологических гелиоустановках космического базирования, оптико-электронных, астрономических и аналогичных устройствах, обеспечивающих функционирование КА [2, 41, 99, 106, 150, 173].

Проектирование ЭМС включает последовательное решение множества взаимосвязанных задач, начиная с согласования технического задания, выпуска рабочих чертежей и заканчивая выпуском всей конструкторской документации. Эти задачи в последние годы решаются на основе применения вычислительной техники, которая широко внедряется в двух направлениях.

Первое направление связано с возникновением мощных компьютерных технологий, опирающихся на прикладные пакеты программ, способных решать любые задачи анализа, синтеза, расчета и конструирования как отдельных элементов, так и ЭМС в целом [45, 132]. Компьютерные технологии предоставляют возможность более глубокого изучения вопросов, связанных с проектированием реальной СУ. Они позволили качественно изменить и существенно улучшить технологию изучения, перевести ее в виртуальную действительность, осуществить в этой виртуальной лаборатории необходимые исследования с получением количественных результатов. Для грамотного использования компьютерных технологий необходимо хорошо знать и понимать физику работы отдельных звеньев проектируемой ЭМС, их взаимосвязь и взаимозависимость [3, 76, 121, 135, 136, 155].

Второе направление связано с применением узлов цифровой вычислительной техники для непосредственного решения задач управления электромеханическими объектами (ЭМО)в режиме реального времени [22, 57, 91,95,96, 105, 128, 129, 131, 145, 168, 175] потому что:

- цифровое управление по сравнению с традиционным аналоговым управлением повышает надежность, эффективность и гибкость СУ;

- цифровое управление допускает применение алгоритмов векторного управления ЭД переменного тока [82, 83, 107, 164];

- цифровые вычислительные машины обладают практически неограниченными возможностями решения задач управления.

Для управления ЭМС широко используются широтно-импульсные преобразователи электрической энергии (ШИП), они гармонически сочетаются с основными типами источников электропитания КА, такими, как солнечные батареи, топливные элементы, термоэлектрические генераторы [101, 139, 173].

Значительный вклад в теоретические исследования и разработку методологии проектирования ШИП внесли отечественные ученые С.С. Букреев, Г.В. Грабовецкий, Ю.И. Драбович, Г.С. Зиновьев, В.Н. Ильин,

A.Ф. Кадацкий, В.И. Кадель, Г.В. Кожарский, Ю.И. Конев, В.А. Лабунцов,

B.C. Моин, И.П. Норенков, Э.М. Ромаш, В.Е. Тонкаль, А.И. Чернышев и другие.

Наличие в контурах управления ШИП элементов и устройств, функционирующих в дискретном режиме, приводит к существенному изменению свойств замкнутой системы регулирования, что требует разработки ряда направлений в теории дискретных систем управления, таких, как методы исследования устойчивости, динамического синтеза и оптимизации [1, 26, 29, 44, 56, 61, 69-71, 73, 77, 87, 94, 113-120, 123, 138, 143, 146, 155, 156, 165, 179, 180].

Эффективным способом уменьшения чувствительности ЭМС к параметрическим возмущениям служит создание скользящих режимов движения, которые возможны в системах с переменной структурой, где поведение регулируемой переменной в пределах зоны гистерезиса не зависит от параметрических возмущений [1, 69-72,165, 169-171].

Сочетание принципов управления с обратной связью и прогнозированием позволяет реализовать ЭМС, обладающие пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части системы при высоких быстродействии и точности [63, 64, 67, 71, 115, 138].

Системы управления (СУ) с электромеханическими исполнительными органами - электроприводами (ЭП) - отличаются от систем с другими приводами высокой надежностью электромеханических преобразователей (ЭМП) - электродвигателей (ЭД), возможностью оперативной перенастройки законов регулирования, большим разнообразием управляющих устройств, совместимых с управляющими контроллерами и ЭВМ высшего уровня управления [80, 84, 85, 96, 98, 104, 105, 148, 151, 182 183].

Вопросам исследования и развития ЭП посвящено большое количество работ, среди которых особое место занимают фундаментальные исследования известных ученых: М.Г. Чиликина, А.С. Сандлера, А.Д. Поздеева, В.В. Рудакова, Ю.П. Петрова, Ю.А. Борцова, Б.Ш. Бургина, В.Г. Кагана, Т.А. Глазенко, А.В. Башарина, М.Х. Бельмана, P.M. Трахтенберга, Р.А. Кулесского, Н.И. Лебедева, И.Е. Овчинникова, А.Е. Козярука, Ю.А. Сабинина, В.П. Шипилло и многих других.

Использование ЭМС в составе КА постоянно требует повышения их надежности, качества регулирования и общего КПД, снижения уровня помех, массы и габаритов. В настоящее время необходимо увеличение показателей ресурса ЭП до 150 ООО ч, срока службы до 20 лет, в том числе при воздействии пониженных температур до минус 60° С, а одним из радикальных путей повышения надежности, расширения функциональных возможностей и улучшения общих характеристик ЭМС - это отказ от использования щеточных электрических контактов и переход к бесконтактным ЭД [40]. Поэтому разработка регуляторов ШИП бесконтактных ЭП, обладающих пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части, включая исполнительный механизм, при высоких быстродействии, точности, КПД и минимальном усложнении управляющей части является актуальной научно -технической задачей.

Цель работы. Разработка высокоточных регуляторов ШИП, обеспечивающих надежную работу ЭП КА в статических и динамических режимах, в том числе с рекуперацией энергии, при высоком быстродействии, КПД и минимальном усложнении. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- синтез закона управления и разработка алгоритмов структурно-параметрического синтеза регуляторов ШИП, сочетающих принципы управления с обратной связью и прогнозированием;

- разработка модуляторов, обеспечивающих работу ключевых элементов

ШИП в режимах потребления и рекуперации энергии;

- разработка многофазных цифровых устройств для бесконтактных ЭП (сумматоров, формирователей сигнала переноса, задатчиков напряжения и т.д.), обладающих повышенной надежностью.

Диссертация выполнена в соответствии с планами основных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых ФГУП «НПЦ «Полюс» по постановлениям Правительства и в рамках целевой федеральной программы модернизации и повышения надежности бортовых приборов и систем КА по теме «Гироскоп», а также по разработке бесконтактных герметичных экранированных ЭД с улучшенными массогабаритными, энергетическими и ресурсными параметрами для систем охлаждения КА по теме «Задел-Полюс-ВЭД».

Методы исследования базируются на теории дискретных систем управления, теории устойчивости, теории дифференциальных и алгебраических уравнений, вычислительных методах, современных инструментальных системах и методах математического моделирования.

Научная новизна работы заключается в создании законов управления ЭМС, основанных на энергетических критериях. Результаты, полученные впервые:

- создана структурированная математическая модель бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов;

- разработан закон управления ЭП с прогнозированием среднего за период модуляции значения напряжения на индуктивности силовой цепи;

- разработан закон управления ЭП с прогнозированием приращения тока в силовой цепи;

- созданы новые регуляторы, цифровые устройства для бесконтактных ЭП, защищенные авторскими свидетельствами и патентами.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в создании высокоточных регуляторов ШИП ЭП КА, обладающих высоким быстродействием и инвариантных к возмущениям по напряжению питания и нагрузке, обеспечивающих работу ключевых элементов ШИП без сквозных токов и управляемость в режиме рекуперации энергии. Предложенные законы управления ЭП по энергетическим критериям установившегося режима носят универсальный характер, они реализуемы в ШИП, в которых преобразование основано на накоплении и передаче энергии реактивными элементами системы.

Реализация полученных результатов. Разработанные законы управления и алгоритмы структурно-параметрического синтеза регуляторов использовались при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок на ФГУП «НПЦ «Полюс» (г. Томск):

- в бесконтактных ЭП для промышленных роботов, освоенных на Томском приборном заводе, применен модулятор ширины импульсов, защищенный а.с. СССР № 1374378 «Устройство для управления инвертором» и а.с. СССР № 1603509 «Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором», а в цифровом контуре управления - устройства, защищенные а.с. СССР № 868750 «Устройство для суммирования» и а.с. СССР № 922728 «Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов»;

- по программе разработки бесконтактных вентильных герметичных экранированных электродвигателей с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов с улучшенными массогабаритными, энергетическими и ресурсными параметрами для систем охлаждения КА - математические модели узлов бесконтактного электродвигателя ДБЭ 63-2,5-6,3, блока вентиляторов БВ-001, а также математические модели ШИП с законом управления, защищенным патентом РФ №2214618 «Способ управления с широтно-импульсным регулированием».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями» (Свердловск, 1983); II научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Москва, ВНИИЭМ, 1984); III Всесоюзном совещании по робототехническим системам (Воронеж, 1984); Всесоюзном научно-техническом семинаре по электромеханотронике (Ленинград, 1989); II научно-технической конференции «Устройства и системы автоматики автономных объектов» (Красноярск, 1990); XV научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», 1997); Korus' 99. The Third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (Russia,

Novosibirsk, 1999); XVI научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», 2000); Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2001); Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (Томск, ТПУ, 2001); IV Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, ОмГТУ, 2002); Международной научно-практической конференции «САКС-2002» (Красноярск, СибГАУ, 2002); Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» (Томск, ТПУ, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2004).

Публикации. Результаты диссертации отражены в 39 печатных работах, в том числе в центральных изданиях: журналах «Электричество» и «Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика», сборниках научных трудов. Среди опубликованных работ имеется 21 изобретение, защищенное авторскими свидетельствами и патентами РФ.

На защиту автором выносятся следующие основные научные результаты и положения диссертации:

- математическая модель бесконтактного ЭП на базе синхронного ЭД с возбуждением от постоянных магнитов, состоящая из моделей его структурных звеньев, позволяющая описать работу ЭП в реальных электрических и механических координатах и определить наиболее эффективные стратегии управления;

- регуляторы ШИП, управление которых основано на энергетических критериях и сочетании принципов управления с обратной связью и прогнозированием, что позволило создать высокоточные ЭП с пониженной чувствительностью к вариациям параметров силовой части, включая исполнительный механизм, при высоком быстродействии, КПД и минимальном усложнении управляющей части;

- структуры и алгоритмы управления регуляторов, модуляторов и цифровых устройств, повышающие надежность и обеспечивающих работу бесконтактных ЭП в статических и динамических режимах при потреблении и рекуперации энергии.

Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается математическими доказательствами, моделированием, экспериментальными данными, использованием разработанных методов и алгоритмов в изготавливаемых и эксплуатируемых ЭП.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Основные результаты диссертационной работы представляют собой решение важной научно-технической задачи и заключаются в следующем:

1. Разработана модель бесконтактного ЭП, состоящая из моделей его структурных звеньев: регулятора, силовой электрической цепи ЭП, электромеханических преобразований энергии в ЭД и механической части системы, позволяющая оценить работу любого узла ЭП в реальных электрических и механических координатах, при различных стратегиях управления.

2. Разработаны законы управления и алгоритмы структурно-параметрического синтеза регуляторов ШИП, основанные на энергетических критериях и сочетающие принципы управления с обратной связью и прогнозированием, на их основе создан быстродействующий регулятор скорости вращения с токоограничением, для бесконтактного ЭП (длительность пуска под нагрузкой 0,027 Н-м с токоограничением 8 А до частоты вращения 525 рад/с не превышает 15 мс, а реверс - 30 мс, переходный процесс при сбросе нагрузки с 0,027 до 0,007 Н м на частоте вращения 525 рад/с длится менее 0,1 мс).

3. Созданы модуляторы для реверсивных ШИП, обеспечивающие безопасное управление ключевыми элементами в режимах потребления и рекуперации энергии с частотой коммутации ключевых элементов в два раза ниже частоты модуляции напряжения питания и переключением в момент коммутации только одного ключевого элемента.

4. Для бесконтактного ЭП созданы специализированные цифровые устройства работающие в многофазных кодах, использование которых, за счет избыточности и симметричности многофазного кода, повысило надежность и быстродействие схем обработки сигналов импульсных и кодовых преобразователей положения ротора, цифроаналоговых преобразователей, задатчиков многофазного напряжения.

В работу включены результаты, полученные автором самостоятельно и совместно с сотрудниками, которые выполняли научно-прикладные исследования по указанным программам и договорам. Автору принадлежит формирование концептуальных положений, постановка задач исследования, проведение теоретических, экспериментальных и тестовых исследований, интерпретация полученных результатов.

Заключение

1. Аванесов В.М. Релейное управление следящими статическими преобразователями. Ч. 1. Структуры систем управления: анализ и синтез // Электричество. 2000. № 10. С. 45-53.

2. Авербух В.Я., Гнутов Е.М., Грузов Н.М. Система управления поворотом платформы двигательного модуля космического аппарата // Труды ВНИИЭМ. Электромеханические устройства космических аппаратов. М., 1997. Т.97. С. 21-29.

3. Александров А.Г. Частотное адаптивное управление. // Автоматика и телемеханика. 1994. № 12. С. 93-103.

4. Анализ электромагнитной совместимости систем преобразовательной техники на имитационных моделях / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев,

5. A.M. Гаврилов, А.В. Катков // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск: Изд. МГП "РАСКО", 2001. С. 101-110.

6. Арайс Е.А., Дмитриев В.М. Моделирование неоднородных цепей и систем на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1982.

7. Архипов М.В., Буков В.Н. Оценивание в адаптивной оптимальной системе управления // Автоматика и телемеханика. 1992. № 5. С. 82-99.

8. А.с. 744994 СССР. Реверсивное счетное устройство / В.И. Кочергин, С.В. Кульбицкий, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1978. № 24.

9. А.с. 807457 СССР. Электропривод с вентильным двигателем /

10. B.И. Кочергин, А.Ф. Лекарев, С.В. Кульбицкий // Открытия. Изобретения. 1981. №7.

11. А.с. 817961 СССР. Электропривод / В.А. Штерцер, А.Н. Панарин, А.В. Дедигуров и др. // Открытия. Изобретения. 1981. № 12.

12. А.с. 826341 СССР. Устройство для умножения / В.И. Кочергин,

13. A.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1981. № 16.

14. А.с. 868750 СССР. Устройство для суммирования / А.Ф. Лекарев,

15. B.И. Кочергин // Открытия. Изобретения. 1981. № 36.

16. А.с. 904129 СССР. Ротор электрической машины / А.И. Лоскутников // Открытия. Изобретения. 1982. № 5.

17. А.с. 913432 СССР. Преобразователь скорости выходного вала в код / В.И. Кочергин, С.В. Кульбицкий, A.M. Кривенцов, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1982. № 10.

18. А.с. 922728 СССР. Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов / В.И. Кочергин, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1982. № 15.

19. А.с. 985773 СССР. Многоканальная система электропитания с равномерным токораспределением / А.И. Чернышев, Ю.М. Казанцев, Е.Н. Патлахов // Открытия. Изобретения. 1983. № 48.

20. А.с. 1083306 СССР. Устройство для равномерного токораспределения при параллельном включении транзисторов, работающих в импульсном режиме с насыщением / А.И. Чернышев, Ю.М. Казанцев, Е.Н. Патлахов // Открытия. Изобретения. 1984. № 12.

21. А.с. 1170565 СССР. Моментный вентильный электродвигатель / А.Ю. Афанасьев, Е.И. Дорохов, B.C. Ложеницин // Открытия. Изобретения. 1985. №28.

22. А.с. 1374378 СССР. Устройство для управления инвертором / А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1988. № 6.

23. А.с. 1603509 СССР. Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором / А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 1990. № 40.

24. А.с. 1633393 СССР. Устройство для формирования сигнала переноса при суммировании многофазных кодов / А.Ф. Лекарев, Э.А. Майзингер // Открытия. Изобретения. 1991. № 9.

25. Асинхронизированный вентильный двигатель с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев // Электротехника. 2000. № 8. С. 59-62.

26. Афанасьев В.Н., Букреев В.Г., Титов B.C. Оптимизация систем управления электроприводами промышленного робота // Электротехника. 1988. № 2. С. 34-37.

27. Балашов Е.П., Смолов В.В. Принципы построения систем ЧПУ на основе микропроцессорных регулярных структур // Приборы и системы управления. 1978. № 11. С. 5-7.

28. Баушев B.C., Жусубалиев Ж.Т., Михальченко С.Г. Стохастичность в динамике стабилизатора напряжения с широтно-импульсным регулированием // Электричество. 1996. № 3. С. 69-75.

29. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982.

30. Белман Р. Динамическое програмирование. М.: Изд во иностр. лит., 1960.

31. Белов Г.А. Анализ динамики импульсного стабилизатора напряжения // ЭТвА. 1983. Вып. 14. С. 88-100.

32. Белов Г.А. Исследования колебаний в импульсном стабилизаторе напряжения вблизи границы устойчивости // Электричество. 1990. № 9. С. 44-51.

33. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Приводы с частотно-токовым управлением /Под ред. Н.В. Бродовского. М.: Энергия, 1974.

34. Брусин В.А., Угриновская Е.Я. Децентрализованное адаптивное управление с эталонной моделью // Автоматика и телемеханика. 1992. № 10. С. 29-36.

35. Буков В.Н., Князев И.А. Робастное оптимальное управление // Автоматика и телемеханика. 1991. № 3. С. 15-21.

36. Букреев В.Г., Параев Ю.И., Перепелкин Е.А. Применение метода модального управления для стабилизации электромеханических систем с широтно-импульсной модуляцией // Электричество. 1998. № 1. С. 48-50.

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

38. Букреев В.Г. Субоптимальное управление электроприводом с широтноимпульсной модуляцией // Электротехника. 1988. № 4. С. 64-66.

39. Булатов О.Г., Лабунцов В.А. Пономаренко А.И. Развитие одноканальных систем управления вентильными преобразователями // Электричество. 1980. № 9. С. 14-21.

40. Булгаков А.А. Новая теория управляемых выпрямителей. М.: Наука, 1970.

41. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: Наука, 1966.

42. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высш. шк., 1985.

43. Верещагин В.П., Вейнберг Д.М., Стома С.А. Опыт эксплуатации силовых гироскопов-гиродинов с магнитными опорами на орбитальном комплексе «Мир» // Труды ВНИИЭМ. Электромеханические устройства космических аппаратов. М., 1997. Т.97. С. 5-12.

44. Волович Г.И. Динамика вентильных источников вторичного электропитания постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1991.

45. Вольдек А.И. Электрические машины. JL: Энергия, 1978.

46. Гелиг А.Х., Чурилов А.Н. Периодические режимы в широтно-импульсных системах с переменной структурой линейной части // Автоматика и телемеханика. 1990. № 12. С. 94-104.

47. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. С-Петербург. Корона принт. 2001.

48. Гладышев С.П., Павлов В.Б. Динамика дискретно-управляемых полупроводниковых преобразователей. Киев: Наук, думка, 1983.

49. ГОСТ Р 50369-92. Электроприводы. Термины и определения. М.: Изд.-во стандартов, 1992.

50. Гришанин Ю.С., Головацкий В.А., Юрченко А.И. Импульсные стабилизаторы напряжения с комбинированным координатно-параметрическим управлением // ЭТвА. 1984. Вып. 15. С. 35-44.

51. Джури Э.И. Робастность дискретных систем (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1990. №5. С. 3-28.

52. Динамика следящих приводов: Учебн. пособие для втузов / Б.И. Петров, В.А. Полковников, JI.B. Рабинович и др. М.: Машиностроение, 1982.

53. Догановский С.А. Параметрические системы автоматического регулирования. М.: Энергия, 1973.

54. Домбровский В.В. Синтез оптимальных динамических регуляторов пониженного порядка для нестационарных линейных дискретных стохастических систем // Автоматика и телемеханика. 1996. № 4. С. 79-85.

55. Духопальников Б.А. Система импульсно-фазового управления преобразователей с интегрированием управляющего и синхронизирующего напряжений // Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника. 1982. № 7. С. 4-5.

56. Зиновьев Г.С. Итоги решения некоторых проблем электромагнитной совместимости вентильных преобразователей // Электротехника. 2000. №11. С. 12-16.

57. Зиновьев Г.С. Основы преобразовательной техники. Новосибирск, 1975. Ч. 3: Методы анализа установившихся и переходных процессов в вентильных преобразователях.

58. Иванчура В.И., Манаков А.В., Соустин Б.П. Синтез и исследование быстродействующего ИПН с ШИМ // Техническая электродинамика. 1987. № 1.С. 43-51.

59. Изосимов Д.Б. Синтез управления в электроприводах // Электротехника. 1994. №7. С. 11-15.

60. Кадель В.И. Силовые электронные системы автономных объектов. Теория и практика автоматизированной динамической оптимизации. М.: Радио и связь, 1990.

61. Казанцев Ю.М. Компенсация реактивной мощности в системах со статическими преобразователями // Модуляционные преобразователи параметров напряжения и тока: Сб. статей. Томск: ТГУ. 1980. С. 93-98.

62. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Математическое моделирование и синтез регулятора бесконтактного электропривода // САКС-2002: Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф./ СибГАУ. Красноярск, 2002. С. 356-358.

63. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Метод прямого синтеза управления в преобразовательной технике // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск: МГП «РАСКО» при изд-ве «Радио и связь», 2001. С. 131-140.

64. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Метод синтеза регулятора для электропривода. // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международ, науч.-техн.конф. Томск: ТПУ, 2001. С. 86-87.

65. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Разработка модели и синтез регулятора бесконтактного электропривода // Приборы и системы. Сер. Управление, контроль, диагностика. 2003. № 6. С. 22-25.

66. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф., Тихонов Е.Г. Синтез управления следящими инверторами систем электропитания // Приборы и системы. Сер. Управление, контроль, диагностика. 2004. № 6. С. 20-25.

67. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Синтез инвариантного к параметрическим и координатным возмущениям управления систем с полупроводниковыми преобразователями // Материалы международной науч.-техн. конф. Томск: ТПУ, 2003. С. 176-179.

68. Казанцев Ю.М. Прямой синтез управления в преобразовательной технике // Электротехника. 2000. № 4. С. 31-36.

69. Казанцев Ю.М. Релейно-импульсное управление в полупроводниковых преобразователях // Электричество. 1998. № 3. С. 58-63.

70. Казанцев Ю.М. Синтез динамических характеристик импульсных преобразователей напряжения // Электротехника. 1995. № 8. С. 32-35.

71. Казанцев Ю.М., Чернышев А.И., Лекарев! А.Ф. Формирование квазискользящих процессов в импульсных преобразователях с ШИМ // Электричество. 1993. № 12. С. 45-49.

72. Казанцев Ю.М., Чернышев А.И., Патлахов Е.Н. Оптимальное проектирование электромагнитных узлов статических преобразователей с использованием ЭВМ // Электромеханика и преобразовательная техника: Сб. статей. Томск: ТГУ, 1984. С. 139-143.

73. Казанцев Ю.М., Чернышев А.И., Патлахов Е.Н. Формирование моделей элементов схем статических преобразователей электрической энергии // Проблемы преобразовательной техники: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Киев: ИЭД АН УССР, 1983. Ч. 2. С. 39-43.

74. Казанцев Ю.М. Энергетическая модель импульсных преобразователей в системах с изменяющейся нагрузкой // Труды ВНИИЭМ: Статические преобразователи малой мощности. 1979. Т. 60: С. 11-15.

75. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977.

76. К исследованию устойчивости и синтезу корректирующих устройств в ИСН с ШИМ / А.В. Казанцев, В.И. Иванчура, Ю.М. Казанцев, Б.П. Соустин // Элементы и устройства автоматики: Межвуз. сб. Красноярск: КПИ, 1982. С. 13-23.

77. Клейман Е.Г., Мочалов И.А. Идентификация нестационарных объектов (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1994. № 2. С. 3-22.

78. Климов В.П. Аналоговые модели преобразователей постоянного напряжения // ЭТвА. 1982. Вып. 13. С. 96-102.

79. Ключев В.И., Терехов В.М., Горнов А.О., и др. Состояние и перспективы развития теории электромеханических систем с упругими связями //Автоматизированный электропривод. М.: Энергия, 1980. С. 5-12.

80. Кобелев Б.В., Машуков Е.В., Сергеев В.В. Массоэнергетические показатели силовых транзисторных ключей // ЭТвА. 1983. Вып. 14. С. 197-206.

81. Козаченко В.Ф. Новые образовательные технологии при подготовке специалистов в области разработки цифровых систем встроенного управления двигателями // Электротехника. 2000. № 2. С. 12-15.

82. Козаченко В.Ф., Обухов Н.А., Веселов М.В. Новый контроллер для встроенных применений в системах управления приводами переменного тока // Электротехника. 2000. № 2. С. 41-47.

83. Козярук А.Е. Высокоэффективный бесконтактный электропривод с цифровым векторным управлением // Электротехника. 1996. № 7. С. 12-15.

84. Константинов В.Г., Крылов B.C. Вентильные двигатели с аналоговыми и цифровыми системами регулирования, управления для электроприводов автономных объектов // Электротехника. 1996. № 5. С. 32-41.

85. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. М.: Энергия, 1973.

86. Коржавин О.А., Галицков С.Я. Повышение устойчивости импульсного стабилизатора напряжения с двухзвенным сглаживающим фильтром //Радиотехнические и телевизионные системы и устройства. JL: ЛЭИС, 1986. С. 21-27.

87. Корноушенко Е.К., Ядыкин И.Б. Идентификация, адаптивное управление и диагностирование динамических объектов и систем на основе метода наименьших квадратов // Автоматика и телемеханика. 1988. № 12. С. 116-127.

88. Корячко В.П., Курейчик В.М., Нореков И.П. Теоретические основы САПР.: Энергоатомиздат, 1987.

89. Кочергин В.И. К частотному управлению асинхронной машиной // Проектирование устройств электропитания и электропривода. М.: Энергия, 1973. Т.2 Электромеханические устройства и элементы технологии. С. 50-60.

90. Круг Е.К., Александриди Т.М., Дилигенский С.Н. Цифровые регуляторы. М. Л.: Энергия, 1966.

91. Лекарев А.Ф., Казанцев Ю.М. Метод синтеза регулятора электропривода с двигателем постоянного тока // Динамика систем, механизмов и машин: Материалы IV Международной науч.-техн. конф., поев. 60-летию ОмГТУ. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. С. 180-183.

92. Ловчиков А.Н., Носкова Е.Е. Анализ и синтез импульсных систем // Электротехника. 1988. № 12. С. 38-42.

93. Макаров Г.Н. Комплексный анализ микропроцессорных систем управления // Приборы и системы управления. 1996. № 11. С. 32-34.

94. Малафеев С.И., Мамай B.C. Аппаратура управления исполнительными механизмами постоянной скорости. // Приборы и системы управления. 1996. № 11. С. 35-36.

95. Математическая модель вентильного двигателя / Н.С. Баранов, А.Ф. Лекарев, П.А. Люкшин, А.И. Теплов // Тез. докл.: Всесоюз. науч.-техн. семинар по электромеханотронике. Л. 1989. С. 59-61.

96. Машихин А.Д., Подобедов В.Е. Применение методов глобальной оптимизации при разработке электроприводов с полупроводниковыми преобразователями и управляющих комплексов // Электротехника. 1995. № 9. С. 60-63.

97. Медушев С.В., Ремизов В.Е., Шичков В.В. Интерферометрический измеритель угловых перемещений с широким диапазоном измерения // Труды ВНИИЭМ. Электромеханические устройства космических аппаратов. М., 1997. Т.97. С. 36-46

98. Миддлбрук Р.Д. Малосигнальное моделирование ключевых преобразователей мощности с широтно-импульсным регулированием //ТИИЭР. 1988. Т. 76. № 4. С. 46-59.

99. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986.

100. Молчанов А.А. Моделирование и проектирование сложных систем. К.: Выщашк., 1988.

101. Мустафа Г.М., Ковалев Ф.И. Сравнительный анализ трех способов управления импульсными следящими инверторами // Электричество. 1989. № 2. С. 29-37.

102. Новиков В.А., Рассудов JI.H. Тенденции развития электроприводов, систем автоматизации промышленных установок и технологических комплексов // Электротехника, 1996, № 7. С. 3-11.

103. Объектно-ориентированный частотно-регулируемый асинхроный электропривод на современной элементной базе / В.Н. Остриров, С.В. Носач, А.В. Бирюков, Микати Омар // Электротехника. 1995. № 7. С. 26-28.

104. Овсянников Е.М., Цаценкин В.К. Следящий электропривод с малым передаточным числом редуктора для систем наведения // Электротехника. 2000. № 2. С. 50-54.

105. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Д.: Наука, 1979.

106. Озеров Л.А., Разнополов О.А., Штессель Ю.Б. Синтез управления импульсным стабилизатором с двухзвенным фильтром на основе скользящих режимов // Электричество. 1990. № 7. С. 77-79.

107. Озерянный Н.А. Системы с параметрической обратной связью. М.: Энергия, 1974.

108. Основы теории колебаний: Учеб. рук-во / В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.Р. Мустель, В.Н. Барыгин. М.: Наука, 1988.

109. Панкратов В.В. Метод технической регуляризации скользящих режимов в многосвязных нелинейных системах с разрывным управлением // Тр. IV международной конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Новосибирск: НГТУ, 1998. Т. 13. С. 73-76.

110. Пат. 2026599 РФ. Модулятор ширины импульсов мостового инвертора / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев, Д.П. Христенко // Открытия. Изобретения. 1995. № 1.

111. Пат. 2050575 РФ. Способ автоматического управления с широтно-импульсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев, В.В. Лапаев // Открытия. Изобретения. 1995. № 35.

112. Пат. 2145145 РФ. Преобразователь напряжения / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2000. № 3.

113. Пат. 2156996 РФ. Способ управления преобразователем электрической энергии / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2000. №27.

114. Пат. 2185703 РФ. Многоканальный блок периодической развертки для управляемого многофазного выпрямителя / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2002. №20.

115. Пат. 2197059 РФ. Блок периодической развертки для преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 2.

116. Пат. 2202144 РФ. Следящий инвертор с двухполярной широтно-импульсной модуляцией / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 10.

117. Пат. 2214618 РФ. Способ управления с широтно-импульсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. № 29.

118. Пат. 2216764 РФ. Способ управления с широтно-импульсным регулированием / Ю.М. Казанцев, А.Ф. Лекарев // Открытия. Изобретения. 2003. №32.

119. Перспективы развития электромеханики в XXI веке / А.В. Иванов-Смоленский, И.П. Копылов, Е.М. Лопухина и др. II Электротехника. 2000. № 8. С. 1-4.

120. Петров Б.Н., Рутковский В.Ю., Земляков С.Д. Адаптивное координотно-параметрическое управление нестационарными объектами. М.: Наука, 1980.

121. Поздеев А.Д. Динамические свойства вентильных преобразователей с асинхронными системами импульсно-фазового управления // Электротехника. 1977. № 9. С. 11-15.

122. Поздеев А.Д. Динамические свойства следящих систем импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями // Электротехника. 1979. №9. С. 2-5.

123. Поздеев А.Д., Донской Н.В. Влияние неполной управляемости вентильных преобразователей на устойчивость замкнутых систем // Электричество. 1972. № 3. С. 36-42.

124. Поздеев А.Д., Иванов А.Г. Устойчивость замкнутых систем с вентильными преобразователями постоянного тока в режиме прерывистых токов // Электричество. 1973. № 12. С. 33-37.

125. Поздеев Д.А., Хрещатая С.А. Частотное управление асинхронным электроприводом с поддержанием постоянства потокосцепления ротора // Электротехника. 2000. № 10. С. 38^41.

126. Попов Б.Н., Макаров М.А. Микропроцессорное управление двухфазными двигателями постоянного тока // Электротехника. 1996. № 1. С. 2-5.

127. Попов Б.Н. Микропроцессорное управление бесконтактными двигателями постоянного тока // Электротехника. 1992. № 12. С. 24-28.

128. Пузаков А.В., Остапчук А.Б., Остапчук Т.Б. Синтез регуляторов импульсных стабилизаторов напряжения следящего типа // Техническая электродинамика. 1992. № 6. С. 31-38.

129. Пузырев В.А. Микропроцессорный самонстраивающийся регулятор // Автоматика и телемеханика. 1987. № 9. С. 110-119.

130. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК ПРЕСС, 1996.

131. Розанов Ю.К., Кравцов Д.В. Экспериментальное определение динамических характеристик элементов электромеханических систем с использованием частотных методов // Электротехника. 2000. № 7. С. 9—13.

132. Розенвассер Е.Н. Математическое описание и анализ многомерных импульсных систем в непрерывном времени // Автоматика и телемеханика. 1995. № 4. С. 88-105.

133. Розенвассер Е.Н. Математическое описание и анализ многомерных импульсных систем в непрерывном времени // Автоматика и телемеханика. 1995. № 5. С. 86-102.

134. Рутман Р.С. Статический синтез систем управления, оптимальных по нечувствительности к изменению параметров // Изв. АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. 1965. № 2. С. 138-145.

135. Сазонов В.В. Принцип инвариантности в преобразовательной технике. М.: Энергоатомиздат, 1990.

136. Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1988.

137. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.

138. Синтез структуры следящего регулятора тока на имитационной модели /

139. A.К. Зенков, А.Н. Бутаков, А.Ф. Лекарев и др. // Электронные и электромеханические устройства: Тез. докл. XY науч.-техн. конф. НИЦ «Полюс». Томск, 1997. С. 150-151.

140. Система автоматизированного проектирования исполнительных органов автономных объектов / Ю.М. Казанцев, Г.Н. Гладышев, B.C. Дмитриев и др. // Приводы наведения и стабилизации автономных объектов: Сб. статей. М.: НИИТЭИ, 1988. С. 42-46.

141. Системы автономного электроснабжения и электромеханические устройства: Сборник научных трудов НПО "Полюс" / Под ред. П.В. Голубева и А.И. Чернышева. Томск, 1992. Т.1.

142. Системы электропитания космических аппаратов / Б.П. Соустин,

143. B.И. Иванчура, А.И. Чернышев, Ш.Н. Исляев. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1994.

144. Слежановский О.В., Файнштейн В.Г. Микропроцессорное управление тиристорным электроприводом // Электричество. 1984. № 2. С. 33-37.

145. Смирнов В.П., Лабунцов В.А. О способах формирования выходного напряжения автономных инверторов при использовании широтно-импульсной модуляции // Силовая полупроводниковая техника. 1968. Вып. 2. С. 36-47.

146. Смольников Л.Е. Переходные процессы в ИПН при коммутациях нагрузки // Тр. МЭИ. 1980. № 481. С. 89-94.

147. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) /

148. J1.X. Дацковский, А.В. Бирюков, О.Ш. Вайнтруб, и др. // Электротехника. 1996. № ю. С. 18-28.

149. Соболев Л.Б. Прямой синтез переходных характеристик преобразователей постоянного напряжения // Электротехника. 1992. № 6-7. С. 52-57.

150. Создание и эксплуатация силовых гироскопов-гиродинов с магнитными подшипниками на орбитальном комплексе «Мир» / Н.Н. Шереметьевский, Д.М. Вейнберг, В.П. Верещагин, О.М. Мирошник // Электротехника. 1991. №9. С. 38-41.

151. Состояние и перспективы развития регулируемых электроприводов / М.Г. Юньков, Д.Б. Изосимов, В.В. Москаленко, В.Н. Остриров // Электротехника. 1994. № 7. С. 2-6.

152. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987.

153. Стульников В.И., Колчев Е.В. Моделирование полупроводниковых преобразователей. Киев: Техника, 1971.

154. Сучик В.Е., Кадель В.И., Матчук В.И. Поэтапное моделирование на ЭВМ систем вторичного электропитания // Высокоэффективные ИВЭП и СВЭП РЭА. М.: МДНТП, 1986. С. 26-30.

155. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение. М.: Машиностроение, 1972.

156. Теоретические основы построения частотных электроприводов с векторным управлением / В.А. Дортау, Ю.П. Павлов, В.В. Рудаков и др. // Автоматизированный электропривод. М.: Энергия, 1980. С. 93-101.

157. Теория систем с переменной структурой / Под ред. С.В. Емельянова. М.: Наука, 1970.

158. Тетельбаум И.М.,Шнейдер Ю.Р. Практика аналогового моделирования динамических систем: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987.

159. Тонкаль В.Е., Новосельцев А.В., Денисюк С.П. Редукция моделей при оптимальном проектировании полупроводниковых преобразователей // Техническая электродинамика. 1986. № 5. С. 19-26.

160. Толстов Ю.Г., Мерабишвили П.Ф. Исследование установившихся и переходных процессов в вентильных преобразователях (автономных инверторах) по усредненным величинам // Электричество. 1973. № 7. С. 46-51.

161. Ту Ю. Современная теория управления: Пер. с англ. / Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1971.

162. Уланов Б. В. Стабилизация нестационарных динамических обьектов с неизвестными параметрами без измерения производных регулируемой координаты // Автоматика и телемеханика. 1990. № 7. С. 65-71.

163. Уланов Г.М. Динамическая точность и компенсация возмущений в системах автоматического управления. М.: Машиностроение, 1971.

164. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока / Н.П. Адволокин, В.Т. Гращенко, Н.И. Лебедев и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984.

165. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981.

166. Фурасов В.Д. Устойчивость и стабилизация дискретных процессов. М.: Наука, 1982.

167. Хайнеман P. PSPICE Моделирование работы электронных схем. М.: ДМК Пресс, 2002.

168. Цифровые системы управления электроприводами / А.А. Батоврин, П.Г. Дашевский, В.Д. Лебедев и др. Л.: Энергия, 1977.

169. Цыпкин Я.З. Оптимальные адаптивные системы управления объектами с запаздыванием (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1986. № 8. С. 5-24.

170. Цыпкин ЯЗ. Оптимальные переходные процессы в импульсных автоматических системах // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и автоматика. 1960. № 4. с. 76-85.

171. Цыпкин Я.3. Релейные автоматические системы. М.: Наука, 1974.

172. Частотно-регулируемый синхронный электропривод с векторной системой подчиненного регулирования / В.В. Рудаков, В.А. Дартау, Т.О. Россо, А.Е. Козярук // Электричество. 1988. № 4. С. 53-56.

173. Чернышев А.И. Научно-техническая деятельность НПЦ "Полюс". Итоги и перспективы // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов. НПЦ «Полюс». Томск: МГП «РАСКО» при изд-ве «Радио и связь», 2001. С. 3-16.

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

175. Чинаев П.И., Чекалин В.Г., Ульмасов Х.У. Адаптивная микропроцессорная система управления электроприводами робота // Приборы и системы управления. 1984. № 1. С. 30-33.

176. Чуа JI.O., Лин П.М. Машинный анализ электронных схем. М.: Энергия, 1980.

177. Чхеидзе Г.А. Синтез алгоритмов управления движением динамических систем в скользящих режимах // Теория и системы управления. 1995. № 2. С. 43-50.

178. Шенфельд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы: Пер. с нем. / Под ред. Ю.А. Борцова. Л.: Энергоатомиздат, 1985.

179. Шипилло В.П., Зинин Ю.С. Фактор импульсаций в системах регулирования с вентильными преобразователями // Электричество. 1977. № 3. С. 86-89.

180. Шипилло В.П., Чикотило И.И. Устойчивость замкнутых систем с тиристорным широтно-импульсным преобразователем в режиме прерывистого тока// Электричество. 1980. № 12. С. 52-56.

181. Юньков М.Г., Ильинский Н.Ф. Перспективы развития автоматизированного электропривода // Электротехника. 1980. № 5. С. 1-5.

182. Юревич В.И. Электромеханические системы промышленных роботов // Системы управления электромеханическими исполнительными устройствами роботов и манипуляторов.Л.: ЛДНТП, 1980. С. 8-11.

183. Якубович В.А. Оптимизация и инвариантность линейных стационарных систем управления (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1984. № 8. С. 5-45.

184. Kazantsev J.M., Lekarev A.F. Direct synthesis of control in transforming engineering // Abstracts The 3 Russian-Korean Int. Simp, on Science and Technology, June 22-25,1999, Novosibirsk, Russia Vol.2. P.724.

185. Kazantsev J.M., Lekarev A.F. Direct synthesis of control in transforming engineering // Proc. The 3 Russian-Korean Int. Simp, on Science and Technology, June 22-25, 1999, Novosibirsk, Russia. Vol.2. P.727-731.

186. Kazantsev J.M. Control of power electronic devices in synchronized sliding modes // Abstracts Korus'98. The 2nd Russian-Korean Int. Symp. on Science and Technology, August,30 sept.,5, At Tomsk Polytechnic University. Tomsk, Russia, 1998. P. 64.

187. Kazantsev J.M., Plesnivy A.N. Electric drive of a system of orientation and stabilization of a space vehicle // Abstracts Korus'98. Tomsk, Russia, 1998. P. 26.

188. Habetler T.G. A Space Vector-Based Rectifier Regulator for AC/DC/AC Converters // IEEE Transactions on Power Electronics. 1993. Vol. 8, № 1. P. 30-36.

189. Kavamura A., Hoft R. Analysis of PWM inverter with instanteneous feedback control // Int. Power Electronics Conference. Inst, of Electrical Eng. of Japan, 1983. P. 64-71.

190. Kavamura A., Hoft R. Instanteneous feedback controlled PWM inverter with adaptive hysteresis // IEEE. Trans, on Ind. Appl. 1984. Vol. 1A-20. № 4. P. 17-25.

191. Yim-Shu Lee David K.W. Cheng and S.C. Wong. A new approach to the modeling of converters for SPICE simulation // IEEE Trans, on Power Electronics. 1992. Vol.7. № 4. P. 741-753.