автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Управление в системах с непосредственными преобразователями электрической энергии

На правах рукописи.

11РОШИН Иван Александрович

УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление

и обработка информации

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

ПЕНЗА 2003

Работа выполнена на кафедре "Автономные информационные и управляющие системы" Пензенского государственного университета.

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Долов Алексей Васильевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шахтарин Борис Ильич;

доктор технических наук, профессор Годунов Анатолий Иванович;

доктор технических наук, профессор Нечаев Виктор Анатольевич.

Ведущая организация - ФГУП "HiIII "Рубин" (г. Пенза).

Защита диссертации состоится 19 декабря 2003 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.04 при Пензенском государственном университете по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета.

Автореферат разослан "_" ноября 2003 года.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

2е>оЗ-А

2. О ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие силовой электроники, преобразовательной техники, вычислительных машин и микропроцессоров приводит к широкому применению в различных отраслях промышленности автоматизированных систем управления (СУ) различными техническими объектами (ТО) с непосредственными преобразователями электрической энергии (НПЭ).

Наиболее часто НПЭ применяют совместно с электромеханическими преобразователями энергии (ЭМП) в составе управляемых вентильно-электромеханических систем (ВЭМС) для управления электрическими и механическими координатами, потоками активной и реактивной мощности, частотой скольжения. С чисто технической точки зрения можно утверждать, что возможности использования НПЭ для управления различными ТО ограничены только воображением и изобретательностью разработчика.

Достаточно остро задача управления в ВЭМС стоит не только с технологической точки зрения, но и с точки зрения экономии электроэнергии. Эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью управления ВЭМС.

Исследования управляемых ВЭМС опираются на методы классической и современной теории управления (А. М. Ляпунов, Л. С. Пон-трягин, Р. Беллман, Р. Калман, В. А. Бессекерский, А. А. Попов, Л. Р. Нейман, А. В. Поссе, Я. 3. Цыпкин, В. В. Солодовников,

A. А. Воронов, Б. И. Шахтарин, К. А. Пупков, Н. Д. Егупов,

B. Б. Яковлев, Л. Заде, А. А. Красовский и др.), теорию обобщённого электромеханического преобразователя энергии, получившую значительное развитие применительно к управлению в ВЭМС в работах М. Г. Чиликина, В. И. Ключева, А. С. Сандлера, Г. Б. Онищенко, Л. П. Петрова, О. В. Слежановского, Ф. Блашке и других учёных.

Характерная особенность современного этапа развития теории управляемых ВЭМС - наличие противоречий между значительным объёмом накопленных знаний и разнородностью исследований по отдельным типам управляемых ВЭМС, необходимостью применения новых, более совершенных СУ и сложностью исследования и управления ВЭМС на основе известных методов; несоответствие отдельных положений теории управляемых ВЭМС принципам системного анализа. Раз-

решение перечисленных противоречий лежит на пути поиска новых подходов к механизму управления НПЭ, решения на базе принципов системного анализа порожденной этими противоречиями проблемы развития и совершенствования, обеспечения целостности и системности теории управляемых ВЭМС, повышения эффективности существующих и разработки новых методов анализа, синтеза и управления ВЭМС.

Цель работы - обобщение и разработка теории, создание научных основ автоматизированного анализа и синтеза управляемых систем с непосредственными преобразователями электрической энергии, исследование и оценка возможностей разработанной теории при решении задач моделирования, анализа, синтеза и создания управляемых вентильно-электромеханических систем.

Поставленная цель определила круг решаемых в работе задач.

1. Системный анализ и обобщение теории и практики управления ВЭМС.

2. Разработка математического аппарата анализа . и синтеза управляемых систем с НПЭ и на его основе:

- анализ и оценка НПЭ как преобразователя электрической энергии, элемента ВЭМС, объекта управления;

- исследование механизма управления непосредственным преобразованием электрической энергии, разработка и исследование методов синтеза управляющих воздействий НПЭ и оценка эффективности управления его выходными координатами.

3. Разработка математического и программного обеспечения, исследование способов и режимов управления, разработка методов и методик анализа и синтеза управляющих воздействий, законов и систем управления ВЭМС.

4. Разработка методов и алгоритмов обработки информации в ВЭМС для применения при моделировании и управлении.

5. Анализ и оценка возможностей разработанного математического аппарата и программных комплексов при исследовании управляемых ВЭМС.

6. Разработка практических рекомендаций по применению предложенных методов исследования, анализа и синтеза, способов управления ВЭМС.

7. Внедрение в практику исследования и проектирования ВЭМС разработанных методов анализа и синтеза, алгоритмов управления

НПЭ, методов и методик моделирования, исследования и проектирования ВЭМС с НПЭ.

8. Разработка, экспериментальное исследование и внедрение синтезированных на базе разработанного математического аппарата и программных комплексов, алгоритмов и систем управления ТО с НПЭ.

Методы исследований. Методологическая основа исследований- принципы системного анализа, теория управления, предложенный общий подход к механизму управления НПЭ, теория обобщённого ЭМП и управляемых ВЭМС, методы дифференциального и интегрального исчисления, векторного анализа, математического аппарата преобразования Лапласа, матричного исчисления, переключающих функций, теории фази-управления, численных методов расчёта с применением ЭВМ.

Научная новизна. Предложен концептуальный подход к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии и на его базе разработаны основы теории исследования и проектирования управляемых ВЭМС с НПЭ, объединяющие следующие положения.

1. Математический аппарат, теоретические основы, методы анализа и синтеза управляемых систем с НПЭ, включающие в себя:

- обобщённую математическую модель (ММ) НПЭ, являющуюся математической и методологической основой анализа и синтеза управляемых систем с произвольной структурой НПЭ;

- метод синтеза управляющих воздействий выходными координатами НПЭ с использованием переключающих функций (ПФ) амплитуды и фазы, а также вектора фазосмещения (фазовых состояний) (ФС);

- математические выражения и методику гармонического анализа выходного напряжения НПЭ;

- математические выражения законов управления многоступенчатой ПФ фазы и ПФ амплитуды при однофазной и двухфазной ши-ротно-импульсной модуляции (ШИМ);

-способ векторного управления вентильным преобразователем (ВП) в шагающей системе координат (ШСК), ориентированной по опорному вектору фазовых состояний.

2. Научные основы исследования и проектирования управляемых ВЭМС, в том числе:

- математические модели систем "НПЭ - ЭМП";

-методы математического описания систем управления в нормальной, канонической и комбинированной формах пространства состояний (ПС) с прямой причинно-следственной связью;

- методики анализа и расчёта управляемых ВЭМС с НПЭ;

- результаты исследования ВЭМС с НПЭ;

- методики синтеза систем управления с НПЭ;

-законы и алгоритмы управления статическими и динамическими режимами ВЭМС с НПЭ.

3. Методы обработки информации при управлении и моделировании ВЭМС, основу которых составляют принципы векторного формирования сигналов управления и обратных связей, систематизации ММ по видам преобразования координат, многоуровневого преобразования координат, получения состоятельных, несмещённых и эффективных оценок ММ в преобразованных координатах.

Практическая ценность. На основе предложенного подхода и разработанных ММ составлены алгоритмы и программы моделирования на ЭВМ систем управления асинхронной машиной (АМ) с произвольными алгоритмом управления и структурой силовой части НПЭ, что позволяет моделировать все реально существующие режимы ВЭМС с НПЭ, не прибегая к моделированию каждого вентильного элемента, и сократить затраты на проектирование.

Проведены исследования переходных процессов при управлении неодновременным включением и отключением фаз АМ и показана целесообразность такого управления. Исследованы статика, динамика, дан сравнительный анализ и определены возможности системы "НПЭ - АМ" при квазичастотном (КЧУ), фазоимпульсном (ФИУ), векторноимпульсном (ВИУ), частотном способах управления. Даны рекомендации по практическому применению этих систем. Разработаны СУ роликоопорами, акустической установкой, ленточной и пневмомеханической текстильными машинами, внутрицеховыми конвейерами, лифтом, центрифугой, электродинамическим вибростендом (ЭДВС), трубными линиями, станком для намотки струн и проведены их экспериментальные исследования.

Разработаны алгоритмы и программы расчёта, исследованы ре-

жимы управления и основные характеристики ВЭМС с электромашинным агрегатом (ЭМА) и ЭДВС. По результатам исследований созданы СУ ВЭМС с ЭМА и ЭДВС по силе и ускорению при использовании каналов возбуждения и подмагничивания. В результате проведенных исследований предложены устройства и системы управления, новизна и оригинальность которых подтверждена 28-ю авторскими свидетельствами.

Реализация и внедрение. Диссертация является теоретическим обобщением научных исследований, выполненных лично автором в соответствии с планом научных работ Пензенского государственного университета по заказам промышленных предприятий.

Результаты проведенных исследований положены в основу созданных и внедрённых СУ: пневмомеханической БД 200-М69 и ленточной Л2-50-220Ц машин, роликоопорами, акустической установкой АГ-3, внутрицеховыми конвейерами, температурными режимами экструдера, лифтом, центрифугами КП 240М, ЦА 10, КП 225, электродинамическим вибростендом, трубной линией Р90, станком для намотки струн СНП, а также методик и рекомендаций по оптимизации двигателей для СУ дальней связи, управлению пуско-тормозными режимами АМ и силовыми трансформаторами посредством тиристорного коммутатора (ТК). Основные результаты внедрены на заводах "Пензмаш", "Полимер", "ЗИФ" и "Химмаш", в НПО "Пензтекмаш", АО "Электромеханика", ООО "Эмузин", "Экоприбор", "ТРЭЙ ГМБХ", ФГУП "НПП "Рубин", "Автомедтехника", НПФ "Круг", ОАО "Коммаш", "Пензаэнерго" (г. Пенза), на заводе "Кузполимермаш" (г. Кузнецк), в НИИ завода "Элекгровыпрямшель" (г. Саранск), в НИИ дальней связи и АО "Электромашиностроение", войсковой части 9081)2 (г. Санкт-Петербург), в ЦПКБ "Союзлифтмаш" (г. Москва), в НПО ИТ (г. Калининград). Системы управления центрифугами КП 240М, ЦА 10, КП 225 и станком для намотки струн внедрены в серийное производство.

На защиту выносятся:

1. Концептуальный подход-к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии.

2. Математическая модель НПЭ, являющаяся единой математической и методологической основой для исследования систем управления с произвольной структурой НПЭ.

3. Метод синтеза управляющих воздействий выходными координатами НПЭ, основанный на формировании управляющих воздействий заданием переключающих функций фазы и амплитуды.

4. Методы математического описания систем управления в нормальной, канонической и комбинированных формах пространства состояний с прямой причинно-следственной связью.

5. Законы управления переключающими функциями фазы и амплитуды при однофазной и двухфазной ШИМ.

6. Векторный способ управления вентильным преобразователем в шагающей системе координат, ориентированной по опорному вектору фазовых состояний.

7. Математические модели и результаты исследований вентиль-но-элекгромеханических систем с НПЭ.

8. Методики синтеза систем управления с НПЭ, законы и алгоритмы управления статическими и динамическими режимами ВЭМС с НПЭ.

Апробапия работы. Материалы диссертационной работы докладывались на семинарах "Электрооборудование устройств механизации и автоматизации производства" (Пенза, 1977), "Проблемы динамики автоматизированных электромеханических систем переменного тока" Научного совета АН УССР (Одесса, 1983), на 3-й и 4-й НТК "Автоматизация технологических процессов и промышленных установок" (Пермь, 1978, 1979), на Всесоюзной НТК "Динамические режимы работы электрических машин" (Смоленск, 1978), на НТК "Автоматизированный электропривод переменного тока" (Челябинск, 1979), на 8-й всесоюзной НТК "Моделирование электроэнергетических систем" (Баку, 1982), на НТК "Контрольно-измерительные приборы и узлы. Вопросы теории и проектирования аналоговых измерительных преобразователей" (Ульяновск, 1978), "Применение материалов и средств тензометрии для измерения механических параметров" (Москва, 1982), "Повышение эффективности автоматизированных средств восприятия и обработки информации" (Пенза, 1985), на 3-й поволжской НТК "Алгоритмы, средства и системы автоматического управления" (Волгоград, 1984), на Всесоюзных НТК "Основные направления и меры по ускорению научно-технического прогресса в создании хлопкопрядильного оборудования" (Пенза, 1985), "Перспективы развития оборудования хлопкопрядильного производ-

ства, повышение его технического уровня и конкурентоспособности" (Пенза, 1988), "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" (Пенза, 1986), "Моделирование систем автоматизированного проектирования автоматизированных систем, научных исследований и гибких автоматизированных производств " (Тамбов, 1989), "Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике " (Пенза, 1995, 1997), на Международной методической конференции "Университетское образование в условиях формирования рыночных отношений" (Пенза, 1997, 1998), на Международной НТК "Точность автоматизированных производств (ТАП - 97)", (Пенза, 1997), на 2-й и 3-й международных НТК «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 1997, 1999); на Международной НТК «Актуальные проблемы анализа и обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем» (Пенза, 1998, 2000, 2001); на 3-й международной конференции «Дифференциальные уравнения и их приложения» (Саранск, 1998); на 11-й международной НТК «Математические методы в химии и технологиях» (Владимир, 1998); на НТК «Проблемы технического управления в энергетике» (Пенза, 1998, 1999, 2000, 2001, 2003); на 12-15-й международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Великий Новгород, 1999, Санкт-Петербург, 2000, Смоленск, 2001, Тамбов, 2002), в НИИ завода "Элекгровыпрямигель" (Саранск), в Институте электродинамики АН УССР (Киев), на НТК профессорско-преподавательского состава ППИ (Пенза 1974- 1993) и ПГТУ (Пенза 1994-1997).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 153 работы, включая 4 монографии, 2 учебных пособия, 96 статей и тезисов докладов, 28 авторских свидетельств на изобретения, 5 отчётов по НИР.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений. Общий объём работы составляет 315 страниц, в том числе 56 рисунков, 11 таблиц, 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражается актуальность рассматриваемой проблемы, формулируются поставленная цель, задачи, научная новизна и практическая ценность исследований, основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе решается проблема создания методологических и математических основ исследований и автоматизированного проектирования управляемых систем с НПЭ. Проведён системный анализ промышленных установок, общим признаком которых является наличие в каналах управления ТО НПЭ, осуществляющих формирование выходных напряжений С/(со20 с определёнными параметрами: количеством фаз я, частотой а)2 и величиной напряжения 1/2 непосредственно из системы входных напряжений, имеющих в общем случае произвольные значения количества фаз т, частоты Ох и амплитуды напряжения С/„. Результат анализа - обобщённая структурная схема ВЭМС, объединяющая управляемые ВЭМС как механическими, так и электрическими координатами. ВЭМС рассмотрена с позиций системного подхода как интегрированное целое, единая совокупность разнородных и вместе с тем взаимосвязанных элементов: ЭМП, ВП, управляющего устройства, объединённых общей целью управления, и одновременно — элемент интегрированной автоматизированной системы (АСУ) более высокого уровня. ВЭМС с энергетическим управлением объединяет информационную (управляющую) и энергетическую (силовую) части. Функциональное единство и равновесие разнородных элементов ВЭМС обеспечивает управляемый ВП. НПЭ представлен на базе трёх подходов: энергетического, системного, теории управления.

Дана сравнительная оценка предложенного в работе и традиционного концептуальных подходов к механизму управления НПЭ. Суть предлагаемой в работе концепции состоит в представлении механизма управления НПЭ как процесса дискретного управления начальной фазой единственного гармонического колебания. Выходное напряжение £/(<й2/) каждой фазы НПЭ при этом рассматривается как единственное гармоническое колебание с дискретно управляемой начальной фазой. Дискретность изменения фазы А$ = 2%/т определяется эквивалентным количеством фаз входного напряжения т , участвующих в формировании каждой фазы выходного напряжения (количеством пульсов входного напряжения в периоде выходного).

Структура силовых цепей модели любого НПЭ при таком подходе постоянна и имеет минимальное количество переключающих эле-

ментов (ПЭ) - по одному на каждую выходную фазу, что соответствует простейшему НПЭ - тиристорному коммутатору. НПЭ совместно с ТО производит преобразование входных параметров электрической энергии в выходные с одновременным обратным преобразованием параметров электрической энергии ТО на вход НПЭ и образует целостную техническую систему, обладающую новыми свойствами, не присущими её отдельным частям. Агрегирование моделей НПЭ и ЭМП на основе предложенного подхода в единую ММ системы "НПЭ - ЭМП" позволяет создавать универсальные модели ВЭМС.

На основе предложенной концепции получена обобщённая ММ НПЭ, описывающая всё многообразие методов преобразования электрической энергии. Механизм управления НПЭ на основе предложенного подхода представлен структурной схемой, включающей в себя два последовательно соединённых блока - преобразователь числа фаз (ПЧФ) и модулятор (М), которые питаются от источника первичного напряжения и выход которых подключен к управляемому ТО. Все возможные способы управления при этом задаются во

1 2

времени / ПФ амплитуды ЦЩ и фазы АД/], а процедура преобразования электрической энергии п - фазного НПЭ при раздельном управлении может быть описана системой уравнений в матричной форме

Основа современных методов исследования систем - триада: «модель - анализ - синтез». На различных этапах анализа и синтеза ВЭМС требуется использование как ММ «вход - выход», так и моделей «вход - состояние - выход». Поэтому возникает необходи-

мо 2/)1 ЛпИ 0 0 ... О

ЩЫ) 0 АюМ 0 - 0

•0)

мость взаимного преобразования ММ разнообразных форм. Поскольку входные и выходные переменные в моделях систем определены, то переход к ММ «вход - выход» однозначен. Вместе с тем выбор переменных состояния в моделях пространства состояний не единственен. Поэтому если в ММ «вход - выход» принцип причинности строго выполняется, то модели в форме пространства состояний не всегда удовлетворяют этому принципу, что нарушает целостность методологии исследования управляемых систем.

Суть предложенного метода математического описания системы я-го порядка

= £ ЬруЩ) (2)

у=0 ц=0

с выходной х и входной у координатами, коэффициентами характеристического полинома ач и оператора входного воздействия Ьч в нормальной форме пространства состояний с прямой причинно-следственной связью состоит в том, что переменные состояния Уу в ММ пространства состояний

(3)

вводят, начиная с и-й фазовой переменной в соответствии с выражением

>-у)(0, V 6 {т,п\,

( \ т-У

(4)

1=0

дг(я)(0+М0> у=0>

значения коэффициентов Я,- вычисляют по рекуррентным формулам Х- =• т __(5)

' ъ1~ £ V"+'-./> / = »я-1,0,

У-/+1

а матрицы А, В, С и коэффициент й задают в виде

~ап-1 1 ~ап-2 0 ~а2 0 -а, 0 ~а0 0

А = 0 1 0 0 0 ; в = Ь-т-1

0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 0

С= [О О ...1]; й

%т, прит = п;

ш

[О, при т < п.

Отличительная особенность предложенного метода математического описания системы п-го порядка в канонической форме пространства состояний с прямой причинно-следственной связью состоит в том, что в матрице Жордана для систем управления, передаточные функции которых

¿=1

г

содержат г кратных полюсов я,- кратности р.,- ( £ ц,- = п ), элементу,

/=1

предшествующему в строках клеток Жордана диагональному, задают значение, равное 1, остальным - равное 0, а значения коэффициентов матрицы

с = [ с1Ь с12, с1Ц1,..., сг1, сг2,..., сГИг ]

вычисляют по формуле

На базе моделей нормальной и канонической форм, формы простых множителей предложены комбинированные методы математического описания систем в пространстве состояний с прямой причинно-следственной связью и проведена их систематизация.

, 1 = 1,г,у = 1,ц,.. (8)

Таким образом, основные результаты первого раздела состоят в разработке концептуального подхода к механизму управления НПЭ, обобщённой структурной схемы управляемой ВЭМС, математической модели НПЭ, методов математического описания СУ в нормальной, канонической и комбинированных формах пространства состояний с прямой причинно-следственной связью. Предложенный подход и ММ обеспечивают единство, целостность и взаимосвязанность разработанной теории управляемых ВЭМС, соответствие её основных положений принципам системного анализа, решение всех задач моделирования, анализа, синтеза и управления системами с НПЭ на единой методологической основе.

Второй раздел содержит результаты решения на основе предложенного подхода задач моделирования, анализа, синтеза и управления НПЭ. В соответствии с предложенным подходом НПЭ как объект управления представляет собой дискретную нелинейную систему, выходными координатами которой являются амплитуда, фаза, частота и форма входного и выходного напряжений и тока; возмущающими воздействиями - изменения параметров питающих напряжений и нагрузки; управляющими воздействиями - системы двух переключающих функций: амплитуды и фазы.

С позиций системного подхода НПЭ - неотъемлемый элемент ВЭМС, обеспечивающий функциональное единство всей системы, её целостность. Поэтому целевая функция управления НПЭ (критерий управления преобразователем) формируется на основе общей цели управления всей системой в целом. Законы управления ПФ амплитуды Я1 [/] и фазы Н2 [/] при этом синтезируются в замкнутой системе на основе информации об общем критерии качества и текущих значениях управляемых координат ВЭМС. Системный подход к синтезу ВЭМС обуславливает, прежде всего, формирование не отдельных независимых критериев управления НПЭ, ЭМП и ВЭМС, а организацию каналов выработки управляющих воздействий и разработку эффективных механизмов синтеза управляющих воздействий НПЭ непосредственно в функционирующей системе управления в реальном масштабе времени.

В случае формирования управляющих воздействий на основе частного критерия управления НПЭ, подчинённого общей цели (крите-

рию) управления всей ВЭМС, задача синтеза управляющих воздействий в вентильной системе в соответствии с предложенной концепцией и ММ НПЭ ставится как поиск законов изменения векторов ПФ

амплитуды Я1 [i] и фазы Я2[г], обеспечивающих минимум функционала

У^СюгО.я'М^М.С/Со»,/))^

= min^ff1 [t]Um sin(ffll, + Я2 [t] Дер) - , (9)

характеризующего качество управления. Здесь Um2, со2, Ф2 ~ желаемые (эталонные) значения амплитуды напряжения (тока), частоты, начальной фазы и-фазного вектора выходного напряжения (тока) НПЭ £7(Ш20 •

На основе предложенной концепции введено понятие вектора фазового состояния (фазосмещения) (ФС), определяющего положение вектора выходного напряжения НПЭ на л-фазном симметричном ЭМП

0(*) = ^гМАф. (10)

Дня НПЭ с однократной модуляцией (ОМ) переключающие функции в каждой фазе взаимосвязаны и равны:

H2b[t\ = На М + т/щ НС[*] = На [/]■+ 2т/п . Следовательно, задание всех управляющих воздействий в этих НПЭ возможно заданием закона изменения одной ПФ фазы. Выходное напряжение НПЭ представлено в ввде произведения ПФ амплитуды, т-

мерного вектора гармонического колебания S{(ü\t) = UmeJ(i>xt и вектора ФС (рис.1), т. е.

1

0.67 0.33

ир; 0

'-0.33 -0.67 -1

-1-0.670.33 О 0.330.67 1 Ua¡

-1-0.670.33 О 0.330.67 1 Uotj

Рис. 1. Изменения состояний вектора выходного напряжения НПЭ с параметром цикла п\ =45 {т- 6) при/2 - 16.667 Гц

Критерий управления (9) для НПЭ с ОМ при этом приведён к виду

./(¿7(а>2/),Я1 Щ,н2 =

= тш(я1М5(а>10©(/)-^2^(Ю2'+ф))-

(12)

В случае трёхфазного выхода в соответствии с предложенной концепцией НПЭ любой сложности, независимо от количества фаз т входного напряжения U((ü\t), принципов и способов управления, может бьггь задан минимальным количеством структур, соответствующих количеству возможных состояний ТК: ABC - ПЭ во всех фазах (А, В, С) включены; ABC - отключены ПЭ в фазе A; ABC -отключены ПЭ в фазе 5; ABC - отключены ПЭ в фазе С; ABC - отключены ПЭ в фазах А, В, С. Введён оператор поворота

-1 при повороте вектора напряжения на-27t/3; w = • 0 при нулевом повороте;

+1 при повороте вектора напряжения на + 2л/3.

В случае задания входного напряжения НПЭ через косинусы выходное напряжение НПЭ в системе координат с начальным положением вектора U((ú2t) при / = 0, совпадающим с положительной дейст-

вительной полуосью двухфазной координатной системы, представлено так:

АБС АБС АБС АБС АБС

и2( <в20 с73(ю2/) с74(ш20

с/5(®20

к^н2Щ дФ)_

К2 Бт^г + Я2 [/] Дф -и"2я/3^>2,1/3;

(13)

Таким образом, синтез управляющих воздействий в разомкнутых или замкнутых ВЭМС с НПЭ как по локальному, так и по глобальному критерию проведен на основе предложенного концептуального подхода с

—2

использованием вектора фазовых состояний ®{{) = е^Н Мд<р, ПФ амплитуды Я1 [/] и фазы Я2[ф При этом количество требуемых для

моделирования или управления структур ВЭМС с трёхфазным НПЭ при п = 3 определяется минимальным количеством структур, соответствующих количеству возможных состояний ТК, равному трём.

В системах с НПЭ, в которых отсутствуют режимы прерывистых токов, а амплитуды системы входных напряжений имеют одинаковые значения, переключающие матрицы в математических моделях преобразователей (1) трансформируются в единичные матрицы, а математические модели упрощаются.

Согласно предложенным подходу и математическому описанию механизма НПЭ выходное напряжение любого типа преобразователя - единственное гармоническое колебание с дискретно управляемой начальной фазой. Выходное напряжение основной гармоники НПЭ с ОМ определяется суммой частот напряжений первичного источника и модулирующего сигнала. При этом, если частота модуляции имеет отрицательный знак (для дискретных систем управления обратную последовательность фаз), частота выходного напряжения ниже частоты источника энергии. В противном случае на выходе НПЭ формируется напряжение с частотой, превышающей частоту источника на величину частоты модуляции. Использование ключевых преобразователей приводит к возникновению на выходе НПЭ целого ряда гармоник.

В этом случае выражение для суммарного выходного напряжения преобразователя принимает вид

г п

лп ЯП

ттт ■ 71 / ттт

(//и±1) т

т N / т м 1 , -

% т л /=1 1т ±1

&т

соз[со + (1т ± 1)П]/ +

со

{1т±1)1 т

л /=1 1т ±1

соз[со-(/от±1)0]/. (14)

В соответствии с предложенной концепцией и ММ законы управления ПЧФ задаются системой из п многоступенчатых ПФ фазы йу [/]

при ] = \,т , что обеспечивает сокращение объема управляющих сигналов в НПЭ до минимума, равного количеству п выходных фаз. Изменение Ау [/] при управлении и моделировании систем с НПЭ,

выполненных на полностью управляемых ПЭ, позволяет задавать и исследовать режимы преобразования напряжения, частоты, количества фаз, фазового угла и управления реактивной мощностью, потребляемой или генерируемой НПЭ при формировании его выходного напряжения любым способом. Задание ПФ Лу [г] для НПЭ с ОМ

определяется его характерной особенностью, состоящей в постоянстве шага переключения ПЭ НПЭ. Моделирование этих систем обеспечивается заданием цикла переключения л1 и количества фаз входного напряжения, участвующих в формировании каждой фазы выходного напряжения. Мгновенное значение фазы входного гармонического колебания о^ / в момент коммутации изменяется на величину дискретности изменения начальной фазы Дф = 2л/т (см. рис. 1). Взаимосвязь параметров НПЭ при заданных количествах шагов N на периоде 7} входного /и-фазного напряжения и и1 в цикле переключения ПФ фазы йу [/] с дискретностью Дф определяется формулами:

и1 = ————; к,=Л-= т'п1 . (15)

т/2±/, тпп\ Л ■> /2 Ы^пЬт

Количество участков входного напряжения в периоде выходного напряжения для обратного порядка переключения фазы всегда больше, а качество синтезируемого выходного напряжения НПЭ всегда выше, чем при прямом порядке переключения входной фазы. Лучшее приближение кривой выходного напряжения к синусоиде достигается при синтезе кривой выходного напряжения с наименьшим из возможных значением параметра цикла «1.

Математическая модель выходного напряжения с ШИМ на основе предложенного подхода описывается тем же выражением (1). При этом закон управления ПФ фазы задаётся выражением

л2М=(1(4)-1(4+1)]|ц0>«-1]- (16)

Управление величиной выходного напряжения на основе однопо-лярной ШИМ обеспечивается заданием ПФ амплитуды в соответствии с выражением:

л1Н=[1(4+2й)-1(4+1)]|1.е[0)т_1]. (17)

При управлении выходным напряжением НПЭ на основе двухфазной ШИМ ПФ амплитуды равна единице, а фазы -задаётся выражением

которое иллюстрируется рис. 2.

Начальные значения ПФ фазы / = й2[0] определяют положение участков входных напряжений в каждой фазе выходного напряжения, а следовательно, и фазовое положение основной составляющей выходного напряжения.

На основе предложенных концепции и введённого вектора ФС предложен способ векторного управления (ВУ) вентильным преобразователем в ШСК, ориентированной по вектору ФС. Суть векторного управления ВП заключается в организации двух каналов управления, в первом из которых синтезируется сигнал, задающий в текущем времени закон управления вектором фазовых состояний ©(/), а

во втором, подчинённом первому, синтезируется сигнал управления величиной выходного напряжения НПЭ в ШСК, ориентированной по установленному в первом канале вектору ФС, в соответствии с выведенными выражениями для однофазной (17) или двухфазной ШИМ (18).

о —

1.272 1.28 1.288 1.295 1.303 1.31 1.318 1.326 1.333

I.

1!

Рис. 2. Синтез выходного переменного напряжения НПЭ с ОМ при двухфазной ШИМ (/2 = 16.667 Гц, т - 6):

а-пп =35, па =10, и1 = 45, Я = 0.00005(5)с

Предложенный подход и математическое описание НПЭ являются математической и методологической основой как управления, так и проведения исследований, анализа, синтеза и проектирования управляемых технических систем с ВП и обеспечивают управление всеми возможными координатами ВЭМС с помощью двух систем ПФ —1 —2

Я [(] и Я [/]. На основе предложенной концепции и ММ разработана структура системы управления с НПЭ.

Приведены результаты исследования механизма управления с помощью ПФ амплитуды и фазы амплитудой, частотой и фазой входных и выходных напряжений и токов НПЭ. Сравнение применения

Основные результаты второго раздела составляют разработанные на основе предложенного подхода и ММ методы синтеза управляющих воздействий НПЭ с использованием ПФ амплитуды и фазы, вектора ФС, параметра цикла переключения; полученные выражения для расчёта амплитуд гармоник выходного напряжения НПЭ, законов изменения ПФ амплитуды и фазы НПЭ с однополярной и двухфазной 1ПИМ; векторный способ управления ВП в ШСК, ориентированной по вектору ФС.

Высокая эффективность разработанного математического аппарата для решения задач анализа и синтеза управляемых систем с НПЭ определяется принятой в работе концепцией и состоит в сокращении количества управляющих сигналов и состояний ММ как при синтезе систем, так и при управлении, до минимума, в возможности единого управления вектором выходного напряжения и одновременно независимого раздельного управления выходными координатами НПЭ посредством скалярных управляющих воздействий.

В третьем разделе на базе теории обобщённого ЭМП, предложенной концепции и ММ НПЭ разработан математический аппарат решения задач анализа, синтеза и моделирования управляемых ВЭМС с НПЭ. При представлении ММ ЭМП в двухфазной системе координат а,р напряжения, синтезируемые НПЭ также должны быть приведены к общей системе координат.

Для перехода от одной двухфазной системы к другой используется оператор поворота н>, принимающий значение, равное +1 при повороте на 2п/3 и значение -1 при повороте на 4я/3 . Тогда значения переменных х'а, хр в новой системе координат могут быть вычислены так:

При переключениях НПЭ имеет мгновенную несимметрию. Следовательно, его моделирование целесообразно проводить в трёхфазной системе координат, но это требует пересчёта значений переменных из трёхфазной системы координат в двухфазную и обратно. Для обобщённой записи такого перехода введены множители КА, Кв, Кс, равные единице при совмещении соответствующей

М -0.5

фазы А, В или С с осью а, и нулю - в противном случае. Тогда для перехода из трёхфазной системы координат в двухфазную получим К а кв Кс {кс-кв) (КА-КС) {КВ-КЛ)

7з 7з л/з

При обратном переходе значения переменных в трёхфазной системе координат ха, ху, хс находятся из системы уравнений

ла

хр

V

Ч

.хс_

кл Кв кс ха

кс Кл Кв Ч

.кв кс Кл. л.

1

-0.5

(19)

0

Проведены обобщение и разработка ММ управляемых ВЭМС на базе машин постоянного тока, синхронных и асинхронных машин, ЭДВС и ЭМА.

В раскрытой векторно-матричной форме ПС с векторами фазовых переменных попгокосцеплений ^ ^ М»2р]Г и токов [¿1« % ¿2а г2р]7 ММ системы "НПЭ - АМ" в симметричном режиме принимает вид:

зт(со0/+Ас[/]Аф)

= и,

о

о

7з

и2а "о"

У2 р 0

'Ж|/1а

л

л

0 № 0 VI«" "1 0 0 0" "1а

л 0 -т 0 № Мр 4_ 0 1 0 0 "1(3

¿4>2а к2ръ 0 ' -од У2а Т 0 0 1 0 "2а

л 0 ®э _М/2(3 0 0 0 1 _"2Р_

м = 2^3 •[-4>1а ¥1р] Угр .4>2а.]' с1& _ 1 Ж ~ J

~'1а " 0 0

'1Р 0 0 -Ръ

1 '2а о 0 Ч/2а

1 '20 0 -Ръ 0

'та ~'1а + '2а>

гтр = гф + г2(3

1та

О

О

О

J

VI« ¥1(3 ¥2« ¥23

'/я - ■у')

2

та

■2 + 'тр

*1

со0

к2=—; ^01 = *2

- /<3---—_

®о,

¥г ХХ (1 - кхк2)' Г3 х2 (1 - кхк2)'

Р02 ~

®о, х2 ' 1

(20)

со0

(1 -кхк2)'

х2(1 -кхк2у

р = . 5 (1-^2)'

к,

Гб Р1 О-кхк2)

Здесь , Яг, х2, хт - активные и реактивные сопротивления статора и ротора, контура намагничивания; Юо - номинальное значение частоты сети; гт - ток в намагничивающем контуре; рп - число пар полюсов; со - угловая скорость вращения ротора; М, М0 /-двигательный и тормозной моменты, момент инерции АМ.

Представлена разработанная математическая модель ЭМА, являющаяся основой моделирования ВЭМС с ЭМА на ЭВМ.

Отличительная особенность всех разработанных на основе предложенного подхода ММ ВЭМС состоит в том, что все возможные режимы управляемых ВЭМС любой сложности определяются минимальным количеством структур ЭМП, имеющих в каждой связанной с НПЭ фазе по одному ПЭ.

В четвертом разделе предложенный подход и разработанные ММ применены для исследования и анализа управляемых ВЭМС. Дана оценка управляемости и устойчивости. Исследования режимов управления ЭМА проводились на примере СУ судовой валогенера-торной установкой. Система обеспечивает генерирование переменного тока постоянной частоты 50 Гц за счёт отбора мощности от главного судового дизеля 6ДКРН 35/105 мощностью 3200 л.е., работающего на винт фиксированного шага, с переменной частотой вращения вала (120 - 220 об/мин). Напряжения в фазах синхронного генератора - 230 В. Мощность СГ - 600 кВт, cos(p = 0.8. Номинальная частота вращения приводного вала - 187 об/мин, номинальный ток якоря возбудительной униполярной вставки - 200 кА. Максимальное форсированное напряжение в обмотках возбуждения униполярных вставок - 38 В. Напряжение возбуждения униполярных вставок в максимальном режиме нагрузки - 28 В. СУ ЭМА обеспечивает возможность его использования в режиме двигателя для запуска дизеля от дизель-генераторов, а также в качестве гребного двигателя при скорости хода судна в диапазоне от нуля до 60 % от скорости полного хода.

Анализ ММ и механизма преобразования энергии показывает, что в генераторном режиме ЭМА как объект управления представляет собой взаимосвязанную систему, основными регулируемыми величинами в которой являются напряжение Ц-и частота/генератора, управляющими -напряжения U¿ обмоток возбуждения, возмущающими - изменения частоты вращения приводного вала и нагрузка генератора Z„. В двигательном режиме управляемой величиной является частота , управляющими -напряжения J/& обмоток возбуждения, возмущающими - напряжение Щ частота/в фазах синхронного генератора, а также момент на валу ЭМА.

С целью выявления свойств управляемости, наблюдаемости, устойчивости проведены линеаризация ММ ЭМА, а также структурные схемы преобразования энергии в ЭМА. Получены выражения для передаточных функций по управлению и возмущению, позволяющие провести синтез СУ и расчёт настроек регуляторов. Линеаризованная ММ представлена в векторном виде

5 ы'Ь2 Ы>12 ЫХу Ы2у Ыч 5 и, 8шс],

ит=[8и'Ь1 6 4 &и'Ь2 5^];

А и 5 - матрицы размерности 9x9 и 9x4.

Анализ управляемости и наблюдаемости проводился с использованием ЭВМ в среде МаШса<1 7.0. Исследования показали, что ЭМА вполне управляем и наблюдаем. Установлено, что заданные значения параметров вырабатываемой электроэнергии в установившихся режимах могут быть обеспечены множеством различных значений управляющих воздействий, что связано с неоднозначностью зависимости управляемых координат от индукций в двигательных и генераторных униполярных вставках. При одних и тех же значениях напряжений в обмотках возбуждения генераторных и двигательных униполярных вставок может существовать несколько стационарных состояний, что отражено на диаграмме моментов ротора СГ (рис. 3) и обусловлено наличием положительной внутренней обратной связи и нелинейностью характеристик ЭМА. Проведён анализ устойчивости, который показал, что выбранные режимы работы являются устойчивыми стационарными состояниями. Выбранные режимы работы ЭМА близки к критическим, и даже относительно малые изменения в системе могут привести к неустойчивому режиму работы или к другому статическому режиму.

Рис. 3. Зависимости суммарного момента М\ + Л/2 = /(<ос) двигательных униполярных вставок и момента сопротивления Мс& = /(гас) от частоты вращения ротора синхронного генератора

Моделирование переходного процесса в ЭМА проводилось на основе нелинейной ММ. Анализ результатов моделирования показал, что относительно небольшое изменение нагрузки ведёт к смене статического режима работы ЭМА (режим 1 на рис. 3), не соответствующего требованиям, предъявляемым к системе в целом.

При пуске ЭМА, в случае, когда напряжения в обмотках возбуждения униполярных вставок изменяются мгновенно от 0 до расчётных значений, устанавливается режим 1, который не соответствует требованиям, предъявляемым к системе. При этом токи в униполярных вставках в 10 раз превышают их номинальные значения. Следовательно, работа ЭМА в заданных режимах невозможна без СУ, позволяющей управлять напряжениями в обмотках возбуждения двигательных и генераторных униполярных вставок.

С учётом того, что система "ТК - AM" является базовой, наибольшее внимание было уделено исследованию и анализу именно этой ВЭМС. Проведены исследования и анализ КЧУ, ФИУ, ВИУ и бичастотного способов управления. Исследования проведены на ЭВМ с использованием разработанных ММ и пакетов прикладных программ в среде Delphi и Mathcad 7.0.

Величины моментов на валу AM при переводе ТК в режим непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) определяются значением углов а включения тиристоров, коэффициентом преобразования частоты kf и способом формирования кривой выходного напряжения. С увеличением скорости вращения (уменьшением скольжения) при уменьшении момента сопротивления Мс на рабочем участке механической характеристики значение тока в статорной цепи увеличивается, что противоречит классическим представлениям и является следствием возникновения знакопеременных моментов и насыщения магнитной цепи AM. Средний момент на валу AM в области синхронной скорости вращения Юд =соcjkj равен нулю. Причиной

этого является не отсутствие динамического момента, а равенство между собой отрицательного и положительного импульсов момента. Максимальное значение КПД при постоянном kf для различных законов управления соответствует различным моментам сопротивления. Для одних и тех же алгоритмов управления максимальное значение КПД с увеличением kf уменьшается. Продолжительная работа

АМ при КЧУ возможна для пониженных моментов сопротивления (Мс <0,6-Мн ). Управление неодновременным включением и отключением АМ позволяет расширить функциональные возможности по управлению динамическими моментами, увеличить время включённого состояния, сократить время паузы, увеличить (уменьшить) амплшуды импульсов момента и, как следствие, увеличить (уменьшить) предельный средний момент на валу АМ при уменьшении действующего значения тока в статорных цепях. Основные особенности КЧУ сохраняются для всех АМ, общий характер процесса и его закономерности являются универсальными и не зависят от параметров машины, её полюсности и исполнения. Перевод ТК в режим НПЧ позволяет расширить функциональные возможности, увеличить тормозные и пусковые моменты; сократить потери и повысить КПД; приблизить значения скорости вращения АМ, при которой существуют тормозные моменты, к значениям синхронной скорости вращения АМ; осуществить реверс АМ при использовании нереверсивного ТК.

Характер изменения момента и скорости для различных значений частоты НПЭ с ОМ соответствует основным закономерностям для АМ с синусоидальным питанием (рис. 4-6). Исследования ВЭМС с НПЭ подтверждают высокую эффективность применения разработанных ММ.

Рис. 4. Переходная характеристика момента и скорости (а), динамическая механическая характеристика (б) системы «НПЭ - АМ» при ОМ и 1 = 45 (т = 6) при/2 = 16.667 Гц, двигатель А02-31 -4

| - _ ----.Т.Л.-1Г !----------_J -------- . —! . Г'ЛД_»

1.241.251.261.271.281.29 1.3 1.241.251.261.271.281.29 1.3

Рис. 5. Зависимости напряжения 1!й, тока /о, потокосцепления от времени «1 = 45 (т = 6), /2 = 16.667 Гц, двигатель А02-31-4

'-1-0.670.33 0 0.330.67 1 '^-О.бтЗЗ 0 0.330.67 1

Ш. Та.

1 1

Рис. 6. Годографы напряжений С/ и потокосцеплений Т статора п\ = 45 (т = 6), /2 = 16.667 Гц, двигатель А02-31-4

В пятом разделе представлены основные положения синтеза ВЭМС. На основе предложенного подхода проведено обобщение теории векторного и фази-управления ВЭМС с НПЭ. Выявлены противоречия ВУ в ВЭМС с НПЭ. Показано, что обработку информации и формирование сигналов обратных связей в ВЭМС с НПЭ наиболее эффективно вести с использованием предложенного способа ВУ ВП. Разработана обобщенная структурная схема системы ВУ ВЭМС с НПЭ. Использование в ВЭМС предложенного метода ВУ ВП позволяет исключить операции обратного преобразования переменных состояния к естественной системе координат, что значительно упрощает структуру системы. Предложен метод деформации поверхности

управления с помощью преобразования координат и проведены исследования способов формирования нелинейных законов управления.

Анализ и проведенные при различных способах управления исследования системы "НПЭ-АМ" показали, что, с одной стороны, существует настоятельная потребность, а с другой - реальная возможность формирования при КЧУ на пониженных скоростях значительных моментов как положительного, так и отрицательного знака с большими значениями отношений двигательного момента М к току г в статорных обмотках АМ (М/г), что позволяет использовать КЧУ для управления механизмами с тяжелыми условиями пуска и торможения.

Применительно к квазичастотному управлению пусковыми режимами механизмов с большими и меняющимися в процессе разгона моментами инерции Зм (г) и сопротивления Мс (?) задача оптимального пуска от начальной сод до конечной скорости сок состоит в следующем.

Для системы "НПЭ - АМ" находят вектор управляющих воздействий и(1) с переключающими функциями фаз питающего напряжения А, В, С

н'(0=[н'мн№>н'сщ]>

оптимизирующий функционал

(0,м(/),мс(0)=']

'н

при прямых ограничениях

т=п=3; Гк-<Н<Гтах'' '(О^да,; Мтр <М (0 <Мдоп и краевых (начальных) условиях

ю('н) = ®н; ю(*к) = сок.

Здесь а, сХтт, а^« - текущее, минимальное и максимальное значения угла включения тиристоров НПЭ соответственно; т, п - количество входных и выходных фаз НПЭ; Ттах - конечное, начальное и максимальное время пуска соответственно; /(/)> /доп - текущее и предельно допустимое значения тока статора АМ; М(/), Мф, Мдоп - текущее, минимальное и максимальное предельно допустимые значения двигательного момента на валу АМ.

Кривые выходных напряжений НПЭ для различных kf имеют отдельные интервалы времени, на которых алгоритмы управления в фазах АМ совпадают. Например, при плавном пуске переключением ступеней КЧУ с 13, 7,4, 3,2,1 соседние ступени КЧУ с к^ = 13 и 7

для а = тс/2 при изменении фазового угла с дискретностью Да = тс/90 имеют совпадающие участки переключения фаз АВ - 45, 225; ВС -15, 195; АС - 435, 615, а соседние ступени КЧУ с — 7 и 4 содержат интервалы переключения фаз АВ - 45, 225; ВС - 15, 465; АС - 255. Использование именно этих интервалов при переключении ступеней КЧУ пуском АМ позволяет исключить возникновение знакоперемен- •

ных моментов и обеспечивает наиболее эффективное управление.

Решение на основе разработанных ММ и программ задачи оптимального пуска для двигателя А02-31-4 с относительным значением момента инерции = 50 позволило выбрать алгоритмы управления НПЭ на ступенях КЧУ.

Особенности КЧУ в зоне синхронных скоростей, выявленные в результате проведенных исследований и состоящие в увеличении потребляемого тока на рабочем участке искусственной механической характеристики с уменьшением скольжения, позволяют использовать это свойство для управления пуском АМ. Разработана методика синтеза ВЭМС с НПЭ. Синтез СУ объединяет процедуры анализа на основе разработанного математического и программного обеспечения закономерностей изменения тока статора АМ для оптимальных углов включения а(/) тиристоров и выбранных ступеней КЧУ в области критического скольжения (минимума тока статора); выбор и составление на основе найденных закономерностей алгоритмов управления в режиме КЧУ на каждой ступени пуска; выбор для заданного минимального времени разгона до критической скорости /р при условии минимума потребляемой энергии за время пуска на заданной ступени (для двигателя А02-31-4 на интервале скоростей от 0 до ©о(1-5£]з)/13 для =13 время составляет для моментов сопротивления - 0.3МН и моментов инерции 3 = 50 приблизительно 3 е.); выбор функции преобразования координат, составление матриц управляющего пространства, многомерную ап-

проксимацию пространства управления и получение модели закона управления; определение пороговых значений выходной координаты регулятора для каждой ступени КЧУ; имитационное моделирование и испытания синтезированного алгоритма управления в системе "НПЭ - АМ", оценки устойчивости и качества управления.

Задача оптимального управления ЭМА в установившихся режимах состоит в нахождении вектора управления

оптимизирующего функционал

^иХЩ=Рху(и,хЛ)+Р1у (и,хЛ)+Р38{и,х,2)+Рв (и)+РТ [иХЩ

в статических режимах при прямых ограничениях: I о ыпах . | п I ^ птах. I о I „тах . I п I . пта>

\ВШЦ<ВШ\ ' |4/1|<4/1 > \Bg2\<Bg2 > |4/21<4/2

и

и!А< <

2у\^12у

тах

г , г тах

и функциональных ограничениях:

юс ^сог^; 1\у=

иГу/3-

совф

к=-

км

д,

Я

Л

--¿-К-ЦаР^с*

Л1.

4$

где Р1у(и,ХЛ), Р$8(и,Х,Ё), Рв(0), Рт(и,Х,Ё) ~

потери, соответственно в возбудительной и основной униполярных ветвях, в статоре синхронной машины, потери на возбуждение и трение.

Проведён анализ поставленной задачи и найдены её решения при изменении С0й и 2п. В соответствии с полученными решениями определены законы управления индукциями двигательных и генераторных униполярных вставок в зависимости от частоты вращения приводного вала.

В результате исследований установлено, что при частоте вращения приводного вала < 150 об/мин индукции в генераторных униполярных вставках следует поддерживать максимальными Bg2 = 1 Тл

(рис. 7), а стабилизацию выходных параметров электроэнергии осуществлять за счёт изменения индукций в двигательных вставках. При этом

CgX<abiBgX-RslIly Cd2Cg2Bg2<abi+4D

———---—; ¿>¿2 =-о->

где D=C1dlC1glBlgl<о2ы -4+Щ +Ма ~Cd\Bd]Ily).

Рис. 7. Зависимость индукций в воздушных зазорах униполярных вставок возбудительной ветви от частоты вращения приводного вала при нагрузке 100 %

Зависимости КПД ЭМА при найденных законах управления от нагрузки и частоты вращения приводного вала приведены на рис. 8.

80 100 120 140 160 180 200 об/мин

Рис. 8. Зависимости КПД ЭМА от частоты вращения приводного вала

В шестом разделе на основе предложенной концепции к механизму управления НПЭ рассмотрены векторные методы формирования сигналов обратной связи (СОС) и обработки информации в ВЭМС. Для формирования СОС по частоте вращения ротора СГ необходимо использовать метод, основанный на измерениях потокос-цеплений ротора ц1гЛ и \\1гВ с последующими координатными преобразованиями и определением угла ф^ между направлением вектора ц/г и неподвижными осями статора.

В сложных ВЭМС, где нелинейности проявляются в совокупности, весьма затруднительно определить реальную нелинейную характеристику каждого элемента системы. В связи с этим возникает необходимость идентификации реальных электромеханических объектов, определения эквивалентных нелинейных характеристик, достаточно достоверно отражающих в математической модели влияние совокупности реальных нелинейностей.

В работе предложены принцип систематизации ММ (базисных функций) по видам преобразования координат; принцип многоуровневого синтеза и выбора пакетов функциональных зависимостей; принцип получения состоятельных, несмещённых и эффективных

РОС. НАЦИОНАЛЬНА БИБЛИОТЕКА

С. Петербург

9» ш «к*

оценок ММ в преобразованных координатах. Применение предлагаемых принципов позволяет ускорить процесс структурной и параметрической идентификации ММ, повысить точность и достоверность получаемых моделей при минимальных временных затратах. На базе предложенных методов разработана и реализована в среде DELPHI-4 автоматизированная система построения ММ и обработки информации.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований и разработки управляемых ВЭМС для промышленных установок. Показана адекватность разработанных ММ. Приведены структурные схемы и технические характеристики разработанных и внедрённых на предприятиях экспериментальной установки и СУ роли-коопор,' центрифуги, электродинамического вибростенда, акустической установки, текстильных машин. Разработана СУ, обеспечивающая работу ЭМА как в генераторном, так и в двигательном режимах. Определены основные функции и характеристики систем.

На основе проведенных исследований разработан адаптивный модуль фази-управления для центрифуги КП 240М, реализующий синтезированный в разд. 5 алгоритм. В центрифуге КП 240М используется АМ типа AHP90L4 мощностью 2.2 кВт = 7 %; Г| = 81%;

coscp = 0,83; Мп/Мн = 2,1; MJM^ 2,2; =1,6; 1п/1я = 6,5;

1ц =4,96 А). Момент инерции центрифуги в 50 и более раз превышает момент инерции АМ и изменяется в процессе пуска в два и более раз. Промышленные испытания разработанной системы управления УМПТ-1 показали её высокую эффективность. Управляемый пуск проводится в пять ступеней КЧУ {kf = 13, 7, 4, 3, 2) и одной ступени ФИУ. Пусковые токи на ступенях пуска при КЧУ не превышают номинальные и примерно в 6 раз меньше пусковых токов при ФИУ и прямом пуске. Мощность, рассеиваемая на АМ при КЧУ, примерно в 30 раз меньше, чем при прямом пуске. Время пуска на каждой ступени КЧУ равно примерно 3 с. Система управления УМПТ-1 центрифугой КП 240М принята к серийному производству. Система управления, разработанная и внедрённая для управления центрифугой КП240М, построена на базе микроЭВМ фирмы ATMEL AT89S8252-24PC с ПЗУ FLASH EPROM - 8 Кбайт, EEPROM -2 Кбайт. Буфер порта процессора - КР1533АП6, сторожевой таймер - МАХ1232СРА. Для преобразования сигналов тока использован АЦП - ADC0804. Формирование

' >.»i Г diirt

д-.ч-,. ; 34

управляющих сигналов осуществляется с использованием нормирующего усилителя TL431. Гальваническая развязка выполнена на оптосимисторах фирмы MOTOROLA МОС3052. В силовой части НПЭ использованы симисторы ТС 132-40-7.

Разработаны управляемые ВЭМС наведения артиллерийского вооружения танков на базе машин постоянного и переменного тока. Применение ВЭМС переменного тока с векторным управлением рассмотрено на примере СУ положением антенн. Приведены структурные схемы передвижных генераторных установок с использованием систем «ЭМП - НТО» с естественной коммутацией тиристоров и на полностью управляемых элементах. Разработана структурная схема генераторной установки с ЭМА.

Наиболее полно возможности ВЭМС с НПЭ на основе предложенной концепции и ММ НПЭ реализуются в системах прямого цифрового управления. В пределе система управления проектируется как однокристальная и вместе с силовым модулем и ЭМП составляет управляемый мехатронный модуль.

Из предложенного подхода и проведенных исследований следует, что установленная мощность и суммарный ток всех электронных ПЭ НПЭ, включенных в каждую фазу ЭМП, эквивалентны одному ПЭ. Поэтому для обеспечения минимальных массогабаритных показателей, свойственных простейшим ВЭМС с одним ПЭ в каждой фазе, целесообразно модульное построение НПЭ.

Расширение сферы применения и особенности управляемых ВЭМС с НПЭ обуславливают необходимость разработки и дальнейшего совершенствования силовых интеллектуальных модулей (СИМ) с встроенными средствами защиты полностью управляемых электронных ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным СУ. Техническая база для построения ВЭМС с НПЭ - микроконтроллеры и СИМ.

Для большинства массовых применений (насосы, компрессоры, вентиляторы, конвейеры, центрифуги, текстильные машины и т. д.) требуется управление переходными режимами ВЭМС при относительно небольшом диапазоне регулирования скорости и целесообразно применение простейших скалярных СУ AM с нелинейными регуляторами. Управление транспортными средствами, станками, трубными линиями, роликоопорами и т. д. наиболее целесообразно с

использованием принципов однократного преобразования частоты и векторного управления на базе различных ЭМП, в том числе и ЭМА.

Наиболее перспективные типы интерфейсов для применения в ВЭМС - 118-485, САМ-интерфейсы. Применение в управляемых ВЭМС современных технических средств: встроенных АЦП с разрешением 10-12 двоичных разрядов и временем преобразования не больше 5-10 мк-с, эскиматоров скорости с регулируемым разрешением по числу импульсов на периоде измерения скорости от 1 до 255, по времени с максимальным разрешением 50-100 н-с при диапазоне регулирования разрешения 1:128 - обеспечивает управление скоростью в диапазоне 1:20000 с точностью не ниже 0,1 %.

В приложении приведены структурные схемы и технические характеристики внедренных систем управления, результаты экспериментальных исследований, акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Общий итог работы состоит в разработке научных основ анализа и синтеза управляемых систем с непосредственными преобразователями электрической энергии и основных положений теории исследования и проектирования управляемых вентильно-электромехани-ческих систем с НПЭ.

При решении данной проблемы получены следующие результаты.

1. Предложен концептуальный подход к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии, являющийся единой методологической основой теории управляемых систем с НПЭ и состоящий в представлении непосредственного преобразования электрической энергии как процесса дискретного управления начальной фазой единственного гармонического колебания.

2. Разработана математическая модель НПЭ, являющаяся единой математической и методологической основой для исследования, анализа, синтеза и управления ВЭМС с произвольной структурой и отличающаяся от известных моделей тем, что включает в себя вектор синусоидального напряжения с дискретно управляемой начальной фазой и диагональную переключающую матрицу, которая, независимо от алгоритма управления и сложности силовой части преобразователя, определяется минимальным количеством возможных состояний НПЭ и

имеет постоянную структуру для различных способов управления.

3. Разработаны методы математического описания систем управления в нормальной, канонической и комбинированных формах пространства состояний с прямой причинно-следственной связью и проведена их систематизация.

4. Предложен векторный способ управления вентильным преобразователем в шагающей системе координат, ориентированной по опорному вектору фазовых состояний, обеспечивающий единое управление вектором выходного напряжения и одновременно раздельное управление выходными координатами преобразователя скалярными управляющими воздействиями.

5. Разработан метод задания управляющих воздействий с помощью системы переключающих функций амплитуды и фазы для различных систем с НПЭ, имеющих произвольную структуру, закон управления, вид модуляции. Показано, что ПФ фазы в соответствии с предложенным подходом и ММ принимает значения на интервале [0, т-\\, где т - эквивалентное количество входных фаз, и образует основной канал управления выходными координатами НПЭ и одновременно всей ВЭМС. Законы управления НПЭ задаются системой из п многоступенчатых ПФ фазы, что обеспечивает сокращение объема управляющих сигналов в НПЭ до минимума, равного количеству выходных фаз п.

6. Все возможные режимы ВЭМС с и-фазным ЭМП переменного тока определяются минимальным количеством структур ЭМП, имеющего в каждой фазе, связанной с НПЭ, по одному переключающему элементу.

7. На основе предложенного подхода и математической модели НПЭ разработаны ММ модели ВЭМС с НПЭ, включающие в себя:

И математические модели ВЭМС переменного тока с НПЭ в цепях статора или ротора, имеющие в двухфазной колеблющейся системе координат минимальное количество структур, определяемых размерностью диагональной переключающей матрицы;

И математические модели ВЭМС с машиной постоянного тока и электродинамическим вибростендом, описывающие статические и динамические режимы ВЭМС с управлением от НПЭ с помощью многоступенчатых переключающих функций фазы по д вум каналам и обеспечивающие моделирование всех возможных режимов управления этих систем;

Ш математическую модель и структурную схему механизма преобразования энергии электромашинного агрегата и его системы управления с использованием серийных машин переменного тока и специальных машин с двигательной униполярной вставкой, передающей вращающий момент посредством магнитной связи и управляемых от НПЭ.

8. Проведено обобщение и разработана структурная схема векторного управления ВЭМС. Показано, что обработку информации и формирование сигналов обратных связей в ВЭМС с НПЭ наиболее эффективно вести на основе предложенного способа векторного управления ВП.

9. Проведено обобщение методов синтеза фази-регуляторов. Предложен метод деформации поверхности управления с помощью преобразования координат.

10. Предложена методика синтеза нелинейных законов управления и проведён синтез алгоритма управления квазичастотного пуска в ВЭМС «ТК - АМ».

11. По критерию минимума потерь в установившихся режимах проведён выбор статических режимов работы ЭМА. Найдены законы управления индукциями униполярных вставок в зависимости от частоты вращения приводного вала. Проведен анализ устойчивости, который показал, что выбранные режимы работы являются устойчивыми стационарными состояниями.

12. Разработана система обработки результатов моделирования и эксперимента, основанная на предложенном многоуровневом преобразовании координат и систематизации ММ, методах и методиках расчёта оценок параметров моделей в преобразованных координатах, реализованная в среде DELPHI.

13. Создано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для исследования и проектирования ВЭМС с НПЭ.

14. На основе проведенных исследований найдены законы управления, даны рекомендации по практическому применению разработанных методов и методик исследования и проектирования управляемых систем с НПЭ.

15. Полученные в работе результаты внедрены на ряде промышленных предприятий, а также в учебный процесс по специальностям 12.01.00, 21.02.00, 22.01.00 ПТИ в виде управляемых систем с НПЭ, методов и методик анализа и синтеза, пакетов прикладных про-

грамм, программных комплексов. Выполненные экспериментальные исследования, промышленные испытания и эксплуатация созданных технических и программных средств подтверждают высокую эффективность разработанной теории управляемых систем с НПЭ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Прошил И. А Управление в вентильно-электромеханических системах: В 3 кн. Кн. 1. Управление непосредственными преобразователями электрической энергии. -Пенза: ПТИ, 2002.-333 с.

2. Прошин И. А. Управление в вентильно-электромеханических системах: В 3 кн. Кн. 2. Математическое моделирование вентильно-электромеханических систем. -Пенза: ПТИ, 2003. - 306 с.

3. Прошин И. А Управление в вентильно-электромеханических системах: В 3 кн. Кн. 3. Синтез управляемых вентильно-электромеханических систем. - Пенза: ПТИ, 2003.-320 с.

4. Математическое моделирование и обработка информации в исследованиях на ЭВМ / И. А. Прошин, Д. И. Прошин, Н. Н. Мишина, А. И. Прошин, В. В. Усманов; Под ред. И. А. Прошина. - Пенза: ПТИ, 2000. - 422 с.

5. Математическое моделирование технологических объектов управления: Учеб. пособие / И. А. Прошин, А. И. Прошин, Д. И. Прошин, В. В. Усманов. - Пенза: ПТИ, 1999. - 123 с.

6. Усманов В. В. Автоматизированная обработка экспериментальной информации с использованием методов дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа: Учеб. пособие / Под ред. И. А. Прошина. - Пенза: ПТИ, 1999. - 104 с.

7. Прошин И. А, Прошин А. И., Мещеряков А. С. Математическая модель асинхронного двигателя с непосредственным преобразователем энергии в цепях статора // Наука производству. - 1998.-№ 4.-С. 13-15.

8. Математическая модель валогенераторной установки / И. А. Прошин, А. И. Прошин, В. А. Обухов, А. С. Мещеряков // Наука производству. - 1998. - № 12. - С. 56-58.

9. Прошин И. А., Прошин А. И., Мещеряков А. С. Математическая модель электродинамического вибростенда//Наука производству. - 1998. -№ 12. - С. 59-61.

10. Прошин И. А. Теоретические основы моделирования управляемых вентиль-но-электромеханических систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Информационные технологии в проектировании и производстве. -2000.-№4.-С. 65-70.

11. Борохович А. И., Добровинский И. Р., Прошин И. А. Цифровое измерение и контроль линейных размеров деталей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - МГТУ им. Баумана. - 1978. - № 9. - С. 156-159.

12. Прошин И. А., Мещеряков А С. Двухдвигательный электропривод ролико-опор // Техника машиностроения. - 1996. - № 2. - С. 63-64.

13. Прошин И. А., Мещеряков А. С. Микропроцессорная система контроля и регулирования температуры // Информатика- машиностроение. -1996. - № 2. - С. 59-60.

14. Прошин И. А., Мещеряков А. С., Прошин Д. И. Система цифрового управления акустической установки//Машиностроитель. - 1996. -№ 4. - С. 10-11.

15. Прошин И. А., Мещеряков А. С., Прошин Д. И. Система управления электродинамическим вибростендом // Машиностроитель. - 1996. - № 9. - С. 11.

16. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. Асинхронный электропривод с тиристорным коммутатором в цепях статора // Машиностроитель. -1996. - № 11. - С. 53.

17. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. Механические характеристики асинхронного электропривода с тиристорным коммутатором в цепях статора // Машиностроитель. - 1996. -№ 12. - С. 14-15.

18. Микропроцессорная система управления валогенераторной установки / И. А. Прошин, А. С. Мещеряков, Д. И. Прошин, В. А. Обухов // Машиностроитель. -1997. - № 1.-С. 14-15.

19. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. К вопросу выбора математических моделей при обработке экспериментальных данных // Информатика - машиностроение. - Москва, 1997. - С. 44-48.

20. Прошин И. А. О некоторых особенностях расчета гармонического состава выходного напряжения простейших НПЧ // В кн.: Вопросы электроснабжения и электропривода. - Калинин, 1979. - С. 122-130.

21. Прошин И. А., Прошин А. И., Прошин Д. И. Моделирование системы управления электромашинным агрегатом с двигательной униполярной вставкой // Аналитические методы анализа и синтеза регуляторов: Межвуз. науч. сб. - Саратов, 1998. -С. 226-238.

22. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий при моделировании систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Методы и средства управления технологическими процессами: Сб. тр. третьей междунар. науч. конф. - Саранск, 1999. - С. 262-266.

23. Прошин И. А. Теория исследования и проектирования технических систем с непосредственными преобразователями электрической энергии II Методы и средства управления технологическими процессами: Сб. тр. третьей междунар. науч. конф. -Саранск, 1999. - С. 267-271._______

24. Прошин И. А. Обобщенная модель непосредственного преобразователя параметров электрической энергии // Математические методы в технике и технологиях ММТТ -2000: Сб. тр. 13-й междунар. науч. конф. - Санкт-Петербург, 2000. - Т. 6. - С. 84-87.

25. Прошин А. И., Прошин И. А., Усманов В. В. Моделирование режимов управления валогенераторной установки // Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 2000: Сб. тр. 13-й междунар. научн. конф. - Санкт-Петербург, 2000. -Т. 6. - С. 263-264.

26. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Надёжность и качество 2000: Труды международного.симпозиума. - Пенза, 2000. - С. 213.

27. Прошин И. А. Теория вентильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Надёжность и качество 2000: Труды международного симпозиума. - Пенза, 2000. - С. 213-214.

28. Прошин И. А., Сашкин В. П., Родионов Н. А. Тиристорный регулятор частоты вращения ротора двигателя переменного тока // Организация производства и профессивная технология. - М.: ЦНИЛОТ, 1978. - № 1(83). - С. 36-37.

29. Прошин И. А., Сашкин В. П. Частотное пороговое устройство // Организация производства и прогрессивная технология. - М.: ЦНИЛОТ, 1978. - № 3(85). -С. 39—41.

30. Прошин И. А., Сашкин В. П., Хрусталбв И. К. К вопросу анализа квазиусгано-вившихся процессов в системе "НПЧ-АД" // В кн.: Тез. науч-техн. конф.: Автоматизация технологических процессов и промышленных установок. - Пермь, 1978. - С. 86-87.

31. Прошин И. А. Методика расчета электропривода с простейшими НПЧ П В кн.: Автоматизация технологических процессов и промышленных установок: Тез. докл. - Пермь, 1979. - С. 125-126.

32. Прошин И. А. Переключающая функция фазы в управлении выходными координатами непосредственных преобразователей электрической энергии // Надёжность и качество 2001: Труды международного симпозиума. - Пенза, 2001. - С. 376-377.

33. Прошин И. А. Синтез управляемых вентильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Надёжность и качество 2001: Труды международного симпозиума. - Пенза, 2001. - С. 377-379.

34. Прошин И. А. Синтез управляемых вентильно-электромеханических систем для механизмов с тяжёлыми условиями пуска // Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 14: Сб. тр. 14-й междунар. научн. конф. - Смоленск, 2001. -Т. 6. - С. 247-249.

35. Управление электромашинным агрегатом с двигательными униполярными вставками / И. А. Прошин, А. И. Прошин, Д. И. Прошин, В. В. Усманов // Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 14: Сб. тр. 14-й междунар. науч. конф. - Смоленск, 2001. - Т. 6. - С. 243-246.

36. Прошин И. А. Две концепции в моделировании непосредственных преобразователей параметров электрической энергии // Новые технологии и системы обработки информации и управления. - Пенза: Информ. издаг. центр Пенз. гос. ун-та, 1999.-Вып. 5.-С. 21-26.

37. Прошин И. А. Основные положения теории управляемых вентильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Мехатроника. Структуры, технологии, надёжность. - Пенза: Информ. издат. центр Пенз. гос. ун-та, 2000. -Вып. 6. - С. 42-47.

38. Прошин И. А. Управление непосредственными преобразователями параметров электрической энергии с однократным преобразованием частоты // Мехатроника. Структуры, технологии, надёжность. - Пенза: Информ. издат. центр Пенз. гос. ун-та, 2000. - Вып. 6. - С. 22-27.

39. Математическое описание управляемых вентильно-электромеханических систем / И. А. Прошин, Д. И. Прошин, А. И. Прошин, В. В. Усманов // Математические методы в технике и технологиях ММТТ - 2002: Сб. тр. 15-й междунар. науч. конф. Тамбовский государственный технический ун-т., Тамбов, 2002. - Т. 6. - С. 142-145.

40. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий в системах с непосредственными преобразователями электроэнергии // Математические методы в технике и технологиях ММТТ- 2002: Сб. тр. 15-й междунар. науч. конф. Тамбовский государственный технический ун-т., Тамбов, 2002. - Т. 6. - С. 145-149.

41. A.c. № 726643 (СССР). Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя / Прошин И. А. - Опубл. в Б. И., 1980, № 13.

42. A.c. № 1010713 (СССР). Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя / Прошин И. А. - Опубл. в Б. И., 1983, № 13.

43. Прошин И. А. Векторное управление вентильным преобразователем // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 13-22.

44. Прошин И. А. Принцип причинности в математическом описании систем управления в пространстве состояний // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф.-Пенза, 2001. - С. 17-23.

45. Прошин И. А. Непосредственный преобразователь электрической энергии как элемент системы управления // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. - С. 22-26.

46. Прошин И. А. Управление фазой входного тока непосредственных преобразователей электрической энергии // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. - С. 45-50.

47. Прошин И. А. Переключающая функция фазы в управлении выходным напряжением непосредственных преобразователей энергии // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. -Пенза, 2000. - С. 118-123.

48. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий непосредственных преобразователей электрической энергии // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 37 - 47.

49. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий непосредственных преобразователей электрической энергии с однократным преобразованием частоты // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 54 - 58.

50. Прошин И. А. Синтез вентильно-электромеханических систем с векторным управлением // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 212-220.

51. Прошин И. А. Структура обобщённой вентильно-электромеханической системы // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 10-13.

52. Прошин И. А. Математическое описание систем управления в нормальной форме пространства состояний // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2001. - С. 27-34.

53. Прошин И. А. Выбор фазовых координат модели системы управления в канонической форме пространства состояний // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2001. - С. 34-38.

54. Прошин И. А. Математические модели комбинированных форм пространства состояний с прямой причинно-следственной связью // Проблемы техническог о управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 233-236.

55. Прошин И. А. Управление вентильным преобразователем со звеном постоянного тока // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 22-26.

56. Прошин И. А. Применение управляемых систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Проблемы технического управления в энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 29-36.

57. Прошин И. А. Принципы управления переходными процессами в системе «Непосредственный преобразователь электрической энергии - асинхронная машина» // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сб. ст. по материалам науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. - С. 35-38.

Прошин Иван Александрович

Управление в системах с непосредственными преобразователями электрической энергии

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

Редактор С. В. Сватковская Технический редактор Я. А. Вьялкова Корректор Я. А. Сиделъникова Компьютерная верстка Р. Б. Бердниковой

ИД №06494 от 26.12.01 Сдано в производство 28.10.03. Формат 60х84!/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,32. Заказ 707. Тираж 100.

Издательство Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40. Отпечатано в типографии ПТУ

щ ? п б g» 5;

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ТЕОРИИ УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

1.1. Общая характеристика вентильно - электромеханических систем.

1.2. Две концепции в подходе к механизму непосредственного преобразования электрической энергии.

1.3. Математическая модель непосредственного преобразователя электрической энергии.

1.3.1. Математическое описание вентильных преобразователей на основе представления механизма преобразования электрической энергии как управляемого процесса переключения многофазного синусоидального напряжения.

1.3.2. Математическое описание вентильных преобразователей на основе представления механизма преобразования электрической энергии как процесса дискретного управления начальной фазой единственного гармонического колебания.

1.4. Электромеханические преобразователи энергии.

1.5. Математическое описание систем управления в пространстве состояний.

1.5.1. Математическое описание систем управления в нормальной форме пространства состояний.

1.5.2. Математическое описание систем управления в канонической форме пространства состояний.

1.5.3. Математическое описание систем управления в форме простых множителей пространства состояний.

1.5.4. Математическое описание систем управления в пространстве состояний: комбинированные формы представления моделей.

1.6. Задачи и методы исследований.

ВЫВОДЫ.

2. УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДНЫМИ КООРДИНАТАМИ

НЕПОСРЕДСТВЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

2.1. Непосредственный преобразователь электрической энергии как объект управления.

2.2. Принципы непосредственного преобразования частоты.

2.3. Непосредственный преобразователь электрической энергии с однократным преобразованием частоты.

2.4. Управление входным током непосредственного преобразователя электрической энергии.

2.5. Синтез управляющих воздействий непосредственных преобразователей электрической энергии.

2.6. Синтез управляющих воздействий непосредственных преобразователей электрической энергии с однократным преобразованием частоты.

2.6.1. Синтез кривой выходного напряжения.

2.6.2. Управление фазой входного тока.

2.6.3. Управление частотой.

2.6.4. Управление напряжением.

2.7. Векторное управление вентильным преобразователем.

2.8. Алгоритмическая структура системы управления непосредственного преобразователя электрической энергии.

ВЫВОДЫ.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЕНТИЛЬНО

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

3.1. Математическая модель системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии - асинхронная машина»

3.2. Математическая модель системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии - синхронная машина»

3.3. Математическая модель системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии — машина постоянного тока».

3.4. Математическая модель системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии - электродинамический вибростенд».

3.5. Математическая модель и структура преобразования энергии в электромашинном агрегате.

3.6. Линеаризованная математическая модель электромашинного агрегата.

ВЫВОДЫ.

4. АНАЛИЗ ВЕНТИЛЬНО-ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

4.1. Управляемость электромеханических преобразователей.

4.2. Оценка управляемости и наблюдаемости электромашинного агрегата.

4.3. Оценка устойчивости электромашинного агрегата.

4.4. Анализ переходных процессов в разомкнутой системе с электромашинным агрегатом.

4.5. Исследование системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии-асинхронная машина».

4.5.1. Исследование и анализ возможных способов управления в системе «Тиристорный коммутатор - асинхронная машина».

4.5.2. Исследование системы «Непосредственный преобразователь электрической энергии - асинхронная машина» при однократной модуляции.

ВЫВОДЫ.

5. СИНТЕЗ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЕНТИЛЫ Ю -ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

5.1. Общие принципы синтеза систем управления вентильно-электромеханических преобразователей.

5.2. Основные положения синтеза вентильно-электромеханических систем с векторным управлением.

5.3. Обобщённая структура векторного управления.

5.4. Основные положения синтеза вентильно-электромеханических систем с фази-управлением.

5.5. Пространство управления фази-регулятора.

5.6. Синтез законов управления в системе «Тиристорный коммутатор

- асинхронная машина».

5.7. Выбор оптимальных управлений для статических режимов работы электромашинного агрегата по критерию минимума потерь.

5.8. Синтез системы управления электромашинного агрегата.

ВЫВОДЫ.

6. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ, ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.

6.1. Принципы обработки информации в вентильно-электромеханических системах.

6.2. Экспериментальные исследования вентильно-электромеханических систем.

6.3. Вентильно-электромеханические системы в промышленности.

6.4. Программные и технические средства управления.

6.5. Проектирование управляемых вентильно-электромеханических систем

Рекомендации по практическому применению управляемых вентильно-электромеханических систем.

ВЫВОДЫ.

Развитие силовой электроники, средств преобразовательной техники, вычислительных машин и микропроцессоров приводит к широкому применению автоматизированных систем управления (АСУ) различными техническими объектами (ТО) с использованием непосредственных преобразователей электроэнергии (НПЭ), под которыми понимаются системы взаимосвязанных переключающих элементов (ПЭ), обеспечивающие управление преобразованием электроэнергии посредством синтеза выходного напряжения каждой фазы из отдельных участков входного напряжения без промежуточного её преобразования.

В настоящее время для управления различными ТО [37, 38, 115, 122, 124, 141, 154, 166 - 168, 197, 202, 271 - 274, 276], например, электрическими машинами [49, 61, 62, 76, 77, 87, 90, 92, 98, 101, 111, 123, 133, 160 - 162, 171,172, 310], вибростендами [36, 180, 186, 271], валогенераторными установками [145, 189, 204, 208], электромашинными агрегатами (ЭМА) [37, 38, 148 - 150, 212, 371], тепловыми объектами [84, 124, 155, 184], в системах преобразования реактивной мощности [42, 87], в электроприводе различных механизмов [142 - 144, 147, 151 - 153, 182, 187 -188, 282 - 284, 306, 307] применяется большое количество модификаций НПЭ, отличающихся между собой по числу фаз на входе и выходе, по схеме соединения вентилей, по виду коммутации, по способу управления вентильными группами, по структуре системы управления (СУ) тиристорами и по ряду других признаков. С чисто технической точки зрения можно утверждать, что возможности использования НПЭ для управления различными ТО ограничены только воображением и изобретательностью разработчика.

Широкое распространение управляемых систем с НПЭ и разнообразие целей и задач, решаемых с их помощью, с одной стороны, сложность и нелинейность НПЭ и управляемых с их помощью технических объектов, мгновенная несимметрия и изменение структуры НПЭ в процессе работы - с другой, определяют множество методов, используемых при их проектировании.

Среди них метод основной гармоники (Ю. Г. Толстов, Г. И. Шевченко, Г. А. Ривкин), метод реальной кривой (И. И. Кантер, А. Е. Слухоцкий, А. С. Васильев, Т. А. Глазенко), методы разностных уравнений и преобразования Лапласа (Л. Р. Нейман, А. В. Поссе, Я. 3. Цыпкин), метод Ф - функций и сопряжённых комплексных амплитуд (Т. Д. Такеути), методы функций Уолша и переключающих функций (ПФ), задаваемых как во временной, так и в частотной областях (А. А. Булгаков, А. С. Сандлер, Г. В. Грабовецкий, Е. Л. Эттингер, Г. Г. Жемеров, Л. Джуджи, Б. Пелли), методы теории графов и матриц, топологические методы [49, 55, 58, 59, 62, 80, 87, 100 - 102, 306, 325].

Наиболее широко вентильные преобразователи (ВП) в том числе и НПЭ применяют для управления процессом электромеханического преобразования энергии. Они образуют совместно с электромеханическим преобразователем энергии (ЭМП) вентильно-электромеханическую систему (ВЭМС).

ВЭМС - сложные технические комплексы, объединяющие устройства с различной физической природой преобразования энергии. Если в ВП осуществляется процесс преобразования энергии посредством импульсной модуляции входных напряжений и синтез кривой выходного напряжения производится дискретно, то ЭМП - чаще всего система непрерывного преобразования энергии, имеющая накопители энергии и обладающая интегрирующими свойствами. Управление преобразованием энергии в этих системах — сложный многогранный процесс, требующий при анализе и синтезе учёта взаимного влияния всех элементов системы и рассмотрения ВЭМС как единого целого.

Различия в механизмах преобразования энергии, с одной стороны, усложняют задачу анализа ВЭМС, с другой - упрощают механизм формирования заданных значений управляемых координат, взаимно дополняя друг друга и расширяют функциональные возможности, придавая системе новые свойства, неприсущие ни ВП, ни ЭМП. Поэтому одним из направлений создания управляемых ВЭМС является синтез таких управляющих воздействий, которые бы обеспечивали наиболее эффективное использование обоих видов преобразования энергии в решении общей для системы в целом задачи.

Основа исследования и управления ЭМП - математическая теория обобщённого электромеханического преобразования энергии, созданная и развитая в работах Р. Парка, A.A. Горева, В. Гибса, Г. Крона, Г. Н. Петрова, Б. Адкинса, К. Ковача, Е. Я. Казовского, И. Раца, С. В. Страхова, И. Н. Постникова, И. П. Копылова и др. учёных [64 - 67, 74, 79, 93, 103, 109, 110, 145, 157, 297 - 299]. Значительное развитие эта теория применительно к управлению в ВЭМС получила в работах М. Г. Чиликина, В. И. Ключева, А. С. Саидлера, Г. Б. Онищенко, JI. П. Петрова, О. В. Слежановского, Ф. Блашке и др.[34, 44 - 48, 61, 83, 91, 92, 138, 142 - 144, 152, 153, 161, 279, 284, 288, 291, 297, 306, 337, 338, 341, 347].

Сфера применения ВЭМС постоянно расширяется. Ежегодно в мире выпускается порядка 7 млрд. электрических двигателей. Доля потребляемой электрической энергии электродвигателями в настоящее время составляет около 70% вырабатываемой в мире энергии. Соответственно ЭМП является основным как генератором, так и потребителем электрической энергии. Разработка экономичных, компактных, управляемых ВЭМС - приоритетное направление современного развития техники.

Достаточно остро задача управления в ВЭМС стоит не только с технологической точки зрения, но и с точки зрения экономии электроэнергии. Если осуществить оптимальное или близкое к оптимальному управление всеми ЭМП, то это позволяет сохранить мощности порядка 36000 МВт [295]. В масштабах России это позволяет экономить более 130 млрд. кВт-ч электроэнергии в год, или более 10 % производимой электроэнергии. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью управления в ВЭМС.

С другой стороны развитие современного производства предъявляет всё более жёсткие требования к ВЭМС. Современные технологии требуют от ВЭМС повышения быстродействия, надёжности, эффективности и точности управления, как в статических, так и динамических режимах, снижения вносимых ВЭМС искажений в сетевое напряжение. Это в свою очередь требует применения как "новых" НПЭ и ЭМП (вентильных, вентильно-индукторных, бесколлекторных) и электромашинных агрегатов [37, 38, 50, 85, 328, 348, 351, 352, 364, 376, 377], так и новых, более сложных методов управления (векторное и фази - управление, метод однократной модуляции (ОМ) и др.), что влечёт за собой применение новой элементной базы (силовой и управляющей), позволяющей реализовать данные алгоритмы [41, 118, 119, 286].

Последнее десятилетие прошедшего века ознаменовалось значительными успехами силовой электроники [116]. Освоено промышленное производство биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), силовых модулей на их основе (стойки и целые инверторы), интеллектуальных силовых модулей (IPM) с встроенными средствами защиты ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным системам управления. Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управления на системы прямого цифрового управления. Последние обеспечивают не только непосредственное управление каждым ключом силового преобразователя, но и прямой ввод в микроконтроллер сигналов различных обратных связей с последующей программно-аппаратной обработкой внутри микроконтроллера, независимо от типа сигнала: дискретный, аналоговый или импульсный, [ 104 - 108, 112, 115, 120, 277, 295, 331 ]. Системы прямого цифрового управления ориентированы на отказ от значительного числа интерфейсных плат и создание одноплатных контроллеров управления ВЭМС. В пределе система управления проектируется как однокристальная и вместе с силовым преобразователем и ЭМП конструктивно интегрируется в одно целое.

Объект исследований диссертационной работы - управляемые системы с непосредственными преобразователями электрической энергии.

В диссертационной работе основное внимание уделено, как наиболее сложным и совершенным и вместе с тем наименее изученным, но обладающим наиболее широкими функциональными возможностями по эффективному управлению как электрическими, так и механическими координатами и одновременно требующимся для многих практических применений, управляемым ВЭМС с НПЭ.

Анализ современного состояния исследований, развития теории и практики ВЭМС, продукции ведущих фирм позволяет выделить следующие тенденции в развитии ВЭМС [104, 160]:

- неуклонное снижение ВЭМС с машинами постоянного тока и увеличение доли систем с машинами переменного тока;

- преимущественное применение ВЭМС с асинхронными машинами с ко-роткозамкнутым ротором, 80% из которых неуправляемые;

- увеличение доли частотно-управляемых ВЭМС переменного тока;

- замена коллекторных машин вентильными;

- разработка ВЭМС с векторным управлением (ВУ);

- расширение области применения управляемых ВЭМС для массового использования за счёт внедрения наиболее простых и надёжных систем;

- рост вычислительных возможностей встроенных систем управления, расширение области применения прямого цифрового управления;

- создание комплексных ВЭМС в составе систем автоматизации технологических процессов (ТП);

- увеличение относительных затрат на создание программного обеспечения;

- развитие теории и практики нелинейных и интеллектуальных систем управления на базе фази-управления, нейронных сетей.

Многие из перечисленных тенденций входят как первоочередные задачи в международную научно-техническую программу развития индустрии наукоёмких компонентов общемашиностроительного применения.

Таким образом, современное состояние исследований в рассматриваемой области характеризуется глубиной и полнотой проработки как общей теории управления [1, 2, 4, 6, 39, 40, 43 - 48, 51 - 54, 63, 69 - 71, 73, 75, 78, 82, 89, 96, 97,99, 114, 117- 119, 121, 126-132, 135- 137, 146, 156, 159, 268-270, 275, 278, 281, 286, 287, 289, 290, 293, 296, 301, 302, 305, 308, 309, 311, 313 - 315, 319, 327, 329, 330, 332, 336, 342 - 344], так и теории расчёта и исследования статики и динамики управляемых систем с НПЭ и ВЭМС [58, 81, 83, 92, 142, 143, 288, 292, 300, 302 - 304, 310 - 317], а также теории расчёта и исследования НПЭ [87, 123, 276, 280, 325], значительными успехами в создании технического обеспечения систем управления [104-108, 112, 115, 116, 120, 277, 296,331].

Вместе с тем в ряде случаев применение систем управления с НПЭ затруднено из-за недостаточной изученности процессов, протекающих в таких установках при различных способах и алгоритмах управления. Особенно это относится к электромеханическим системам. Сложность и многообразие структур и способов управления НПЭ и ЭМП значительно усложняют задачу их анализа существующими методами и зачастую приводят к весьма громоздким решениям, малопригодным для инженерной практики.

Поэтому вопросы создания математических моделей (ММ), разработка теории управляемого взаимного преобразования электрической и механической энергии, представляющей вентильный и электромеханический преобразователи как единое целое - веитилыю-электромеханическую систему, развитие теории исследования и проектирования систем управления с НПЭ, разработка и создание управляемых ВЭМС с НПЭ - актуальны.

Предмет исследований - теория управления, анализа и синтеза систем с непосредственными преобразователями электрической энергии и в том числе теория управляемых ВЭМС с НПЭ.

Исследования управляемых ВЭМС опираются на методы классической и современной теории управления (A.M. Ляпунов, Л.С. Понтрягин, Р. Беллман, Р. Калман, В.А. Бессекерский, A.A. Попов, Л.Р. Нейман, A.B. Поссе, Я.З. Цып-кин, В.В. Солодовников, A.A. Воронов, Б.И. Шахтарин, К.А. Пупков, Н.Д. Егу-пов, В.Б. Яковлев, Л. Заде, A.A. Красовский и др.)

Характерная особенность современного этапа развития теории и практики управления в ВЭМС - наличие противоречия между значительным объёмом накопленных знаний и разнородностью исследований по отдельным типам управляемых ВЭМС, необходимостью исследования и применения новых более совершенных методов управления и сложностью исследования и управления ВЭМС на основе известных подходов, методов, методик, - несоответствие отдельных положений теории управляемых ВЭМС принципам системного подхода: взаимосвязанности, единства, целостности.

Центральный вопрос, определяющий решение всех задач теории управляемых ВЭМС - это вопрос о механизме управления непосредственным преобразованием электрической энергии. Поэтому разрешение перечисленных противоречий лежит на пути поиска новых подходов к механизму управления непосредственным преобразованием электроэнергии, решения на базе принципов системного анализа порожденной этими противоречиями проблемы развития и совершенствования, обеспечения целостности и системности теории управляемых ВЭМС, разработки единой теории управляемого преобразования электрической энергии, совершенствования существующих и разработки более эффективных методов анализа, синтеза и управления ВЭМС.

Цель работы - обобщение и развитие теории, создание научных основ автоматизированного анализа и синтеза управляемых систем с непосредственными преобразователями электрической энергии, исследование и оценка возможностей разработанной теории при решении задач анализа, синтеза, моделирования и создания управляемых вентильно - электромеханических систем.

Основа достижения поставленной цели - принципы системного анализа, предложенный общий подход, состоящий в представлении механизма управления непосредственным преобразованием электроэнергии как процесса дискретного управления начальной фазой единственного гармонического колебания.

Поставленная цель и предложенный подход определили круг решаемых в работе задач, основными из которых являются следующие.

1. Анализ и обобщение теории и практики управления в вентильно-электромеханических системах.

2. Разработка математического аппарата для решения задач анализа и синтеза систем управления с НПЭ и на его основе:

- анализ НПЭ как элемента системы управления, преобразователя электрической энергии, объекта управления;

- разработка и исследование методов синтеза управляющих воздействий в НПЭ и оценка эффективности управления его выходными координатами.

3. Разработка математического и программного обеспечения, исследование способов и режимов управления, создание методов и методик анализа и синтеза управляющих воздействий, алгоритмов и систем управления ВЭМС с НПЭ.

4. Разработка принципов, методов и алгоритмов обработки информации в ВЭМС, создание автоматизированной системы обработки информации для применения при моделировании и управлении.

5. Анализ и оценка возможностей разработанного математического аппарата и программных комплексов при исследовании различных способов управления в ВЭМС.

6. Разработка практических рекомендаций по применению предложенных методов исследования и проектирования, различных способов управления ВЭМС.

7. Внедрение в практику исследования и проектирования ВЭМС разработанных методов и методик моделирования, исследования и проектирования ВЭМС с управлением от НПЭ.

8. Разработка, экспериментальное исследование и внедрение синтезированных на базе созданного математического аппарата и программных комплексов алгоритмов и систем управления техническими объектами с непосредственным преобразованием электрической энергии. Методологическая основа исследований - принципы системного анализа, теория управления, предложенный общий подход к механизму управления НПЭ, теория обобщённого ЭМП и управляемых ВЭМС, методы дифференциального и интегрального исчисления, векторного анализа, математического аппарата преобразования Лапласа, матричного исчисления, переключающих функций, теории фази-управления, численных методов расчёта с применением ЭВМ.

Ядром решения всех задач и базой самой методологии проводимых в диссертации исследований является системный подход, принципы системно-структурного анализа, причинно-следственный, информационный характер взаимосвязей в ММ систем управления.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что предложен концептуальный подход к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии и на его базе разработана теория управляемых систем с НПЭ, созданы научные основы исследования и проектирования управляемых ВЭМС, обеспечивающие повышение эффективности управления ВЭМС и объединяющие следующие положения.

1. Математический аппарат, теоретические основы, методы анализа и синтеза управляемых систем с НПЭ, включающие в себя:

- обобщённую математическую модель (ММ) НПЭ, являющуюся математической и методологической основой анализа и синтеза управляемых систем с произвольной структурой НПЭ;

- метод синтеза управляющих воздействий выходными координатами НПЭ с использованием переключающих функций (ПФ) амплитуды и фазы, а также вектора фазосмещения (фазовых состояний) (ФС);

- математические выражения и методику гармонического анализа выходного напряжения НПЭ;

- математические выражения законов управления многоступенчатой ПФ фазы и ПФ амплитуды при однофазной и двухфазной широтно-импульсной модуляции (ШИМ);

- способ векторного управления вентильным преобразователем (ВП) в шагающей системе координат (ШСК), ориентированной по опорному вектору фазовых состояний.

2. Научные основы исследования и проектирования управляемых ВЭМС, в том числе:

- математические модели систем "НПЭ - ЭМП";

- методы математического описания систем управления в нормальной, каионической и комбинированной формах пространства состояний (ПС) с прямой причинно-следственной связью;

- методики анализа и расчёта управляемых ВЭМС с НПЭ;

- результаты исследования ВЭМС с НПЭ;

- методики синтеза систем управления с НПЭ;

- законы и алгоритмы управления статическими и динамическими режимами ВЭМС с НПЭ.

3. Методы обработки информации при управлении и моделировании ВЭМС, основу которых составляют принципы векторного формирования сигналов управления и обратных связей, систематизации ММ по видам преобразования координат, многоуровневого преобразования координат, получения состоятельных, несмещённых и эффективных оценок ММ в преобразованных координатах.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе предложенного подхода и разработанных ММ составлены алгоритмы и программы моделирования на ЭВМ систем управления асинхронной машиной (АМ) с произвольными алгоритмом управления и структурой силовой части НПЭ, что позволяет моделировать все реально существующий режимы ВЭМС с НПЭ, не прибегая к моделированию каждого вентильного элемента, и сократить затраты на проектирование.

Проведены исследования переходных процессов при управлении неодновременным включением и отключением фаз АМ и показана целесообразность такого управления. Исследованы статика, динамика, дан сравнительный анализ и определены возможности системы "НПЭ - АМ" при квазичастотном (КЧУ), фазоимпульсном (ФИУ), векторноимпульсном (ВИУ), частотном способах управления. Даны рекомендации по практическому применению этих систем. Разработаны СУ роликоопор, акустической установки, ленточной и пневмомеханической текстильных машин, внутрицеховыми конвейерами, лифтом, центрифугой, электродинамическим вибростендом (ЭДВС), трубных линий, станком для намотки струн и проведены их экспериментальные исследования.

Разработаны алгоритмы и программы расчёта, исследованы режимы управления и основные характеристики ВЭМС с электромашинным агрегатом (ЭМА) и ЭДВС. По результатам исследований созданы СУ ВЭМС с ЭМА и ЭДВС по силе и ускорению при использовании каналов возбуждения и под-магничивания. В результате проведенных исследований предложены устройства и системы управления, новизна и оригинальность которых подтверждена 28-ю авторскими свидетельствами [9-36].

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (379 наименований), 2 приложений. Общий объём работы составляет 315 страниц, в том числе 56 рисунков и 11 таблиц.

ВЫВОДЫ

1. Обработку информации в управляемых ВЭМС с НПЭ наиболее эффективно вести на основе принципов векторного управления.

2. Предложены принципы построения ММ: систематизации ММ по видам преобразования координат; многоуровневого синтеза и выбора пакетов функциональных зависимостей; получения состоятельных, несмещённых и эффективных оценок ММ в преобразованных координатах, и на их основе разработана автоматизированная система обработки информации, обеспечивающая повышение эффективности выбора и идентификации ММ и законов управления.

3. Предложенные принципы и методы позволяют формализовать процедуру построения и выбора моделей, упорядочить и упростить процедуру поиска нужного вида функций, обеспечить более точный выбор ММ, сократить время поиска нужной зависимости за счет исключения процедур сравнения одиих и тех же моделей различной формы записи и обеспечивают структурную и параметрическую идентификацию с минимальной погрешностью и максимальным быстродействием, в 300 и более раз превышающим известные методы, сокращение объёма эксперимента в 2 и более раз.

4. Анализ результатов расчёта и эксперимента на разработанной экспериментальной установке и на внедрённых промышленных системах подтверждает правомерность принятых допущений, адекватность разработанных моделей и эффективность и целесообразность использования разработанной теории ВЭМС с НПЭ при проектировании и создании различных систем управления техническими объектами.

5. Наиболее полно возможности ВЭМС с НПЭ на основе предложенной концепции и математической модели НПЭ реализуются в системах прямого цифрового управления. В пределе система управления проектируется как однокристальная и вместе с силовым модулем и ЭМП составляет управляемый мехатронный модуль.

6. Из предложенного подхода и проведенных исследований следует, что установленная мощность и суммарный ток всех электронных переключающих элементов НПЭ, включенных в каждую фазу ЭМП, эквивалентны одному ПЭ. Поэтому для обеспечения минимальных массогабаритных показателей, свойственных простейшим ВЭМС с одним переключающим элементом в каждой фазе, целесообразно модульное построение НПЭ.

7. Расширение сферы применения и особенности управляемых ВЭМС с НПЭ обуславливают необходимость разработки и дальнейшего совершенствования силовых интеллектуальных модулей с встроенными средствами защиты полностью управляемых электронных ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным системам управления.

8. Техническая база для построения ВЭМС с НПЭ - микроконтроллеры и силовые интеллектуальные модули.

9. Для большинства массовых применений (насосы, компрессоры, вентиляторы, конвейеры, центрифуги, текстильные машины и т.д.) требуется управление переходными режимами ВЭМС при относительно небольшом диапазоне регулирования скорости и целесообразно применение простейших скалярных систем управления АМ с нелинейными регуляторами. Управление транспортными средствами, станками, трубными линиями, роликоопорами и т.д. наиболее целесообразно с использованием принципов однократного преобразования частоты и векторного управления на базе различных ЭМП в том числе и ЭМА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе представлены основные положения анализа и синтеза, результаты обобщения и развития теории исследования и проектирования управляемых вентильно - электромеханических систем с НПЭ. Все исследования, разработка ММ, методик анализа и синтеза систем управления проведены на основе принципов системного анализа и предложенного автором концептуального подхода к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии.

Общий итог работы состоит в разработке научных основ системного анализа и синтеза систем управления с непосредственными преобразователями электрической энергии и основных положений теории исследования и проектирования вентильно-электромеханических систем с управлением от НПЭ.

При решении данной проблемы получены следующие основные результаты.

1. Предложен концептуальный подход к механизму управления непосредственным преобразованием электрической энергии, являющийся единой методологической основой теории и состоящий в представлении механизма непосредственного преобразования электрической энергии как процесса дискретного управления начальной фазой единственного гармонического колебания, а выходного напряжения каждой фазы - как единственного гармонического колебания с дискретно управляемой начальной фазой.

2. Разработана математическая модель НПЭ, являющаяся единой математической и методологической основой для исследования, анализа, синтеза и управления ВЭМС с произвольной структурой и отличающаяся от известных моделей тем, что включает в себя вектор синусоидального напряжения с дискретно управляемой начальной фазой и диагональную переключающую матрицу, которая независимо от алгоритма управления и сложности силовой части преобразователя, определяется минимальным количеством возможных состояний НПЭ и имеет постоянную структуру при исследовании различных способов управления.

3. Разработаны методы математического описания систем управления в нормальной, канонической и комбинированных формах пространства состояний с прямой причинно-следственной связью, обеспечивающие единство методологии исследования систем управления по математическим моделям "вход — выход" и "вход - состояние - выход", проведена их систематизация.

4. Предложен векторный способ управления вентильным преобразователем в шагающей системе координат, ориентированной по опорному вектору фазовых состояний, обеспечивающий единое управление вектором выходного напряжения и одновременно раздельное управление выходными координатами преобразователя скалярными управляющими воздействиями.

5. Разработан метод задания управляющих воздействий с помощью системы переключающих функций амплитуды и фазы для различных систем с НПЭ, имеющих произвольную структуру, закон управления, вид модуляции. Показано, что ПФ фазы в соответствии с предложенным подходом и ММ принимает значения на интервале [0, т-1], где т - эквивалентное количество входных фаз, и образует основной канал управления выходными координатами НПЭ (величиной, фазой, частотой и формой выходного напряжения, входного и выходного тока) и одновременно всей ВЭМС. Законы управления НПЭ, задаются системой из п многоступенчатых переключающих функций фазы, что обеспечивает сокращение объема управляющих сигналов в НПЭ до минимума, равного количеству выходных фаз п.

6. Все возможные режимы ВЭМС с п-фазным ЭМП переменного тока определяются минимальным количеством структур ЭМП, имеющего в каждой фазе, связанной с НПЭ, по одному переключающему элементу.

7. На основе предложенного подхода и математической модели НПЭ разработаны математические модели электромеханических систем с НПЭ, включающие в себя: математические модели ВЭМС переменного тока с НПЭ в цепях статора или ротора, имеющие в двухфазной колеблющейся системе координат минимальное количество структур, определяемых размерностью диагональной переключающей матрицы; математические модели ВЭМС с машиной постоянного тока и электродинамическим вибростендом, описывающие статические и динамические режимы ВЭМС с управлением от НПЭ при помощи многоступенчатых переключающих функций фазы по двум каналам и обеспечивающие моделирование всех возможных режимов управления этих систем; математическую модель и структурную схему механизма преобразования энергии электромашинного агрегата и его системы управления с использованием серийных машин переменного тока и специальных машин с двигательной униполярной вставкой, передающей вращающий момент посредством магнитной связи и управляемых от НПЭ.

8. Проведено обобщение и разработана структурная схема векторного управления ВЭМС. Показано, что обработку информации и формирование сигналов в ВЭМС с НПЭ наиболее эффективно вести на основе предложенного векторного способа управления вентильным преобразователем.

9. Проведено обобщение методов синтеза фази-регуляторов. Предложен метод деформации поверхности управления с помощью преобразования координат.

10. Предложена методика синтеза нелинейных законов управления и проведён синтез алгоритма управления квазичастотного пуска в ВЭМС «Тири-сторный коммутатор - асинхронная машина».

11. По критерию минимума потерь в установившихся режимах проведён выбор статических режимов работы ЭМА. Найдены законы управления индукциями униполярных вставок в зависимости от частоты вращения приводного вала. Показано, что выбранные режимы работы являются устойчивыми стационарными состояниями.

12. Разработан численный метод обработки информации результатов моделировании и эксперимента, основу которого составляют: принцип систематизации ММ по видам преобразования координат, заключающийся в систематизации пакетов функций с использованием простейших видов преобразования координат результативного и определённого признака, что позволяет свести процедуру выбора ММ к сравнению ограниченного и в то же время функционально полного набора функций и обеспечивает эффективность сравнительного анализа моделей; принцип многоуровневого синтеза и выбора пакетов функциональных зависимостей, состоящий в многократном применении заданных функциональных преобразований к результативному и определённому признакам и сочетающий в себе синтез линейно — независимых ММ на основе преобразования координат, выбор пакета линейно — зависимых моделей, удовлетворяющих заданному критерию, нахождение из выбранного пакета ММ с наиболее удобной формой записи, что позволяет значительно расширить наборы линейно — независимых функций; принцип расчёта параметров ММ в преобразованных координатах, состоящий во введении в каждой точке массива исходных данных весовых коэффициентов, вычисляемых из условия равенства отклонений в преобразованных и непреобразованных координатах и поиске по критерию минимума квадратов отклонений общего для всех точек показателя степени.

13. Разработана система обработки результатов моделирования и эксперимента, основанная на предложенном многоуровневом преобразовании координат и систематизации ММ, методах и методиках расчёта оценок параметров моделей в преобразованных координатах, реализованная в среде DELPHI.

14. Создано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для исследования и проектирования ВЭМС с НПЭ.

15. На основе проведенных исследований найдены законы управления, даны рекомендации по практическому применению разработанных методов и методик исследования и проектирования управляемых систем с НПЭ.

16. Разработаны и внедрены в промышленность и в практику обучения студентов методы синтеза и проектирования отдельных узлов и систем с НПЭ в целом, системы управления техническими объектами, в том числе: система управления пневмомеханической машиной БД 200-М69; система управления ленточной машиной Л2-50-220Ц; система управления роликоопор; система программного управления акустическими испытаниями АГ-3; система управления внутрицеховыми конвейерами; система управления температурными режимами экструдера; система управления лифтом; система управления электродинамическим вибростендом; система управления центрифугой КП 240М, КП 225, ЦА 10; система управления трубных линий Р 90; система управления станком по намотке струн СНП, методики и рекомендации по оптимизации двигателей для систем управления дальней связи, управлению пуско - тормозными режимами системы "ТК-АМ" и силовых трансформаторов. Основные результаты внедрены на заводе "Пен-змаш", "Полимер", "ЗИФ" и Химмаш, в НПО Пензтекмаш, АО Электромеханика, ООО "ЭМУЗИН", "ЭКОПРИБОР", "ТРЭЙ ГМБХ", ФГУП "НПП "Рубин", "АВТОМЕДТЕХНИКА", НПФ "КРУГ", ОАО "КОММАШ", "ПЕНЗАЭНЕРГО" (г. Пенза), на заводе "Кузполимермаш" (г. Кузнецк), в НИИ завода Электровыпрямитель (г.Саранск), в НИИ дальней связи и АО "Электромашиностроение", войсковой части 90802 (г. Санкт - Петербург), в ЦПКБ "Союзлифтмаш" (г. Москва), в НПО ИТ (г. Калининград). Системы управления центрифугами КП 240М, ЦА 10, КП 225 и станком для намотки струн СНП внедрены в серийное производство. Выполненные экспериментальные исследования, промышленные испытания и эксплуатация созданных технических и программных средств подтверждают высокую эффективность разработанной теории управляемых систем с НПЭ.

1. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления / Под ред. В.В. Солодовникова. - М.: Машиностроение, 1989. - 546 с.

2. Автоматы настройщики следящих систем / Под ред. Б. В. Новоселова. -М.: Энергия, 1975. - 264 с.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971. — 347 с.

4. Алексеев A.A., Имаев Д.Х., Кузьмин H.H., Яковлев В.Б. Теория управления. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 1999. - 435 с.

5. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей. / Под ред. В.Н. Вапника. — М.: Наука, 1984. — 814 с.

6. Анализ и оптимальный синтез на ЭВМ систем управления / Под ред. A.A. Воронова и И.А. Орурка. М.: Наука, 1984. - 344 с.

7. Андреев В. П., Сабинин Ю. А. Основы электропривода М. - Л.: Госэнер-гоиздат, 1963. - 772 с.

8. Артёмов И. И., Прошин И. А., Прошин Д. И., Прошил А. И. Методика обработки результатов моделирования и эксперимента // Точность технологических и транспортных систем (TT и ТС-98): Сборник статей 4-5 июня 1998, ч. 1. Пенза, 1998. С 68 - 70.

9. A.C. № 511730 (СССР). Импульсный усилитель / Пункевич B.C., Прошин И.А., Камышенцев М.В. опубл. в Б.И., 1977, №15.

10. A.C. № 621959 (СССР). Устройство для контроля скорости вращения / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И., 1978, №32.

11. И. A.C. № 627417 (СССР). Устройство для допускового контроля частоты / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И., 1978, №37.

12. A.C. № 629511 (СССР). Частотное пороговое устройство / Прошин И.А., Борохович А.И., Прошина Р.Д. опубл. в Б.И., 1978, №39.

13. A.C. № 630587 (СССР). Устройство для контроля частоты / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И. 1978, №40.

14. A.C. № 636762 (СССР). Устройство для импульсного регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И., 1978, №45.

15. A.C. № 684447 (СССР). Устройство для измерения скорости вращения вала / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И., 1979, №33.

16. A.C. № 647188 (СССР). Сигнальное устройство для определения направления вращения вала / Прошин И.А., Сашкин В.П. опубл. в Б.И., 1979, №33.

17. A.C. № 711487 (СССР). Устройство для допускового контроля частоты / Прошин И.А., Борохович А.И., Добровинский И.Р., Прошина Р.Д. опубл. в Б.И., 1980, №3.

18. A.C. № 726643 (СССР). Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя / Прошин И.А. опубл. в Б.И., 1980, №13.

19. A.C. № 726644 (СССР). Устройство для регулирования частоты вращения однофазного асинхронного электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П., Хрусталёв И.К-опубл. в Б.И., 1980, №13.

20. A.C. № 733078 (СССР). Устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя / Прошин И.А., Духанова Р.И. -опубл. вБ.И., 1980, №17.

21. A.C. № 738123 (СССР). Транзисторный генератор S-образного напряжения / Пункевич B.C., Токарев H.H., Прошин И.А. опубл. в Б.И., 1980, №20.

22. A.C. № 756516 (СССР). Реле частоты / Прошин H.A., Сашкин В.П., Духанова Р.И. опубл. в Б.И., 1980, №30.

23. A.C. № 762122 (СССР). Устройство для стабилизации скорости вращения асинхронного двигателя / Артамонов К.В., Добровинский И.Р., Прошин И.А. опубл. в Б.И., 1980, №33.

24. A.C. № 777796 (СССР). Устройство для управления вентильным преобразователем / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К. — опубл. в Б.И. 1980, №41.

25. A.C. № 781623 (СССР). Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К. -опубл. вБ.И., 1980, №43.

26. A.C. № 788073 (СССР). Ограничитель момента на валу электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К. опубл. в Б.И., 1980, №46.

27. A.C. № 794517 (СССР). Устройство контроля частоты / Прошин И.А., Сашкин В.П. — опубл. в Б.И., 1981, №1.

28. A.C. № 801247 (СССР). Переключающее устройство / Прошин И.А., Сашкин В.П., Рогожин Е.М., Тукмаков П.К. опубл. в Б.И., 1981, №4.

29. A.C. № 817955 (СССР). Устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П. Тукмаков П.К. опубл. в Б.И., 1981, №12.

30. A.C. № 830643 (СССР). Частотный компаратор / Прошин И.А., Сашкин В.П. Тукмаков П.К. опубл. в Б.И., 1981, №18.

31. A.C. № 834418 (СССР). Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К., Про-воров В.П. опубл. в Б.И., 1981, №20.

32. A.C. № 845279 (СССР). Фазовый компаратор / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К., Рогожин Е.М. опубл. в Б.И., 1981, №25.

33. A.C. № 858167 (СССР). Реле скорости / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К. опубл. в Б.И., 1981, №31.

34. A.C. № 964492 (СССР). Устройство контроля крутящего момента на валу электродвигателя / Прошин И.А., Сашкин В.П., Тукмаков П.К., Рогожин Е.М.-опубл. вБ.И.,1982,№37.

35. A.C. № 1010713 (СССР). Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя / Прошин И.А. опубл. в Б.И., 1983, №13.

36. A.C. № 1355885 (СССР). Вибростенд / Щуров Ю.П., Прошин H.A., Пурдес A.B. опубл. в Б.И. №44, 1987.

37. A.C. № 1064386 (СССР). Электромашинный агрегат / В. А. Обухов. -опубл. в Б.И., 1983, №48.

38. A.C. № 418940 (СССР). Электромашинный агрегат / А. И. Хожаинов, Р. К. Телишев, В. В. Сурин и др. опубл. в Б.И., 1974, №9.

39. Андерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и их устойчивость. -М.: Энергия, 1980. 569 с.

40. Астапов Ю.М., Медведев B.C. Статистическая теория систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1982. - 304 с.

41. Бажанов В. Jl. US WO — новый способ формирования управления для замкнутых систем автоматического регулирования // Современные технологии автоматизации, 1998, № 4 С. 28 32.

42. Бакута В. П., Басалыгин М. Я., Копырин В. С., Повышение эффективности распределения электроэнергии в системе электроснабжения предприятий // Промышленная энергетика, 1999, № 9, С. 37 38.

43. Барковский В.В., Захаров В.Н., Шаталов A.C. Методы синтеза систем управления. М.: Машиностроение, 1969. - 327 с.

44. Башарин A.B. Расчет динамики и синтез нелинейных систем управления. — М. Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 298 с.

45. Башарин A.B., Башарин H.A. Динамика нелинейных систем управления. -Л.: Энергия, 1974. 200 с.

46. Башарин А. В., Голубев Ф. Н., Кепперман В. Г. Примеры расчетов автоматизированного электропривода. -J1.: Энергия, 1972. — 440 с.

47. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. JL: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с.

48. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчёта автоматизированного электропривода на ЭВМ. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 512^ с.

49. Бернштейн И.Я. Тиристорные преобразователи частоты без звена постоянного тока. М.: Энергия, 1966. - 89 с.

50. Бертинов А.И., Алиевский Б.Л., Троицкий С.Р. Униполярные электрические машины с жидкометаллическим токосъёмом. М.; Л.: Энергия, 1966. -312 с.

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

52. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. - 320 с.

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

54. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. М.: Наука, 1987. - 320 с.

55. Богрый В. С., Русских А. А. Математическое моделирование тиристорных преобразователей.-М.: Энергия, 1972.- 184 с.

56. Борохович А.И., Камышенцев М.В., Прошин И.А. Построение устройств управления лифтами на интегральных микросхемах // Строительные и дорожные машины, 1976, № 6. С. 10-12.

57. Борохович А.И., Добровинский И.Р., Прошин И.А. Автоматизация управления внутрицеховыми конвейерами // Промышленный транспорт, 1976, № 7. С. 25.

58. Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 224 с.

59. Брон Л. П. Тенденции развития методов машинного проектирования в преобразовательной технике // В кн.: Преобразовательная техника., Новосибирск, 1977, С. 160 167.

60. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 544 с.

61. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. -М.: Наука, 1966.-298 с.

62. Булгаков А. А. Новая теория управляемых выпрямителей. М.: Наука, 1970.-320с.

63. Бурков В. Н. Основы математической теории иерархических систем. — М.: Наука, 1976.

64. Важнов А. И. Основы теории переходных процессов синхронной машины. -М.; JL: Госэнергоиздат, 1969. 312 с.

65. Вейнгер A.M. Регулируемый синхронный электропривод. М.: Энерго-атомиздат, 1985. - 224 с.

66. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высш. шк., 1978.-415 с.

67. Веников В. А., Веников Г. В. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики): Учебник для вузов по спец. "Кибернетика электр. систем". 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1984. -439 с.

68. Волков Е. А. Численные методы: Учеб. пособие. М.: Наука, гл. ред. физмат лит., 1982. - 256 с.

69. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления. М.: Энергия, ч. 1,П, Ш, М-Л. 1966.- 1970.

70. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления. Особые линейные и нелинейные системы. М.: Энергия, 1979. - 80 с.

71. Воронов А. А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. — М., Наука, 1979.

72. Вулих Б. 3. Введение в функциональный анализ. 2-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1967.-416 с.

73. Галушкин А.И. Теория нейронных сетей. Кн. 1: Учеб. пособие для вузов / Общая ред. А.И. Галушкина. М.: ИПРЖР, 2000. - 416 с.

74. Гамазин С. И., Ставцев В. А., Цырук С. А. Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой. -М.: Издательство МЭИ, 1997.-424 е.: ил.

75. Герасимов А. Н., Чебаков В. Б. О синтезе цифровых систем с учётом квантования, вносимого входным и выходным преобразователями. В. кн.: Дискретные нелинейные системы. Под ред. Ю. И. Топчеева. — М.: Машиностроение, 1982.-312 с.

76. Глебов И. А. Системы возбуждения мощных синхронных машин. Л.: наука, 1979.-312 с.

77. Глебов И. А. Электромагнитные процессы систем возбуждения синхронных машин.-Л.: Наука, 1987.-344 с.

78. Горвиц А. М. Синтез систем с обратной связью. Пер. с англ. / Под ред. М. В. Меерова. М.: Советское радио, 1970. - 600 с.

79. Горев А. А. Переходные процессы синхронной машины. Л.: Наука, 1985. -502 с.

80. Грабовецкий Г. В. Применение переключающих функций для анализа электромагнитных процессов в силовых цепях вентильных преобразователей частоты // Электричество, 1973, № 6.С. 42-46.

81. Груздев И. А., Шахаева О. М. Системы автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов. Л.: ЛПИ, 1978. 79 с.

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

83. Динамика вентильного электропривода постоянного тока / Н. В. Донской, А. Г. Иванов, В. М. Никитин, А. Д. Поздеев. Под ред. А. Д. Поздеева. М.: Энергия, 1975.-224 с.

84. Дискретный регулятор напряжения / К. В. Артамонов, А. И. Борохович, И. Р. Добровинский, И. А. Прошин. В кн.: Магнитно-вентильные преобразователи напряжения и тока. - Томск, 1976. С. 149 - 152.

85. Дмитриев В., Смольская Н. Электрические машины со сверхпроводящими обмотками // Техника и вооружение, 1978. № 12. С. 14-17.

86. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных: Пер. с англ. — М.: Мир, 1973. — 517 с.

87. Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеристики, применение. Пер. с англ. — М.: Энергоатом-издат, 1983.-400 с.

88. Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. — М.: Мир, 1973.517с.

89. Жданов П. С. Вопросы устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1979.-455 с.

90. Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1977. - 280 с.

91. Зимин Е. Н., Яковлев В. И. Автоматическое управление электроприводами.- М.: Высш. школа, 1979. 318 с.

92. Зипнер Л. Я., Скороспешкин А. И. // Вентильные двигатели постоянного и переменного тока. М.: Энергоиздат, 1981.- 136 с., ил.

93. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины: Учебник для вузов — М.: Энергия, 1980. 928 с.: ил.

94. Ивахненко А. Г., Мюллер И. А. Самоорганизация прогнозирующих моделей. — Киев: Техника, 1984. — 350 с.

95. Ивахненко А. Г., Юрачковский Ю. П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. — М.: Радио и связь, 1987. — 120 с.

96. Иващенко Н. И. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М.: Машиностроене, 1978. - 736 с.

97. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984. - 541 с.

98. Исследование тормозных режимов асинхронных двигателей с тиристор-ным коммутатором в цепи статора: Отчет /Пенз. политехи. ин-т.-№ ГР 80051386. Пенза, 1980. - 271 с. - В. В. Марченко, И. А. Прошин, А. Д. Семенов, В. В. Кащеева.

99. Капитонова Ю. В., Летичевский А. А. Математическая теория проектирования вычислительных систем. М.: Наука, 1988. - 294 с.

100. Карпов В. Л., Левченко В. В. Топологический метод формирования систем уравнений каскадно-мостового преобразователя для цифрового динамического моделирования // Электричество, 1975, № 11. С. 48 55.

101. Карташов Р. П., Кулиш Л. К., Чехет Э. М. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. К., Техника, 1979. - 152 с.

102. Кирпичников В. М., Дубровин М. А., Гурьянов Д. И. Логико-цифровое моделирование мостового преобразователя. // В кн.: Силовые полупроводниковые и импульсные электромеханические преобразовательные устройства. Куйбышев, 1976, С. 110 - 113.

103. Ковач К. П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. -Л.: Госэнергоиздат, 1963.- 744с.

104. Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Chip news, 1999, № 1, С. 2 9.

105. Козаченко В., Соловьев А. Новые DSP микроконтроллеры фирмы ANALOG DEVICES ADMC 300/330 для высокопроизводительных систем векторного управления электроприводами переменного тока // Chip news, 1998,№ 5, С. 16-21.

106. Козаченко В. Ф., Грибачев С. А. Новые микроконтроллеры фирмы TEXAS INSTRUMENTS TMS 32х24х для высокопроизводительных встроенных систем управления электроприводами // Chip news, 1998, № 11-12, С. 2-6.

107. Козаченко В. Ф. Микроконтроллеры: Руководство по применению 16 — разрядных микроконтроллеров INTEL MCS-196/296 во встроенных системах управления // М. Эком., 1997, 688 с.

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

109. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин: Учебник для вузов М.: Высш. шк., 1994. - 318 с.

110. Копырин В. С., Ткачук А. А., Лисин В. Р., Пустынных Е. В., Пастухов В. А., Воронова 3. М. Асинхронный частотно-управляемый отраслевой электропривод с эффективным инверторным торможением // Промышленная энергетика, 1999, № 9, С. 28 31.

111. Копытин С. Микроконтроллеры семейства SIEMENS С166 // Chip news, 1999, № 1, С. 39-42.

112. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Наука, 1978. - 832 с.

113. Коршунов Ю. М. Математические основы кибернетики: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Энергоатомиздат, 1987.-496 е.: ил.

114. Котов О. Автоматизированная многофункциональная система управления локомотивом // Современные технологии автоматизации № 4, Москва, 1998.-С. 34-40.

115. Колпаков А. Силовые привода. Компоненты силовых каскадов // Chip news, 1998, № 11 12, С. 59-61.

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

117. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. — М.: Горячая линия Телеком, 2001. - 382 с.

118. Круглов В.В., Дли М.И., Годунов Р.Ю. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети. М.: Физматлит, 2001. - 224 с.

119. Куприянов М., Бычков М. 16 -и 32 разрядные микроконтроллеры фирмы MOTOROLA // Chip news, 1999, № 1, С. 53 - 58.

120. Левинштейн М. Л., Щербачёв О. В. Статическая устойчивость электрических систем. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1994. 264 с.

121. Лисин В. Р., Буторин П. Ф., Бурликов А. В., Бобков В. А., Бобков А. В., Федоров Т. Л. Стабилизация тока серии электролиза алюминия // Промышленная энергетика, 1999, № 9, С. 12 18.

122. Маевский 0. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: Энергия, 1978. - 320 с.

123. Марков В. Ю., Бобков В. А. Преобразовательная техника, поставляемая Российской электротехнической компанией для алюминиевых заводов // Промышленная энергетика, 1999, № 9, С. 32 36.

124. Математическое моделирование и обработка информации в исследованиях на ЭВМ / И. А. Прошин, Д. И. Прошин, Н. Н. Мишина, А. И. Прошин, В. В. Усманов; Под ред. И. А. Прошина. Пенза: ПТИ, 2000. - 422 с.

125. Математические основы теории автоматического регулирования. Т. 1. Учеб. пособие для втузов. / В. А. Иванов, В. С. Медведев, Б. К. Чемоданов, А. С. Ющенко; под ред. Б. К. Чемоданова. М.: Высш. шк., 1977. — 366 с.

126. Математические основы теории автоматического регулирования. Т. 2. Учеб. пособие для втузов. / В. А. Иванов, В. С. Медведев, Б. К. Чемоданов, А. С. Ющенко; под ред. Б. К. Чемоданова. М.: Высш. шк., 1977. - 455 с.

127. Менский Б. М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М.: Машиностроение, 1972. - 248 с.

128. Методы анализа, синтеза и оптимизации нестационарных систем автоматического управления / Пупков К.А., Егупов Н.Д., Коньков В.Г., Милов Л.Т., Трофимов А.И.; Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.-684 с.

129. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т1: Анализ и статистическая динамика систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 748 с.

130. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 736 с.

131. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. ТЗ: Методы современной теории автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. -748 с.

132. Мерфи Дж. Тиристорное управление двигателями переменного тока: Пер. с англ. М.: Энергия, 1979. - 256 с.

133. Мехатроника: Пер. с япон. / Т. Исин, И. Симояма, X. Иноуэ и др. М.: Мир, 1988.-318 с.

134. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. — М.: Мир, 1973. 344 с.

135. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы: Учеб. пособие / В. В. Солодовников, В. Г. Коньков, В. А. Суханов и др.; Под ред. В. В. Солодовникова. М.: Высш. шк., 1991. - 255 с.: ил.

136. Михневич Г. В. Синтез структуры системы автоматического регулирования возбуждения синхронных машин. М.: Высш. шк., 1978. - 222 с.

137. Моделирование асинхронных злектроприводов с тиристорным управлением-/ Л. П. Петров, В. А. Ладензон, Р. Г. Подзолов, А. Б. Яковлев. М.: Энергия, 1977.-200 с.

138. Овис Jl. Г. Ветроэнергетические установки серии LMW. // Электротехника: отраслевой каталог. Хабаровск: Информэлектро, 1993.-4 с.

139. Онищенко Г. Б., Локтева И. Л., Новиков В. И. Методы исследования электромагнитных переходных процессов асинхронных вентильных каскадов // Электричество, 1973, № 3. С. 46-50.

140. Онищенко Г. Б. Асинхронный вентильный каскад. — М.: Энергия, 1967. — 153 с.

141. Онищенко Г. Б. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания. М.: Энергия, 1979. - 200 с.

142. Осин И. Л., Шакарян Ю. Г. Электрические машины: Синхронные машины: Учеб. пособие для вузов по спец. «Электромеханника»/ Под ред. И. П. Ко-пылова. М.: Высш. шк., 1990. - 304 с.

143. Острём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ: Пер. С англ.— М.: Мир, 1987.-480 с. : ил.

144. Панов А. С., Кзнецов А. В., Лисин В. Р., Копырин В. С., Пирумян Г. Н., Зифферман Г. О. Автоматизированная система управления электроприводами декомпозеров глиноземного производства // Промышленная энергетика, 1999, №9, С. 24-27.

145. Патент № 2066913 (Россия). Электромашинный агрегат. / В.А. Обухов. -опубл. в Б.И., 1996, №26.

146. Патент № 2072615 (Россия). Электромашинный агрегат. / В.А. Обухов. -опубл. вБ.И., 1997, №3.150. Патент № 2208511 (ФРГ).

147. Петров И. И., Мейстель А. М. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М.: Энергия, 1966.-264 с.

148. Петров Л. П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей. М.: Энергоиздат, 1981. - 164 с.

149. Петров Л. П., Подзолов А. А. Асинхронный злектропривод с тиристорны-ми коммутаторами. М.: Энергия, 1970. - 128 с.

150. Пешков В. А., Комаров А. В. Ветроэлектрическая станция ВЭС-5-2. // Техническое описание и инструкция по эксплуатации. — Новосибирск, 1996 г. -25 с.

151. Плетнёв Г. П. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций. М.: МЭИ, 1995. - 352 с.

152. Полипас С. Синтез пропорционально дифференциального нечеткого регулятора электропривода // Chip news, 1999, № 1, С. 43 - 45.

153. Постников H. М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин: Учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 1975. - 319с.

154. Прикладная статистика : Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, JI. Д. Мешалкин. -М.: Финансы и статистика, 1983. 417 с.

155. Принципы построения и проектироваггия самонастраивающихся систем управления / Под ред. Б. Н. Петрова. М.: Машиностроение, 1972. - 260 с.

156. Прошин И. А. Управление в вентильно-электромеханических системах. Кн. 1. Управление непосредственными преобразователями электрической энергии. Пенза: ПТИ, 2002. - 333 с.

157. Прошин И. А. Управление в веггтильно-электромехаггических системах. Кн. 2. Математическое моделирование вентильно-электромеханический систем. Пенза: ПТИ, 2003. - 306 с.

158. Прошин И. А. Управлеггие в вентильно-электромеханических системах. Кн. 3. Синтез управляемых вентильно-электромеханический систем. — Пенза: ПТИ, 2003.-320 с.

159. Прошин И. А. Две концепции в моделировании непосредственных преобразователей параметров электрической энергии // Новые технологии и системы обработки информации и управления. Пенза: ПГУ, 1999, вып. 5. С. 21-26.

160. Прошин И. А. Основные положения теории управляемых вентильно -электромеханических систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Мехатроника. Структуры, технологии, надёжность. Пенза: ПГУ, 2000, вып. 6. С. 42 - 47.

161. Прошин И. А. Управление непосредственными преобразователями параметров электрической энергии с однократным преобразованием частоты. // Мехатроника. Структуры, технологии, надёжность. Пенза: ПГУ, 2000, вып. 6. С. 22-27.

162. Прошин И. А. Принцип причинности в математическом описании систем управления в пространстве состояний// Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2001. С. 17 - 23.

163. Прошин И. А. Математическое описание систем управления в нормальной форме пространства состояний. // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2001. С. 27 - 34.

164. Прошин И.А., Сашкин В.П., Хрусталёв И.К., Семёнов А.Д Импульсное регулирование частоты вращения в электроприводе переменного тока // Материалы 2-й НТК изд. ПВАИУ, 1978. С. 25 26.

165. Прошин И. А., Сашкин В. П., Родионов Н. А. Тиристорный регулятор частоты вращения ротора двигателя переменного тока // Организация производства и прогрессивная технология. М.: ЦНИЛОТ, 1978, № 1(83). С. 36 -37.

166. Прошин И. А., Сашкин В. П., Частотное пороговое устройство // Организация производства и прогрессивная технология. М.: ЦНИЛОТ, 1978, №3(85). С. 39-41.

167. Прошин И. А., Сашкин В. П., Хрусталёв И. К. К вопросу анализа квазиу-становившихся процессов в системе "НПЧ-АД" // В кн.: Тез. научно-техн. конф.: Автоматизация технологических процессов и промышленных установок. Пермь, 1978 С. 86 - 87.

168. Прошин И. А. Методика расчета электропривода с простейшими НПЧ // В кн. Автоматизация технологических процессов и промышленных установок: Тез. докл. Пермь, 1979. С. 125- 126.

169. Прошин И. А. О некоторых особенностях расчета гармонического состава выходного напряжения простейших НПЧ // В кн.: Вопросы электроснабжения и электропривода. Калинин, 1979. С. 122 - 130.

170. Прошин И. А., Сашкин В. П. Сигнализатор предельных значений угловой скорости // Организация производства и прогрессивная технология. — М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1979, № 2(96). С. 36 37.

171. Прошин И. А., Дискретный частотный компаратор // Организация производства и прогрессивная технология. М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1979, №8(102).

172. Прошин И. А., Пурдес А. В., Щуров Ю. П. Система управления вибростендом по силе и ускорению // Всесоюзная НТК "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления -Пенза, 1986.

173. Прошин И. А., Мещеряков А. С. Двухдвигательный электропривод роли-коопор // Техника машиностроения, 1996, № 2. С. 63 64.

174. Прошин И. А., Мещеряков А. С. Микропроцессорная система контроля и * регулирования температуры // Информатика машиностроение, 1996, № 2.1. С. 59-60.

175. Прошин И. А., Мещеряков А. С., Прошин Д. И Система цифрового управления акустической установки // Машиностроитель, 1996, № 4. С. 10-11.

176. Прошин И. А., Мещеряков А. С., Прошин Д. И Система управления электродинамическим вибростендом // Машиностроитель, 1996, № 9. С. 11.

177. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. Асинхронный электропривод с тиристорным коммутатором в цепях статора // Машиностроитель, 1996, № U.C. 53.

178. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. Механические характеристики асинхронного электропривода с тиристорным коммутатором в цепях статора//Машиностроитель, 1996, № 12. С. 14-15.

179. Прошин И. А. Мещеряков А. С., Прошин Д. И., Обухов В.А. Микропроцессорная система управления валогенераторной установки // Машиностроитель, 1997, № 1. С. 14 -15.

180. Прошин И. А., Прошин Д. И., Мещеряков А. С. К вопросу выбора математических моделей при обработке экспериментальных данных // Информатика машиностроение. - Москва, 1997. С. 44 - 48.

181. Прошин И. А, Прошин А. И., Мещеряков А. С. Математическая модель асинхронного двигателя с непосредственным преобразователем энергии в цепях статора // Наука производству, 1998, № 4. С. 13-15.

182. Прошин И. А., Прошин А. И., Обухов В. А., Мещеряков А. С. Математическая модель валогенераторной установки // Наука производству, 1998, № 12. С. 56-58.

183. Прошин И. А., Прошин А. И., Мещеряков А. С. Математическая модель электродинамического вибростенда // Наука производству, 1998, № 12. С. 59-61.

184. Прошин И. А, Прошин А. И., Прошин Д. И. Моделирование системы управления электромашинным агрегатом с двигательной униполярной вставкой // Аналитические методы анализа и синтеза регуляторов: Межвузовский научный сборник. Саратов, 1998, С. 226 - 238.

185. Прошин И. А, Прошин Д. И., Прошин А. И. К вопросу управления технологическими режимами электроосаждения // Аналитические методы анализа и синтеза регуляторов: Межвузовский научный сборник. Саратов, 1998, С. 239-248.

186. Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник трудов по материалам научно-технической конференции. — Пенза, 1999, С 74-79.

187. Прошин И. А., Прошин А. И., Усманов В. В. Синтез нелинейных регуляторов на основе нечеткой логики // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник трудов по материалам научно-технической конференции.-Пенза, 1999, С. 148.

188. Прошин А. И., Прошин И. А., Усманов В. В. Оценка статической устойчивости валогенераторной установки // Методы и средства управления технологическими процессами: Сборник трудов третьей международной научной конференции. Саранск, 1999, С. 254 -255.

189. Прошин Д. И., Прошин И. А., Мишина Н. Н., Усманов В. В. Система автоматизированной обработки информации // Методы и средства управления технологическими процессами: Сборник трудов третьей международной научной конференции Саранск, 1999, С. 259-261.

190. Прошин И.А., Прошин Д.И., Усманов В.В. Концептуальный подход к построению стохастических математических моделей // Математические методы в технике и технологиях : Сборник трудов 12-ой международной научной конференции В. Новгород, 1999. С. 163 - 167.

191. Прошин И.А. Теоретические основы моделирования управляемых вен-тильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Информационные технологии в проектировании и производстве, 2000, № 4. 65 70.

192. Прошин И. А., Прошин Д. И., Прошин А. И., Мишина Н. Н., Усманов В. В. Система автоматизированной обработки информации // Надёжность и ка-,чество 2000: Труды международного симпозиума. — Пенза, 2000. С. 87 -88.

193. Прошин И. Л. Синтез управляющих воздействий систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Надёжность и качество 2000: Труды международного симпозиума. Пенза, 2000. С. 213.

194. Прошин И. А. Теория вентильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями параметров электрической энергии // Надёжность и качество 2000: Труды международного симпозиума. Пенза, 2000. С. 213-214.

195. Прошин И. А. Непосредственный преобразователь электрической энергии как элемент системы управления // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2000.-С. 22 - 26.

196. Прошин И. А. Управление фазой входного тока непосредственных преобразователей электрической энергии // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2000. С. 45 - 50.

197. Прошин И. А. Особенности нечетких алгоритмов в управлении вентильно-электромеханическими системами // Проблемы технического управления в региональной энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2000. С. 146- 149.

198. Прошин И. А. Переключающая функция фазы в управлении выходными координатами непосредственных преобразователей электрической энергии // Надёжность и качество 2001: Труды международного симпозиума. -Пенза, 2001. С. 376-377.

199. Прошин И. А. Синтез управляемых вентильно-электромеханических систем с непосредственными преобразователями электрической энергии // Надёжность и качество 2001: Труды международного симпозиума. — Пенза, 2001. С. 377-379.

200. Прошин И. А. Структура обобщённой вентильно-электромеханической системы. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 10-13.

201. Прошин И. А. Векторное управление вентильным преобразователем. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 13 — 22.

202. Прошин И. А. Управление вентильным преобразователем со звеном постоянного тока. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 22-26.

203. Прошин И. А. Применение управляемых систем с непосредственными преобразователями электрической энергии. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 29 - 36.

204. Прошин И. А. Синтез управляющих воздействий непосредственных преобразователей электрической энергии. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 37 - 47.

205. Прошин И. А. Синтез вентильно-электромеханических систем с векторным управлением. // Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 212-220.

206. Прошин И. А., Усманов В. В. Принцип причинности в математических моделях пространства состояний.// Проблемы технического управления в энергетике: Сборник статей по материалам научно-технической конференции. Пенза, 2003. С. 226 - 231.

207. Прошин И. А., Прошин А. И., Прошин Д. И., Усманов В. В. Математическое моделирование технологических объектов управления: Учебное пособие / Под ред. И. А. Прошина. Пенза: ПТИ, 1999. - 123 с.

208. Пугачев В. С., Казаков И. Е., Евланов Л. Г. Основы статистической теории автоматизированных систем. М.: Машиностроение, 1974. - 400 с.

209. Пупков К.А., Егупов Н.Д., Трофимов А.И. Статистические методы анализа, синтеза и оптимизации нестационарных систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. -562 с.

210. Пупков К.А., Фалдин Н.В., Егупов Н.Д. Методы синтеза оптимальных систем автоматического управления. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.-512 с.

211. Разработка и внедрение автоматизированной системы управления акустической установки АГ-3: Отчет/ Пенз. политехи, ин-т. № ГР 01.85.0066499.- Пенза, 1987. С. Н. Виноградов, И. А. Прошин, А. В. Пурдес, Н. А. Макарова.

212. Разработка станции управления пневмомеханической прядильной машиной БД 200-М69 Отчет: /Пенз. политехи, ин-т. № ГР 77068102. -Пенза, 1979. - 52 с. - В. В. Марченко, И. А. Прошин. В. П. Сашкин .

213. Разработка привода ленточных машин с устройством ступенчатого плавного пуска и торможения: Отчет / НПО Пензтекмаш. № ГР 79008117. -Пенза, 1980. - 38 с. - И.А. Прошин, Н.А. Ежов.

214. Растригин А. А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974. — 632 с.

215. Ровинский П. А., Тикан В. А. Вентильные преобразователи частоты без звена постоянного тока. М.: Наука, 1965. - 75 с.

216. Radim Visinka, Leos Chalupa, Ivan Skalka Системы управления электродвигателями на микроконтроллерах фирмы MOTOROLA // Chip news, 1999, № 1,С. 10-16.

217. Ротач В. Я. Расчет систем автоматического управления методом многомерного сканирования // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международной научной конференции. М.: Издательство МЭИ, 2000. С. 52 - 57.

218. Рудаков В. В., Столяров И. М., Дартау В. А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. JI.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987.- 136 с.

219. Рутманис Л. А., Дрейманис Я. П., Аржаник 0. И. Способы управления преобразователями частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией. Рига: Зинатне, 1976. - 159 с.

220. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1993.-320.

221. Сабинин Ю.А., Грузов В.Л. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,' 1985. — 128 с.

222. Сандлср A.C., Сарбатов P.C. Электроприводы с полупроводниковым управлением. M.-JL: Энергия, 1966. - 143 с.

223. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. - 328 с.

224. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. — М.: Мир, 1980. 456 с.

225. Сигеру Омату, Марзуки Халид, Рубия Юсоф. Нейроуправление и его приложения. Кн. 2; Пер. с англ. Н.В. Батина / Под ред. А.И. Галушкина, В.А. Птичкина. М.: ИПРЖР, 2000. - 272 с.

226. Сильвестров А. Н., Чинаев П. И. Идентификация и оптимизация автоматических систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. -200 с.

227. Сильное регулирование возбуждения. / В. А. Веников, Г. Р. Герценберг., С. А. Совалов и др. М.; Л.: Госэнергоиздат,1963. - 152 с.

228. Сиротин А. А. Автоматическое управление электроприводами. М.: Энергия, 1969.-560 с.

229. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. Пособие для техн. Вузов. В 9 кн. Кн. 5. Автоматизация функционального проектирования. / П.К Кузьмик., В.Б. Маничев. Под ред. И.П. Норенкова. М.: Высш. шк., 1988 г.-141 е.: ил.

230. Системы подчинённого регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О. В. Слежановский, Л. X. Дацков-ский, И. С. Кузнецов и др. М. : Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

231. Следящие приводы Под ред. Б. К. Чемоданова. М.: Энергия, 1976. - 480 с. т. 1.

232. Современные методы идентификации систем / Под ред. П. Эйкхофа. Пер. с англ. — М.: Мир, 1983. — 440 с.

233. Соколова Е. М., Копырина Н. В. Линейные асинхронные двигатели для механизмов металлургического производства // Промышленная энергетика, 1999, №9, С. 43-44.

234. Соловьев А., Веселов М. Семейство DSP микроконтроллеров фирмы ANALOG DEVICES для встроенных систем управления двигателями // Chip news, 1999, № 1,С. 17-23.

235. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев A.B. Теория автоматического управления техническими системами. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.-492 с.

236. Специальные электрические машины: (Источники и преобразователи энергии) Учеб. пособие для вузов / А.И. Бертинов, Д.А. Бут, С.Р. Мизюрин и др.; Под ред. А.И. Бертинова. М.: Энергоиздат, 1982. - 552 с.

237. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинянского М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

238. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В. И. Крупо-вича, Ю. Г. Барыбина, М. JI. Самовера. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Энергоиздат, 1982.-416 с.: ил.

239. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. М.: Энергия, 1977. - 256 с.

240. Справочник по теории автоматического управления / А. Г. Александров, В. М. Артемьев, В. Н. Афанасьев и др., под ред. А. А. Красовского. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит, 1987. 712 с.

241. Справочник проектировщика АСУ ТП. / Г. JI. Смилянский, JI. 3. Амлин-ский, В. Я. Баранов и др.; Под ред. Г. JI. Смилянского. — М.: Машиностроение, 1983. 527 с.: ил.

242. Структуры систем управления автоматизированным электроприводом / Под ред. А. Г. Галкина. Минск: Наука и техника. 1978. - 368 с.

243. Структуры систем управления автоматизированным электроприводом / О. П. Ильин, В. И. Панасюк, Ю. Н. Петренко, В. П. Беляев. Мн.: Наука и техника, 1978.-368 с.

244. Сю Д. Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение. М.: Машиностроение, 1972. - 544 с.

245. Такеути Т. Теория и применение вентильных цепей для регулирования двигателей: Пер. с англ. JI.: Энергия, 1973. - 249с.

246. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов / М. Г. Чиликин, В. И. Ключев, А. С. Сандлер.-М.: Энергия, 1979.-616 с.

247. Теория автоматического управления: В двух частях. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления. / Под ред. А. А. Воронова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 367 с.

248. Теория автоматического управления: В двух частях. Ч. 2. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. / Под ред. А. А. Воронова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. — 504 с.

249. Тиристорные преобразователи в электроприводе / А. Я. Бернштейн, Ю. М. Гусяцкий, А. В. Кудрявцев, P.C. Сарбатов. М.: Энергия, 1980. - 327 с.

250. Топчеев Ю. И., Потёмкин В. Г., Иващенко В. Г. Системы стабилизации. -М.: Машиностроение, 1974. 248 с.

251. Треногин В.А. Функциональный анализ: Учеб. пособие: Для вузов. — 2-е изд., испр. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1993. - 440 с.

252. Трофимов А.И., Егупов Н.Д., Дмитриев А.Н. Методы теории автоматического регулирования, ориентированные на применение ЭВМ. М.: Энергоатом издат, 1997. - 654 с.

253. Трофимов А.И., Егупов Н.Д., Слекеничс Я.В. Принципы построения автоматических регуляторов тедлоэнергетических процессов АЭС. М.: Энер-гоатомиздат, 1997.-340 с.

254. Ту Ю. Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления. — М.: Машиностроение, 1964. 704 с.

255. Турчак J1. И. Основы численных методов: Учеб. пособие. — М.: Наука, гл. ред. физ-мат лит., 1987. 320 с.

256. Управление вентильными электроприводами постоянного тока / Е. Д. Лебедев, В. Е. Неймарк, М. Я. Пистрак, О. В. Слежановский. М.: Энергия, 1970.- 197 с.

257. Усенко В. В. Модель быстрого фази котроллера // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международной научной конференции. М.: Издательство МЭИ, 2000. С. 68 - 73.

258. Усенко В. В., Хампель Р. Реализация принципа Понтрягина нечетким методом // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международной научной конференции. М.: Издательство МЭИ, 2000. С. 78-83.

259. Усманов В. В. Автоматизированная обработка экспериментальной информации с использованием методов дисперсионного и корреляционно perрессионного анализа: Учебное пособие / Под ред. И.А. Прошина. Пенза: ПТИ, 1999.- 104 с.

260. Фираго Б. Н., Готовский Б. С., Лисс 3. А. Тиристорные циклоконверторы. -Минск: Наука и техника, 1973. 296 с.

261. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1. М.: Наука, 1966. -656 с.

262. Хожаинов А. И., Кузнецов С. Е., Андреев В. И. Переходные процессы работы униполярного двигателя с ферромагнитным ротором, полностью погруженным в жидкий металл. // Изв. Ан СССР. Энергетика и транспорт, 1974. №3.-С. 171-176.

263. Хофер Э., Лундеррштедт Р. Численные методы оптимизации. М.: Машиностроение, 1981.- 192 с.

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

265. Чучапов В. Новый микроконтроллер серии С166 для управления электроприводами // Chip news, 1999, № 1, С. 47 52.

266. Шахтарин Б.И. Оптимальная фильтрация и прогнозирование случайных процессов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991. - 210 с.

267. Шахтарин Б.И. Случайные процессы в радиотехнике: Цикл лекций. М.: Радио и связь, 2000. - 584 с.

268. Шахтарин Б.И. Квазигармонический метод и его применение к анализу нелинейных фазовых систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 210 с.

269. Шахтарин Б.И. Анализ кусочно-линейных систем с фазовым регулированием.-М.: Машиностроение, 1991.-210 с.

270. Шахтарин Б.И., Шелухин О.И. Отработка негауссовских случайных процессов с применением ПЭВМ. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992. -178 с.

271. Шубенко В. А., Браславский И. Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия, 1972. - 200 с.

272. Шубенко В. А., Браславский И. Я., Шрейнер Р. Т. Асинхронный электропривод с тиристорным управлением. М.: Энергия, 1967. - 96 с.

273. Электрические системы: Электрические расчёты, программирование и оптимизация режимов / В. А. Веников, В. И. Горушкин, И. М. Маркович и др.; Под ред. В. А. Веникова. М.: Высш. школа, 1973.-320 с.

274. Электрические системы: Управление переходными режимами электроэнергетических систем / В. А. Веников, Э. Н. Зуев, М. Г. Портной и др.; Под ред. В. А. Веникова. М.: Высш. школа, 1982. 247 с.

275. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе/ M. М. Соколов, JI. М. Петров, JI. Б.Масандилов, В. JI. Ладензон. М.: Энергия, 1967.-200с.

276. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления : Пер. с англ. — М.: Мир, 1979.-464 с.

277. Юрганов А. А., Кожевников В. А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996.- 138 с.

278. Юревич Е. И. Теория автоматического управления. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. / Изд 2-е, перераб. и доп., Л.: Энергия, 1975. -416с.

279. Altrock С. Fuzzy Logic. Band 1 bis 3. Oldenburg Verlag. 1993.

280. Arakeljan E., Panko M., Usenko V. Comperative Analysis of Classical and Fuzzy PID Algorithms. \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 68-73.

281. Bkfschke F/ Das Prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur Transvector-Regelung von Drehfeldmaschienen. Siemens- Zeitschrift, 1971, Bd. 45, H. 10, S/ 761 -764.

282. Castellani Roberto. Matching asynchronous generators to small windmills. -Folkecenter for RE(FC) (Дания), 1992. 35 с.

283. Czogala E, Leski J. On Destructive Fuzzy Logic Controllers. \\ In: Proc. 5-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1997 p. 8-12.

284. Czogala E, Henzel N., Leski J. The Equality of Inference Results Using Fuzzy Implication and Conjunctive Interpretation of the IF-THEN Rulers under De-fuzzification. \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 1-6.

285. Gipe Paul. Wind energy comes of age. John Wiley & Sons inc. (CUIA), 1995. -536 c.

286. Gipe Paul. Wind power for home & business. Renewable energy for the 1990s and beyond. Chelsea green publishing company (CUIA), 1993.-414 c.

287. Hallang. W. A., Colnaric M., Vorgin P. Safety Lisensable Inference Controller \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 18-23.

288. Hampel R., Keil A. DynStar mit Fuzzy-Shell. HTWS Zittau / Görlitz / IPM. Dokumentation.

289. Hampel R., Chaker N. Structure Analysis for Fuzzy-Controller.W In : Proc. Conference on Fuzzy Logic in Engineering and Natural Sciences, Zittau, Germany 1996 p. 83-90.

290. Hampel R., Chaker N. Cascading of Multi-Dimensional Fuzzy Controllers. \\ In: Proc. 5-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1997 p. 17-31.

291. Hampel R., Chaker N. Minimizing the number of variable parameters for optimizing the Fuzzy Controller. \\ Fuzzy Sets and System 100, 1998 p. 131-142.

292. Hampel R., Chaker N., Gierth L. Adaptive Damflurbinenregelung mit Fuzzy Logik zur Beherrschung von Lastabwurfen in Htizkraftwerken. \\ apt 2 , 1998, p. 42-49.

293. Hampel R., Chaker N., Stegeman H. High Speed Matrix Controller for Safety Related Application. \\ Proc. Mendel 99, Brno 1999, p. 243-248.

294. Hampel R., Keil A., Gierth L. Fuzzy Speed Control. \\ atp 3 1999 p. 37-42.

295. Hampel R., Chaker N. Application of Fuzzy Logic in Control and Limitation System Using Industrial Hardware. \\ In: Proc. Mendel 97, Brno 1997, p. 291298.

296. Kuccera T. Hierarchical Fuzzy Controllers (Conventional PID Controllers FLC).// In.: Proc. Conference on Fuzzy Logic in Engineering and Natural Sciences, Zittau, Germany 1996 p. 80-82.

297. Mailfert Alain J. Superconducting homopolar machines // Conf/ Magnet Tech-nol. (MT-5). Roma. 1975. Frascati. 1975. P. 439-446. Discuss. 446.

298. Meiritz A., Schildt G.H. Model of an adaptive fuzzy controller with explicit transfer funktion, Proceeding of Fuzzy 96, 1996, Zittau, Germany, p. 58 66.

299. Pacyna K., Pieczynski A. Influence of Changes of Membership Function on PID Fuzzy Logic Control \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 80-85.

300. Pieczynski A., Kastner W., Hampel R. Fuzzy Modeling of Multidimensional Non-Linear Process-Design and Analysis of Structures \\ In: Proc. 7-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1999 p. 85-101.

301. Pivonka P., Brijl M. Ust of PID Controllers in Fuzzy Control of coat power plants. \\ In: Proc. Conference on Fuzzy Logic in Engineering and Natural Sciences, Zittau, Germany 1996 p. 441-448.

302. Pivonka P., Sidlo M. Fuzzy PI+PD Controller with a Normalised Universe with Exact Solution for Setting of Parameters \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 62-67.

303. Rotach V. On Connection Between Traditional and Fuzzy PID Regulators. \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 86-90.

304. Spera David A. Wind turbine technology: Fundamental concepts of wind turbine engineering. ASME press (CLUA), 1994. - 638 c.

305. Steinkogler A., Koch J. Genetic Programming Designs Hierarchie Fuzzy Logic Controller.W In: Proc. Conference on Fuzzy Logic in Engineering and Natural Sciences, Zittau, Germany 1996 p. 150-159.

306. Traeger D. Einfuhrung in die Fuzzy-Logic. B.G. Teubner-Verlag. Stut-tgard, 1994.

307. Traichel A., Kastner W., Hampel R. Fuzzy Modeling of Dynamic Non-Linear Processes-Applied for Water Level Measurement. \\ In: Proc. 7-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1999 p. 119-134.

308. Trzynadlowsky A. M., Kirlin R. L., Legovski S. F. Space vector PWM technique with minimum switching losses and a variable pulse rate, IEEE Transaction on industrial Electronics, vol. 44, no 2, pp. 173- 181, 1997.

309. Vaughn Nelson. Wind energy and wind turbines. Alternative energy Institute West Texas A&M University (США), 1996. - 158 с.

310. Vilsboll Niels, Kunwald Peter. Final report on development and building of DANmark 36, 525 kW windturbine situated at Hanstholm. Folkecenter for RE (FC) (Дания), 1993.- 150 с.

311. Vorgin P., Hailang. W. A. Approximation of Conventional Controllers by Fuzzy Controllers with Equal Discribing Functions \\ In: Proc. 5-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1997 p. 51-65.

312. Wagenknecht M., Chaker N. Towards the Algorithmic Cascading of Fuzzy Rules \\ In: Proc. 6-th Zittau Fuzzy Colloquium, Zittau, Germany 1998 p. 5661.