Дослідження електроприводу з нелінійними обмеженнями фізичних змінних

Abstract

Мета. Метою дослідження є підвищення динамічних показників та надійності електроприводу постійного струму в умовах дії значних збурень і змін навантаження шляхом розробки та аналізу системи модального керування з нелінійними обмеженнями фізичних змінних, зокрема струму та швидкості. ка. Дослідження виконано з використанням методів теорії автоматичного керування, модального синтезу регуляторів, аналізу лінійних і нелінійних електромеханічних систем, а також методів математичного та імітаційного моделювання. Для аналізу динамічних процесів електроприводу застосовано структурне моделювання та чисельне розв’язання диференціальних рівнянь у програмному середовищі MATLAB. Оцінювання якості керування здійснювалося за показниками перехідних процесів струму якірного кола та швидкості обертання валу електродвигуна при пуску та стрибкоподібній зміні навантаження. Результати. Розроблено структурну схему системи модального керування електроприводом постійного струму з нелінійними зворотними зв’язками по струму та швидкості. Показано, що застосування нелінійних відсічок забезпечує формування змінної жорсткості електромеханічної характеристики залежно від режиму роботи. За результатами моделювання встановлено, що струм якірного кола ефективно обмежується до заданого допустимого рівня як у режимі пуску, так і при різкій зміні навантаження, при цьому перехідні процеси мають аперіодичний характер і відсутнє перерегулювання швидкості. Наукова новизна. Запропоновано поєднання методу модального керування з нелінійними обмеженнями фізичних змінних, що дозволяє одночасно забезпечити високі динамічні показники в робочій зоні та ефективний захист електроприводу від струмових і динамічних перевантажень у перехідних режимах. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та модернізації систем автоматичного керування електроприводами постійного струму, що працюють в умовах змінних і ударних навантажень, а також у навчальному процесі при підготовці фахівців з електромеханіки та автоматизації.