Управление асинхронным электроприводом на основе прогнозирования его состояния

Евгений Константинович Ещин

doi:10.17213/0136-3360-2021-3-45-52

Авторы

Евгений Константинович Ещин Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-3-45-52

Ключевые слова:

электропривод, асинхронный электродвигатель, управление состоянием электродвигателя, электромагнитный момент, потокосцепление ротора, управление электроприводом на основе предсказания

Аннотация

Рассмотрены варианты построения систем управления с запаздывающим аргументом для задачи позиционирования асинхронным электродвигателем (АД) и задачи энергосберегающего управления АД. Рассмотрены варианты управления асинхронным электроприводом с АД на основе прогнозирования его состояния. Аналитическая конструкция предсказателя (АКП) представляет собой алгоритм управления асинхронным электродвигателем, построенный на основе математической теории оптимального управления (принцип максимума Л.С. Понтрягина). Алгоритм управления (АКП) обеспечивает достижение минимального значения целевого функционала, который (функционал) в отличие от структуры классической системы прогнозного управления (Model Predictive Control - MPC) явно не входит в состав АКП. Приведены расчеты движений электропривода с АД в режимах управления состоянием с учетом запаздываний по каналам оценки его состояния и управления, а также при использовании предсказателей. Установлена эффективность введения предсказателей для повышения устойчивости и качества управления электроприводом с АД.

Биография автора

Евгений Константинович Ещин, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

д-р техн. наук, профессор Кузбасского государственного технического университета им. Т.Ф. Горбачева.

Библиографические ссылки

Мышкис А.Д. Общая теория дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом // УМН. 1949. Т. 4, вып. 5(33). С. 99 - 141.

Рубин Б.И., Хейнман Ю.Г. Основы авиационной автоматики. Л.: ЛИИ ГВФ, 1940. 408 с.

Харатишвили Г.Л. Принцип максимума в теории оптимальных процессов с запаздыванием // Докл. АН СССР. 1961. Т. 136, № 1. C. 39 - 42.

Соаlеs J.F., Nоton A.R.М. An On-Off Servo Mechanism with Predicted Change-Over. IEE, pt. B. vol. 103, no. 10, July. 1956.

Chestnut H., Sollecito W.E., Troutman P.H. ""Predictive-control system application," in Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part II: Applications and Industry, vol. 80, no. 3, pp. 128-139, July 1961, DOI: 10.1109/TAI.1961.6371731.

Гулько Ф.Б., Коган Б.Я. Метод оптимального управления с прогнозированием // Доклад, представленный на Второй международный конгресс ИФАК. г. Базель. Швейцария. (27 августа - 4 сентября 1963 г.) М., 1963. 18 с.

Метод прогнозирования при помощи быстродействующих аналоговых вычислительных машин и его применения / Ф.Б. Гулько, Б.Я. Коган, А.Я. Лернер, Н.Н. Михайлов, Ж.А. Новосельцева // Автоматика и телемеханика. 1964. Т. 25, вып. 6. С. 896 - 908.

Smith O.J.M. Closer control of loops with dead time, Chemical Engineering Progress, Vol. 53, 1957, pp. 217 - 219.

Оttо J.М. Smith. Feedback Control Systems. McGrow-Hill Book Company, Inc. New York, Toronto, London. 1958. 847 p.

Красовский Н.Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968. 476 с.

Янушевский Р.Т. Управление объектами с запаздыванием. М.: Наука, 1978. 416 с.

James B. Rawlings. Model Predictive Control: Theory, Computation, and Design / James B. Rawlings, David Q. Mayne, Moritz M. Diehl // Copyright © 2020 by Nob Hill Publishing, LLC. Santa Barbara, California. 770 p.

Fengxiang Wang. Model Predictive Control for Electrical Drive Systems-An Overview / Fengxiang Wang, Jose Rodriguez, Xuezhu Mei, Ralph Kennel // Ces Transactions On Electrical Machines And Systems, vol. 1, no. 3, September 2017. pp. 219 - 230.

Fengxiang Wang, Haotian Xie, Qing Chen, S. Alireza Davari, José Rodríguez, Ralph Kennel // IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, vol. 35, no. 2, FEBRUARY 2020. pp. 1779 - 1787.

Advanced Control Strategies of Induction Machine: Field Oriented Control, Direct Torque Control and Model Predictive Control / Fengxiang Wang, Zhenbin Zhang, Xuezhu Mei, José Rodríguez and Ralph Kennel // Energies 2018, 11(1), 120; https://DOI.ORG/10.3390/en11010120

Steven A. Frank. Control Theory Tutorial. Basic Concepts Illustrated by Software Examples // Springer Briefs in Applied Sciences and Technology (eBook 2018), https://DOI.ORG/10.1007/978-3-319-91707-8

Aidan O`Dwyer., Ringwood John. A classification of techniques for the compensation of time delayed processes. Part 1: Parameter optimised controllers // Parameter optimised controllers. Proceedings of the 3rd IMACS/IEEE International Multiconference on Circuits, Systems, Communications and Computers, Athens, Greece, July, 1999 [ in Modern Applied Mathematical Techniques in Circuits, Systems and Control, World Scientific and Engineering Society Press, ISBN: 960-8052-05-X, pp. 176 - 186].

Utkal Mehta, Ibrahim Kaya. Smith predictor with sliding mode control for processes with large dead times / Journal of Electrical Engineering, vol 68 (2017), no 6, pp. 463-469.

Mohammadzaheri M., Tafreshi R. An Enhanced Smith Predictor Based Control System Using Feedback feed forward Structure for Time delay Processes // The Journal of Engineering Research (TJER) Vol. 14. no. 2(2017), pp. 156-165.

Бураков М.В., Шишлаков В.Ф. Модифицированный предиктор СМИТА для объекта с переменной задержкой // Тр. СПИИРАН. 2017. Вып. 51. С. 60 - 77.

Адаптивное управление в условиях запаздывания, неполной информации о параметрах и переменных состояния системы: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.13.01. СПб., 2015.

Математическая теория оптимальных процессов / Л.С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, З.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Ми-щенко // М.: Физматгиз, 1961. 393 c.

Ещин Е.К. Энергосберегающее управление состоянием асинхронного электродвигателя // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. Т. 61, № 3. С. 31 - 36. DOI: 10.17213/ 0136-3360-2018-3-31-36.

Кротов В.Ф., Гурман В.И. Методы и задачи оптимального управления. М.: Наука, 1973. 448 с.

Ещин Е.К. Задача позиционирования в асинхронном электроприводе // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 2-3. С. 17 - 23. DOI:10.17213/0136-3360-2020-2-3-17-23.