STUDY OF SLIDING MODE CONTROL SYSTEM, SYNTHESIZED BY THE N-i SWITCHING METHOD, FOR ELECTRIC DRIVE WITH INERTIAL POWER CONVERTER

Autor: O. V. Sadovoy, A. L. Derets
Jazyk: ruština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Electronic speed control
Computer science
N-i switching method
relay-modal controller
speed control
speed optimization
General Medicine
метод N-i переключений
релейно-модальный регулятор
регулирование скорости электропривода
оптимизация по быстродействию
DC motor
Sliding mode control
Electric Power Industry
Electrical Engineering and Electromechanics
метод N-i перемикань
релейно-модальний регулятор
регулювання швидкості електропривода
оптимізація за швидкодією
Електроенергетика
електротехніка та електромеханіка
Control theory
Cascade
Control system
Integrator
Full state feedback
Электроэнергетика
электротехника и электромеханика
Transient (oscillation)
УДК 62-83
UDC 62-83
Zdroj: Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки); Том 2, № 33 (2018): collection; 49-54
Collection of scholarly papers of Dniprovsk State Technical University (Technical Sciences); Том 2, № 33 (2018): ; 49-54
ISSN: 2519-2884
2617-8389
Popis: Electric drives are characterized by the restriction of intermediate coordinates in transient modes. Such restrictions are implemented by a system with cascade controllers. The N-i switching method, which has a relatively simple mathematical apparatus, provides optimization for the speed of cascade sliding mode control systems. At the same time, the N-i switching method makes it possible to justify such pole placement of relay-modal control systems, which ensures a minimum deviation of their transition trajectories from the optimal ones in terms of speed. In this paper, a comparative study of typical dynamic regimes of sliding mode control systems with optimal and modal settings, synthesized on a single methodological basis, is performed. In this case, as an ideal control object, a cascade of integrators was considered, and electric drive with the power part, built according to the scheme thyristor converter - a DC motor, was used as the real control object. The study revealed the deviation of the transitional trajectory of the system from the calculated one due to the influence of internal feedbacks of the control object. The advantage of modal regulators over the optimal ones was also confirmed. Modal settings of the sliding mode control system provide an aperiodic nature of the final stages of transient without increasing the total duration of the process and less oscillation in the modes of compensation of disturbances compared with the optimal settings. This conclusion extends both to a system with ideal, and with real dynamic objects. The results obtained in the work are supported by specific numerical examples. Due to the simplicity of the computational procedures, the N-i switching method provides real-time adaptation of the control system settings to the shape of the optimal transient trajectory. The results of the research open the prospect of integrating modal settings into adaptive algorithms for the synthesis of cascade sliding mode control systems based on the N-i switching method.
Электроприводам характерно ограничение промежуточных координат в переходных режимах. Такие ограничения реализуются системой с каскадным включением регуляторов. Метод N-i переключений, имеющий сравнительно простой математический аппарат, обеспечивает оптимизацию по быстродействию релейных систем подчинённого регулирования. Вместе с тем, метод N-i переключений позволяет обосновать такое распределение корней релейно-модальных систем, которое обеспечивает минимальное отклонение их переходных траекторий от оптимальных по быстродействию. В данной работе выполнено сравнительное исследование типовых динамических режимов релейных систем управления с оптимальными и модальными настройками, синтезированными на единой методологической основе. При этом в качестве идеального объекта управления рассматривался каскад интеграторов, а в качестве реального использовался электропривод с силовой частью, построенной по схеме тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока. Исследование выявило отклонение переходной траектории системы от расчётной вследствие влияния внутренних обратных связей объекта управления. Также было подтверждено преимущество модальных регуляторов перед оптимальными. Модальные настройки релейной системы регулирования скорости обеспечивают апериодический характер завершающих этапов переходных процессов без увеличения их суммарной длительности по сравнению оптимальными настройками. Этот вывод распространяется как на систему с идеальным, так и с реальным динамическими объектами. Полученные в работе результаты подкреплены конкретными числовыми примерами. Благодаря простоте вычислительных процедур метод N-i переключений обеспечивает адаптацию в реальном времени настроек системы к изменению формы оптимальной переходной траектории. Результаты исследования открывают перспективу интеграции модальных настроек в адаптивные алгоритмы синтеза каскадно-подчинённых релейных систем, основанные на методе N-i переключений.
Електроприводам характерне обмеження проміжних координат у перехідних режимах. Такі обмеження реалізуються системою з каскадним увімкненням регуляторів. Метод N-i перемикань, що має порівняно простий математичний апарат, забезпечує оптимізацію за швидкодією релейних систем підпорядкованого регулювання. Разом з тим, метод N-i перемикань дозволяє обґрунтувати такий розподіл корінь релейно-модальних систем, що забезпечує мінімальне відхилення їхніх перехідних траєкторій від оптимальних за швидкодією. У даній роботі виконане порівняльне дослідження типових динамічних режимів релейних систем керування з оптимальними й модальними налаштуваннями, синтезованими на єдиній методологічній основі. При цьому як ідеальний об’єкт керування розглядався каскад інтеграторів, а в якості реального використовувався електропривод із силовою частиною, побудованою за схемою тиристорний перетворювач - двигун постійного струму. Дослідження виявило відхилення перехідної траєкторії системи від розрахункової внаслідок впливу внутрішніх зворотних зв’язків об’єкта керування. Також була підтверджена перевага модальних регуляторів перед оптимальними. Модальні налаштування релейної системи регулювання забезпечують аперіодичний характер завершальних етапів перехідних процесів без збільшення сумарної тривалості процесу й меншу коливальність у режимах компенсації збурювань у порівнянні з оптимальними налаштуваннями. Цей висновок поширюється як на систему з ідеальним, так і з реальним динамічними об’єктами. Отримані в роботі результати підкріплені конкретними числовими прикладами. Завдяки простоті обчислювальних процедур метод N-i перемикань забезпечує адаптацію в реальному часі налаштувань системи до зміни форми оптимальної перехідної траєкторії. Результати дослідження відкривають перспективу інтеграції модальних налаштувань в адаптивні алгоритми синтезу каскадно-підпорядкованих релейних систем, основані на методі N-i перемикань.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: