Автореферат (Автоматизированный синтез цифровых алгоритмов импульсного управления исполнительным механизмом привода с трёхфазным вентильным двигателем), страница 4

Сформировано математическое описание цуу мм, реализующего способы двшим, твшим и квшим. Математическое описание основано на описании системы лп и аналитических выражениях убф, что позволяет создавать быстродействующие реализации соответствующих методов как на языках программирования, так и на языках описания цифровых устройств.4.

Разработана компьютерная модель мм на основе трёхфазного вд,отличающаяся от известных тем, что позволяет исследовать как информационные, так и физические процессы в мм при различных алгоритмах импульсного управления на основе вшим для случаев соединения фаз вд какпо схеме Y, так и по схеме ∆. Модель мм разработана в среде Simulink с использованием компонентов библиотеки SimPowerSystems и учитывает контуры протекания токов в системе «иум — сд» и форму распределения индукции в зазоре.

При создании блока цуу модели мм использованы S-функции,написанные на языке C, которые могут быть взяты за основу при программировании устройства.5. С целью сокращения временных затрат, связанных с многократнымвыполнением моделирования установившегося режима работы мм при построении статических и энергетических характеристик им привода, на языке MATLAB разработан программный комплекс, который позволяет автоматизировать задание комбинаций значений частоты шис, статического момента нагрузки, индекса модуляции и напряжения ип, выполнить сериювычислительных экспериментов с задействованием параллельных вычислений, визуализировать и сохранить полученные результаты. Программныйкомплекс был использован при проектировании привода воздуходувки аппарата искусственной вентиляции лёгких нового поколения, разрабатываемомООО «ФакторМедТехника».6.

Проведены исследования физических процессов, протекающих в мм,определены динамические, статические и энергетические характеристики им.Выявлен прерывистый характер токов, вытекающих из иум, в случае применения двшим и квшим, что является причиной нелинейностей статическиххарактеристик им привода. Увеличение частоты шис приводит к росту степени нелинейностей. В случае квшим нелинейности незначительны (менее  %),18в то время, как при двшим имеет место существенное ухудшение характеристик.

При использовании способа твшим токи непрерывны, а статическиехарактеристики — линейны с точностью до  %.7. Проведённые исследования позволяют рекомендовать к применениюв мм цэп способ твшим, в связи с такими преимуществами, как относительная простота реализации (по сравнению с квшим), линейные статические и высокие динамические характеристики им (по сравнению с двшим).Способ квшим наиболее сложен в реализации среди рассмотренных способов вшим, однако позволяет обеспечить меньшие коммутационные потеримощности в иум и дополнительные потери в двигателе при статических и динамических характеристиках, незначительно уступающих характеристикамспособа твшим.

При создании энергосберегающего режима работы автономного устройства целесообразно использовать комбинацию из двшим, твшими квшим с переключением на способ, обладающий наибольшим кпд в рабочей области механических характеристик.8. Предложена методика определения дополнительных потерь мощностив трёхфазном вд, основанная на компьютерном моделировании и отличающаяся от известных тем, что позволяет определить величину дополнительныхпотерь мощности при любых комбинациях заданного статического моментанагрузки и скорости вращения ротора вд при импульсном управлении на основе вшим.

С использованием разработанной методики определены максимальные значения дополнительных потерь мощности в двигателе при различном соотношении T /Tя , которые при T /Tя 6 0,5 в случае двшим составляютменее  % от основных потерь, при квшим — менее  %, а при твшим —не превосходят , %.9.

Форма динамических, статических и энергетических характеристик им привода при соединении фаз вд по схеме Y и по схеме ∆ в случае применения рассмотренных алгоритмов вшим совпадает. Использованиесхемы ∆ приводит при прочих√ равных условиях к увеличению электродвижущего момента и скорости в 3 раз по сравнению с использованием схемы Y.Указанное обстоятельство позволяет развить втрое бо́льшую механическуюмощность на выходном валу мм. Однако, при проектировании мм следуетучитывать, что в случае использования схемы ∆ величина тока, протекающего через фазы вд, иум и ип, увеличивается в три раза по сравнению с применением схемы Y, что влечёт за собой увеличение массовых и габаритныхпоказателей мм.10.

Проведены экспериментальные исследования лабораторного макета мм с использованием написанного на языке C++ приложения, позволяющего автоматизировать процесс формирования и передачи на вход цуу последовательностей значений кода управления для имитации управляющихвоздействий на мм. Результаты экспериментальных исследований мм подтвердили достоверность моделирования процесса электромеханического преобразования энергии и, соответственно, полученных при компьютерном моделировании результатов.19СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ1.

Гагарин C. А. Исследование режимов работы двигателя постоянноготока при импульсном управлении с использованием Simulink / Компьютерноемоделирование : Труды Международной научно-технической конференции. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. С. 153–162.2. Гагарин С. А., Кривилёв А. В. Программный комплексдля определения дополнительных потерь мощности в вентильномдвигателе / Известия ТулГУ. Серия. Вычислительная техника.

Информационные технологии. Системы управления. Вып. 3. Системыуправления. Том 1. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 107–111.3. Гагарин С. А., Кривилёв А. В. Метод коммутации ключевых элементовв трёхфазном вентильном двигателе с учётом знака противо-эдс / Через тернии к звёздам / Под ред. проф. Ю. Ю. Комарова и проф. В. П. Махрова. —М.: Изд-во МАИ, 2007. С. 344–353.4. Гагарин С. А.

Экспериментальное исследование мехатронного модуля с трёхфазным вентильным двигателем с использованием несимметричнодиагонального метода коммутации / Обеспечение качества на всех этапахжизненного цикла изделия / Под ред. проф. Б. В. Бойцова и проф. Ю. Ю. Комарова. — М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008. С. 255–263.5.

Гагарин С. А. Метод коммутации ключевыми элементами в трёхфазном вентильном двигателе с учётом знака противо-эдс / Современныетехнологии в задачах управления, автоматики и обработки информации:Труды xvii Международного научно-технического семинара. Алушта, сентябрь  г. — СПб.: ГУАП, 2008.

С. 132–133.6. Гагарин С. А., Кривилёв А. В. Математическое описание цифровой системы управления мехатронного модуля привода на базе трёхфазного вентильного двигателя с векторным управлением / Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов:Сб. докл.

viii-й Всероссийской юбилейной научно-технической конференции«Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов», Москва, МАИ, – июня  г. М.: Изд-воМАИ-ПРИНТ. 2010. С. 275–279.7. Гагарин С. А., Кривилёв А. В. Энергетические характеристики мехатронного модуля привода на базе трёхфазного вентильного двигателяс векторным управлением / Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов: Сб. докл. viii-й Всероссийской юбилейной научно-технической конференции «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательныхаппаратов», Москва, МАИ, – июня  г. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ.

2010.С. 280–284.8. Гагарин C. А., Кривилёв А. В. Влияние способов векторного управления на энергетические характеристики мехатронного модуля приводас вентильным двигателем / Материалы -й научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» — СПб.: ОАО «Концерн«ЦНИИ «Электроприбор», 2010.

С. 116–119.209. Гагарин С. А., Кривилёв А. В., Ситникова А. В. Дополнительные потери мощности в мехатронном модуле привода на основе трёхфазного вентильного двигателя с фазами, соединённымипо схеме «треугольник» // Мехатроника, автоматизация, управление. — 2010. — № 11 (116). — С. 18–24.10. Гагарин C. А. Использование параллельных вычислений при моделировании мехатронного модуля привода / Конкурс научно-технических работи проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики-». Москва.Аннотации работ. — СПб.: Мастерская печати, 2010.

С. 115.11. Гагарин С. А., Кривилёв А. В., Ситникова А. В. Способ цифрового управления угловой скоростью трёхфазного вентильногодвигателя с учётом знака противо-эдс. Патент РФ № 2438158.12. Гагарин С. А. Энергетические характеристики мехатронного модуля на основе трёхфазного вентильного двигателя с фазами,соединёнными по схеме «треугольник» / Известия ТулГУ. Технические науки.

Вып. 1. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. С. 8–14.Множительный центр МАИ (НИУ)Заказ от 17.09.2012 г. Тираж 100 экз..