УПРАВЛЕНИЕ БОЛЬШИМИ СИСТЕМАМИ
на главную написать письмо карта сайта

Повышение качества управления электродвигателем постоянного тока на основе его линеаризации и компенсации немоделируемой динамики


Название статьи:  Повышение качества управления электродвигателем постоянного тока на основе его линеаризации и компенсации немоделируемой динамики
Выпуск: 86
Год: 2020
Библиография: Глущенко А.И., Петров В.А., Ласточкин К.А. Повышение качества управления электродвигателем постоянного тока на основе его линеаризации и компенсации немоделируемой динамики // Управление большими системами. Выпуск 86. М.: ИПУ РАН, 2020. С.55-97. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2020.86.3
Дата опубликования: 31.07.2020
Ключевые слова: электродвигатель постоянного тока, линеаризация обратной связью, второй метод Ляпунова, нестационарность, компенсация немоделируемой динамики, качество управления, ограниченность сигнала управления
Аннотация: Решается задача разработки подхода к управлению двигателем постоянного тока, который мог бы рассматриваться как альтернатива стандартной схеме подчиненного регулирования. В частности, продемонстрированы недостатки упомянутого классического подхода, в том числе невозможность эффективной компенсации влияния немоделируемой динамики (изменение параметров якорной цепи и момента инерции) и возмущений (нагрузка на валу двигателя). Решением данных проблем может являться совместное использование: 1) методики линеаризации обратной связью для выделения немоделируемой динамики из описания объекта и 2) второго метода Ляпунова для ее компенсации. В исследовании предложена линеаризация электродвигателя постоянного тока на основе решения обратной задачи динамики, позволяющая учитывать ограничения на физические сигналы тока и напряжения якорной цепи. Для компенсации выделенной немоделируемой динамики электропривода предложен линейный адаптер с параметрами, настраиваемыми в реальном времени на базе формул, полученных с помощью второго метода Ляпунова. Их отличительной особенностью является то, что при их использовании нет необходимости знать коэффициент усиления объекта, а достаточно иметь его знак. Устойчивость системы с адаптером достигнута путем введения в формулы настройки сигма-модификации, что подтверждается анализом на базе Uniform Ultimate Boundedness. Экспериментальная проверка предложенного подхода проведена на базе модели электропривода постоянного тока. В качестве примера показана способность адаптивной системы компенсировать изменение параметров якорной цепи в 1,5 раза от номинала, колебания момента инерции – в два раза от номинала, а также момент нагрузки, равный половине момента, соответствующего току отсечки двигателя. В завершении приводится обсуждение результатов с выявлением направлений дальнейшей работы.


Author(s): Glushchenko A., Petrov V., Lastochkin K.
Article title: Control quality improvement of dc motor on basis of its linearization and compensation of unmodeled dynamics
Issue: 86
Year: 2020
Keywords: DC motor, feedback linearization, Lyapunov second method, non-stationarity, compensation for unmodeled dynamics, control quality, limited control action signal
Abstract: The aim of this research is to develop an approach to DC motor control as an alternative to the conventional cascade control. Disadvantages of the mentioned classical method are shown, including inability to compensate effectively the influence of unknown dynamics and disturbances (load torque). The solution to these problems lies in the joint use of: 1) the feedback linearization method to separate the unknown dynamics from the control object description and 2) the second Lyapunov method to compensate it. A DC motor linearization based on the solution of the inverse dynamics problem is proposed in this research. It allows to consider limitations on physical signals of current and voltage of anchor circuit. A linear adapter with real-time adjusted parameters on the basis of formulas obtained with the help of the Lyapunov second method is proposed to compensate the unmodeled drive dynamics. The formulas distinctive feature is that when they are used, it is necessary to know the control object gain sign only. The stability of the system with an adapter is proved using Uniform Ultimate Boundedness. Experimental verification of the proposed approach is conducted using the DC drive model with non-stationary parameters. As an example, it is shown that the adaptive system is able to compensate the plant non-stationarity, when the armature circuit parameters are changed by 1.5 times from their nominal values, the inertia moment is changed by two times from its nominal value, and the load torque is equaled to half of the value of the torque, which corresponds to the motor cutoff current. A discussion of the results and further research aims are shown at the end of the paper.


В формате PDF
Обсудить статью в Интернет-конференции по проблемам управления

Просмотров: 1616; загрузок: 442, за месяц: 23.

Назад

ИПУ РАН © 2007. Все права защищены