Naslov
Upravljanje slijednim sustavom sa sinkronim motorom zasnovano na kliznim režimima
(Tracking control with permanent magnet synchronous motor based on sliding mode technique)

Autori
Kolonić, Fetah

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
27.10

Godina
1997

Stranica
162

Mentor
Perić, Nedjeljko

Ključne riječi
slijedni sustav; sinkroni motor s permanentnim magnetima; sustav s promjenljivom strukturom; klizni režim rada; krivulja prekapčanja; uvjet balansa; pogreška slijeđenja; robusnost; oscilatornost; konstantni pojas lineariziranja; promjenljivi pojas lineariz
(tracking control; permanent magnet synchronous motor; variable structure system; sliding mode control; sliding surface; tracking error; chattering; balance condition; constant boundary layer; time-varying boundary layer)

Sažetak
Predmet istraživanja je slijedni sustav sa sinkronim motorom u kliznom režimu rada. Radi se o specijalnom slučaju sustava s promjenljivom strukturom, gdje promjena strukture ovisi o stanju varijabli stanja sustava. Prekapčanje s jedne strukture na drugu obavlja se brzo, na unaprijed definiranoj krivulji prekapčanja, pri čemu je upravljačka funkcija diskontinuirana funkcija varijabli stanja sustava. Rad sustava u kliznom režimu rada odlikuje robusnost u odnosu na promjene parametara sustava i vanjsku poremećajnu veličinu (smetnju). Negativne posljedice su visoka razina visokofrekvencijskih komponenata u upravljačkom signalu koje mogu štetno djelovati na neke dijelove sustava i izazvati rezonantne oscilacije u onim dijelovima sustava koji su zanemareni u procesu matematičkog modeliranja. Cilj istraživanja je pronalaženje optimalnog algoritma kliznog režima za konkretan slučaj slijednog sustava sa sinkronim motorom s permanentnim magnetima. Pod optimalnošću algoritma misli se na slijedni sustav koji će udovoljiti zahtjevima za točnost slijeđenja, zahtjevima na robusnost prema promjenama parametara sustava i robusnost u odnosu na vanjsku poremećajnu veličinu. Na takav način definiran slijedni sustav s kliznim režimom rada mora biti s praktične strane prihvatljiv, a to znači s niskom razinom oscilacija i šuma u upravljačkom signalu. Pretpostavke su da se polazi od jednostavnog matematičkog modela sustava, bez postavljanja zahtjeva na točnost identificiranih parametara sustava i bez dovoljnog poznavanja vanjske poremećajne veličine. U radu je iznesen pregled iz literature poznatih pristupa definiranja upravljačke funkcije kliznog režima rada. Na osnovi istraživanja drugih autora ukazano je na nemogućnost korištenja nekih algoritama kliznog režima rada, prvenstveno sa stanovišta visoke razine oscilacija upravljačkog signala koje se dalje prenose na sustav. Pokazano je da su algoritmi kliznog režima zasnovani na upravljačkoj funkciji s diskontinuiranim koeficijentima neprihvatljivi za praktičnu primjenu u slijednom sustavu. Razlog je u relativno složenom postupku odabira koeficijenata upravljačke funkcije da bi se zadovoljio kriterij robusnosti i što boljeg slijeđenja, te visoka razina oscilacija u upravljačkom signalu. Na osnovi tih razmatranja odabran je postupak koji koristi kombinaciju kontinuiranog upravljanja (ekvivalentno upravljanje) i diskontinuiranog dijela upravljanja kliznog režima rada. Diskontinuirani dio upravljačkog signala je lineariziran u okolini funkcije prekapčanja da bi se smanjila oscilatornost upravljačke funkcije . Realizirana je varijanta s konstantnim i promjenljivim pojasom lineariziranja oko funkcije prekapčanja, zasnovana na teoriji balansa (Slotine J.). Realiziran je laboratorijski postav slijednog sustava. Sastoji se od projektiranog mehaničkog postolja s dva sinkrona motora . Motori su međusobno mehanički povezani s ugrađenim mjernim članom momenta i električki napajani iz standardnih industrijskih pretvarača. Za ispitivanje algoritama kliznog režima rada s obzirom na robusnost na vanjsku poremećajnu veličinu, koristi se drugi sinkroni motor kao opteretni stroj. Istosmjerni međukrugovi pretvarača oba motora su međusobno spojeni. Na taj način se koristi metoda ekonomičnog terećenja u kojem se iz mreže uzima samo energija za pokrivanje gubitaka u strojevima. Algoritam kliznog režima rada je realiziran u posebnom namjenski koncipiranom sustavu. Sustav je baziran na mikrokontroleru MC68332. Opremljen je pored osnovnih i s dodatnim ulazno-izlaznim jedinicama te sklopovskim i programskim komunikacijskim modulima namijenjenim za rad u distribuiranim sustavima zasnovanim na modularnom principu gradnje. Prikazani su rezultati simulacije uvedene strukture na digitalnom računalu. Sustav s kliznim režimom je simuliran u radu s konstantnim i promjenljivim pojasom lineariziranja. Prikazani su odzivi u praznom hodu i odzivi terećenja s drugim sinkronim strojem. Provedena je eksperimentalna potvrda teoretske analize i simulacijskih rezultata. Diskontinuirani dio upravljačke funkcije je lineariziran unutar konstantnog i promjenljivog pojasa oko funkcije prekapčanja. Koristeći jednostavan algoritam kliznog režima postignut je kompromis između zadovoljavajuće pogreške slijeđenja i prihvatljive oscilatornosti momenta motora. Definirano je područje parametara algoritma koje zadovoljava navedeni kompromis. Pokazano je da kod procjene nekih parametara algoritma kliznog režima u potpunosti vrijede preporuke iz teoretske analize.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA