Проведено синтез і дослідження регуляторів дробового порядку, які для ряду технологічних процесів забезпечують найкращі показники якості перехідних процесів, зокрема для двигуна постійного струму з послідовним збудженням. Внаслідок залежності магнітного потоку від струму якоря та насичення магнітної системи якірний ланцюг двигуна характеризується як ланка з суттєвими нелинейними властивостями в статичних та динамічних режимах. Але з високою точністю його можна описати передавальною функцією дробового порядку. Завдяки відповідним дробовим інтегрально-диференційним регуляторам стає можливим забезпечити якість перехідних процесів значно кращу, ніж з класичними регуляторами. Розглянуто стандартні методи синтезу коефіцієнтів регуляторів і встановлено, що подібні налаштування призводять до погіршення перехідних процесів через насичення регуляторів, викликаної обмеженням напруги джерела живлення. Отже, для замкнутого контуру з різними структурами дробових регуляторів було запропоновано використовувати генетичний алгоритм для визначення оптимальних значень коефіцієнтів регуляторів за критерієм найменшого часу першого узгодження і мінімального перерегулювання. Експериментальні дослідження з різними структурами регуляторів проведено для налаштувань на модульний опти- мум і дробовий порядок астатизму від 0.35 до 1.5. За отриманими результатами можна стверджувати, що найкращі показники забезпечують регулятори з астатизмом 1+μ co , 1.5 . Тоді перерегулювання фактично менше 2 %. Також показано, що при астатизмі 1+μ co забезпечується висока якість перехідних процесів і в зоні ненасиченої магнітної системи. Результати дослідження можуть бути використані в першу чергу в системах замкнутого керування в двигунах постійного струму з послідовним збудженням, а також з об'єктами, в яких спостерігається степеневі закономірностіКлючові слова: дробове обчислення, регулятори з дробовим порядком диференціювання і інтегрування, двигун послідовного збудження UDC 621.313.222:681.5.033.2, 621.316.7
In this study, power quality coefficients that determine the distortion of electrical systems are established. The power factor is chosen as a universal criterion for electromagnetic and electro-energetic compatibility of distorted sources and distorting loads. Mathematical expressions are obtained for its calculation in various cases of electrical systems distortion. As an application example, power balances and power factors of a variable frequency asynchronous drive system are considered. The criterion: the power factor not only determines the energy and electromagnetic compatibility of the drive with power supply, but it also evaluates drive efficiency. Experimental studies were carried out under usage of inexpensive, commonly used measuring devices both on the grid side of the frequency converter and on the asynchronous motor side. The studied coefficients were determined in two ways: measuring instruments and analysis of oscillograms. The second method for determining the above coefficients from oscillograms of currents and voltages also requires finding the total harmonic distortion (THD) of currents and voltages for the corresponding load adjusting points. The similarity of the obtained results shows that both of these methods can be applied. According to the operating mode of the load, the criterion is calculated as an average range in a certain range of speed control, or it is determined by considering a given tachogram of speed changes. The results of experimental studies confirm the correctness of the theoretical provisions.
Об'єктом дослідження в роботі є електромеханічні системи, характерною особливістю яких є наявність суттєвої степеневої залежності в математичному описі. Через це виникають проблеми при виборі структури та параметрів регуляторів. Зокрема, в двигуні постійного струму з послідовним збудженням, вентильно-реактивному двигуні та електромагнітних гальмах може відбуватися насичення магнітної системи в статичних і динамічних режимах. Застосований в роботі апарат дробово-інтегрального числення дозволяє такі нелінійні об'єкти описати з високою точністю лінійними передавальними функціями дробового порядку. Так, при апроксимації якірного ланцюга двигуна постійного струму з послідовним збудженням передавальною функцією дробового порядку отримано найменшу середньоквадратичну похибку.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.