РАЗРАБОТКА ПРЯМОЙ МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛЕДЯЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-116-129

УДК 621.5: 62-5(681.5)

ББК 31.261.2

Г.П. ОХОТКИН

Ключевые слова

следящий электропривод, следящая система, одноконтурная следящая система, регулятор положения, синтез контуров положения, виртуальный прибор, имитационная модель, LabVIEW

Аннотация

Исследованы динамические свойства одноконтурных следящих электроприводов на базе двигателей постоянного тока для рулевых органов летательных аппаратов. Предельные динамические показатели могут быть обеспечены настройкой структуры следящей системы с учетом управляющего и возмущающего воздействий.

Цель исследования – разработка прямой методики синтеза следящего электропривода, алгоритмов и программ оценки динамических свойств системы.

Научная новизна исследования заключается в разработке аналитических и машинных методик синтеза параметров регуляторов положения с учетом управляющего и возмущающего воздействий и имитационной модели следящей системы.

Материалы и методы. На основе анализа динамических процессов разработаны математическая и имитационная модели одноконтурной следящей системы с пропорциональным и пропорционально-интегральным регуляторами положения, а также виртуальные приборы для машинного синтеза и оценки динамических свойств следящего электропривода. В работе применялись теория дифференциальных уравнений, теория моделирования и управления, использованы операторные методы представления систем, расчеты выполнялись в среде программирования LabVIEW.

Результаты исследования. Разработаны математические модели и точные методики синтеза одноконтурных следящих систем, позволяющие осуществить настройку структуры с учетом управляющего и возмущающего воздействий. Установлено, что в следящей системе с пропорциональным регулятором положения оптимальный переходный процесс можно обеспечить только по управляющему воздействию, а в системе с ПИ-регулятором положения – по обоим воздействиям.

Полученная методика синтеза следящих систем может быть использована при проектировании высокодинамичных одноконтурных следящих электроприводов промышленными и проектирующими предприятиями.

Представленная методика синтеза следящих электроприводов с учетом двух воздействий в перспективе должна быть разработана для трехконтурных и других следящих систем.

Выводы. Следящая система с ПИ-регулятором положения позволяет обеспечить оптимальный переходный процесс по обоим каналам управления. Виртуальный прибор и имитационная модель следящей системы позволяют значительно облегчить и ускорить процесс проектирования следящих систем и избежать принятия ошибочных решений.

Литература

1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока / Н.В. Донской, А.Г. Иванов, В.М. Никитин, А.Д. Поздеев; под ред. А.Д. Поздеева. М.: Энергия, 1975. 224 с.
2. Егоров И.Н. Позиционно-силовое управление мехатронными устройствами. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. 192 с.
3. Ермоленко А.И., Коршунов А.И. Расчет цифровых следящих систем комбинированного управления с использованием предельной непрерывной модели. Ч. I. Построение предельной непрерывной модели // Известия вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 5. С. 411–418.
4. Иванов В.М. Динамическая компенсация параметров в следящих электроприводах // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 3. С. 36–44.
5. Коновалов А.М., Коршунов А.И. Цифровая следящая система с конечным временем полного затухания свободного процесса и заданным порядком астатизма // Известия вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 10. С. 888–896.
6. Коршунов А.И. Цифровая следящая система с конечным временем затухания свободного процесса // Известия вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 12. С. 1078–1086.
7. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.
8. Охоткин Г.П. Анализ систем регулирования тока непосредственных преобразователей частоты // Электромеханика. 1992. № 3. С. 66–70.
9. Охоткин Г.П. Разработка методики синтеза релейных регуляторов САР тока при симметричной и диагональной коммутациях транзисторов ВП // Вестник Чувашского университета. 2014. № 2. С. 66–74.
10. Семенов Д., Серебряков А., Чернов Е. Автоматика. M.: Юрайт, 2023. 477 с.
11. Честнов В.Н. Синтез многомерных систем по инженерным критериям качества на основе H͚ -оптимизации // Автоматика и телемеханика. 2019. № 10. С. 132–152.
12. Яворский В.Н., Макшанов В.И., Ермолин В.П. Проектирование нелинейных следящих систем с тиристорным управлением исполнительным двигателем. Л.: Энергия, 1978. 208 с.
13. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех. М.: ДМК Пресс, 2008. 880 с.

Сведения об авторе

Охоткин Григорий Петрович – доктор технических наук, профессор, декан факультета радиоэлектроники и автоматики, заведующий кафедрой автоматики и управления в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (elius@list.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9410-7380).

Формат цитирования

Охоткин Г.П. Разработка прямой методики синтеза и оценки динамических свойств следящего электропривода // Вестник Чувашского университета. – 2024. – № 2. – С. 116–129. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-116-129.

Загрузить полный текст статьи