Особливості Синтезу Редукованих Пристроїв Спостереження Стану Для Електроприводів Постійного Струму З Модальним Керуванням

Мета роботи Розробка та обґрунтування методики синтезу редукованих пристроїв спостереження стану для електроприводів постійного струму з модальним керуванням, а також аналіз їх впливу на динамічні властивості, стійкість і показники якості перехідних процесів електромеханічних систем. Методи дослідження. У роботі використано методи теорії автоматичного керування та теорії простору станів, зокрема методи модального синтезу та розміщення полюсів. Для побудови редукованого пристрою спостереження застосовано аналітичні методи лінійної алгебри та матричного аналізу. Дослідження динамічних властивостей електромеханічної системи виконано з використанням методів математичного моделювання та імітаційного експерименту в програмному середовищі MATLAB. Оцінювання якості перехідних процесів здійснювалося на основі аналізу часових характеристик та показників стійкості системи керування. Отримані результати. Розроблено математичні моделі повного та редукованого пристроїв спостереження стану в просторі станів і запропоновано алгоритм синтезу редукованого спостерігача, який забезпечує відновлення лише невимірюваних змінних стану електроприводу. Показано, що вибір швидкодії редукованого пристрою спостереження, яка перевищує швидкодію об’єкта керування, гарантує збіжність оцінок і коректну роботу системи модального керування. На прикладі електроприводів другого та четвертого порядків доведено можливість відновлення інтегральної складової ПІ-регулятора та моменту навантаження без використання додаткових датчиків. Результати моделювання засвідчили, що в системах низького порядку застосування редукованого спостерігача може призводити до незначного зростання перерегулювання і тривалості перехідних процесів, тоді як у системах вищого порядку його вплив на динамічні показники є мінімальним. Наукова новизна. У роботі вперше обґрунтовано застосування типових нормованих рівнянь модульного оптимуму для синтезу редукованих пристроїв спостереження в системах електроприводів постійного струму з модальним керуванням, а також встановлено залежність впливу редукованого спостерігача на динаміку системи від її порядку. Практична цінність. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні систем керування електроприводами з обмеженими сенсорними можливостями, дозволяючи зменшити структурну та апаратну складність системи, підвищити її надійність і спростити практичну реалізацію без істотного погіршення показників якості керування.