CC BY
50
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х
9.Кочетов ОС. Расчет системы виброизоляции для вязально-прошивных машин. Science Time. 2016. № 1 (25). с. 244-250.
10.Кочетов О С. Испытания системы виброизоляции на базе тарельчатых упругих элементов. Science Time. 2016. № 2 (26). с. 306-311.
11.Кочетов О С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2000. № 4. С. 98.
© И.Н. Леонтьева, И.Г.Гетия, О.С.Кочетов, 2016
УДК: 62-503.57
Мазалов Андрей Андреевич
канд. тех. наук, доцент ЮФУ, г. Ростов-на-Дону, РФ.
E-mail: anmaz8@list.ru
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ
Аннотация
В настоящее время, актуальной научной проблемой возобновляемых источников энергии является проблема разработки систем управления (СУ), которые обеспечивают генерацию стабильного напряжения в изменяющихся условиях среды. Работа раскрывает разработку структуры и метода синтеза системы управления, позволяющую решить указанную проблему. Электрическая подсистема ветряной электростанции представляет собой известную структуру с известными преимуществами, состоящую в основном из асинхронного генератора с фазным ротором (АГФР) и преобразователя питания в цепи ротора. Функционирование системы управления основывается на оригинальной нелинейной математической модели АГФР во вращающихся "dq" координатах, с учетом нелинейных внешних и внутренних возмущений, таких как индуктивности обмоток, изменения сопротивления обмотки от температуры, и т.д. В работе раскрыта математическая модель, алгоритмы адаптивного управления и компьютерное моделирование ветровой турбины с АГФР.
Ключевые слова
Ветроэнергетическая установка, адаптивное управление, машина двойного питания,
нелинейная система управления.
Введение:
Быстрый рост установленных ветроэнергетических мощностей за последние годы оказался возможен за счёт разработки и внедрения новых технологических решений, одним из которых является применение в качестве генератора ветроэнергетической установки (ВЭУ) машины двойного питания(МДП), по конструкции не отличающийся от асинхронной машины с фазным ротором. Такие МДП нашли широкое применение в мощных ВЭС, так как позволяют преобразовывать доступную энергию ветра более эффективно, особенно в периоды слабых ветров.
Известно, что параметры генерируемого напряжения зависят от условий окружающей среды. Вместе с тем необходимость выработки качественного стабильного напряжения ставит задачу разработки технологических решений, позволяющих минимизировать влияние различных факторов на качество получаемой энергии. Таким технологическим решением является адаптивная нелинейная система управления (СУ) ВЭУ с МДП, позволяющая с высокой скоростью реагировать на изменение возмущений, таких как скорость ветра, величина подключаемой электрической нагрузки, внутренние параметры
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_
генератора, тем самым поддерживая стабильность выходного напряжения. Синтезируя адаптивный быстродействующий регулятор напряжения и используя структуру ВЭУ на базе МДП становится возможным проектирование и строительство таких типов ВЭУ.
Синтез нелинейной СУ:
Предлагаемое в данной статье решение указанной проблемы основано на нелинейной модели МДП во вращающихся «dq» координатах, т.к. в условиях постоянно действующих возмущений линеаризация оказывается неэффективна [1]. Так как, исходя из структуры ВЭУ [1], управляющей цепью является цепь фазного ротора, то основной целью управления является подача на него такого напряжения, при котором, вне зависимости от возмущений, генерируемое напряжение остается неизменно и соответствует заданному. Применительно к модели, необходимо получить управляющие значения напряжений по осям «dq» ротора
V V Vrej Vref
dr и qr, при известных требуемых напряжениях статора ds и qs . Классическая математическая модель
МДП не учитывает нелинейные изменения своих параметров, таких как индуктивности обмоток, изменения
сопротивлений обмоток от температур и т.д., принимая их постоянными, что не совсем верно. Тем временем,
в реальной МДП такие изменения оказывают влияние на качество управления, что делает синтез системы
управления с учетом таких нелинейных возмущений актуальной задачей. Возникающие из-за нелинейного
характера объекта управления возмущения сложно поддаются математическому описанию, однако
определение величины этих возмущений с последующим внесением корректировок в работу СУ на основе
такой оценки является вполне разрешимой задачей. Для этого, в стандартную математическую модель МДП
добавим некоторые функции неизмеримых возмущений f^ и f^2 (1) соответственно для токов статора по
осям q и d и синтезируем законы управления.
d- _Lr (Vqs ~ Rs * V ) Lm К (Ljdr + Lmlds ) ~ Rrlqr + Vqr f
dtlqs ~ -LL+ L2 -LL+ L2 Jd 1
r s m r s m
d . _ Lr (Vds - Rsids ) Lm (К (Ljqr + LJ-qs ) - Rrldr + Vdr f
dtlds ~ - LL+ L2 - LL+ L2 Jd 2;
r s m r s m
d . Lm (Vqs - Riqs ) Ls (кг (Lridr + Lmhs ) - Rriqr + Vq
qs s qs ' s\шг\ r dr ' m ds ' r qr ^ qr
dt qr - L L + L2 - LL + L2 '
r s m r s m
d, _ Lm (Vds - Rsids ) Ls H (Lri qr ^ Lmm,qs ) Rr^qr ^ Vqr
dt dr - LL + L2 - LL + L2 '
r s m r s m
(1)
Более детально, вывод уравнений представлен в [1]. Итак, в соответствии с [1], получим:
1 2
Vdr = —ГТГ (fd2ККК + fd2- + RsLrRnidS - LrRnarLmiqr -
1 2
Т j-, "( fd2LrLsRn + fd2L
LmRn ' (2)
-œUi R - RL Rid - aL L R id + aL R id + аУ^ (LL - L ));
r m qs n n m r dr 1 r s n ds 1 m n ds 1 ds V r s m//'
1 2
Vqr = (-fdiLrLsRn + fdiL2mRn + RnLrVqs - RsLrRniqs - LrRn®rLmidr - (3)
LmRn
- й L2 id R + RL Ri + a,LLRi - a,L2 R i + a,Vref(-L L + L2 ));
r m ds n n m r qr 1 r s n qs 1 m n qs 1 qs V r s m//'
Значения требуемых напряжений V^f и V^f задаются через преобразования Парка-Горева из «abc» координат в «dq».
Теперь, в соответствии с [2], выполним процедуру синтеза наблюдателя для возмущений f^ и f^2, действующих на силы токов в обмотках статора, так как от их величин зависит и величина напряжения на выходе генератора. Более детально, вывод уравнений представлен в [1]. Теперь, можем определить уравнение выхода наблюдателей:
fat = alHIqs + Z! (4)
fd2 = a2-Jds + (5)
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_
Полученные оценки возмущений используются в замкнутой системе управления, построенной по принципу беспоисковых систем с непрямой адаптацией к возмущениям. Уравнения (2), (3) являются уравнениями регулятора напряжения с оценкой возмущения.
Компьютерное моделирование:
MATLAB был выбран как наиболее подходящее приложение для моделирования. Отметим, что сутью данного метода является внесение в модель и оценка нелинейных не измеряемых возмущений, и на основании этой оценки выполнение корректировки при работе адаптивной системы управления. Модель системы управления представляет собой два m-файла, в первом из которых описываются используемые константы и переменные, задаются условия вызова встроенных в MATLAB функций, обрабатываются результаты и строятся требуемые графики. Второй файл представляет собой m-Файл для вычисления правых частей дифференциальных уравнений, описываемых формулами (2) ,(3), (4) и (5), в соответствии с синтаксисом и правилами вызова таких функций в MATLAB. Возмущающими воздействиями будут служить изменения электрической нагрузки и частоты вращения вала АГФР.
Итак, зададим требуемые параметры генерируемого напряжения: амплитуда 220*V2 вольт и частотой 50 герц. Пусть в момент времени 0,01 секунда изменяется скачком нагрузка, а в момент времени 0,02 -частота вращения вала. Рисунок 2 демонстрирует 4 графика, позволяющие оценить качество работы адаптивной нелинейной системы управления с наблюдателем. Видим, что форма напряжения статора по осям «dq» является ровной, без сильных искажений, что является следствием работы наблюдателя и адаптивности системы управления. Так как в момент времени 0,02 секунды мы задали изменение механического момента на валу генератора, что соответствует усилившемуся ветру, то и скорость вращения вала также плавно стала возрастать, что нашло своё отражение на соответствующем графике.
Рисунок 2 - Графики с оценкой наблюдателя при переменных возмущениях, по часовой стрелке: напряжения статора, токи статора, скорость вращения вала, токи ротора.
Итоги:
Анализируя результаты моделирования нелинейной адаптивной СУ с наблюдателем, можно отметить, что данная система управления решает поставленные задачи управления. Достоинствами такой СУ являются высокое качество генерируемого напряжения, а также оценка нелинейных возмущений с последующей корректировкой управляющего напряжения, действующих, в данном конкретном примере, на токи статора по осям <^» . Недостатком являются высокие требования к вычислительной мощности микропроцессорной системы, на которой будет базироваться такая СУ. Также необходимо отметить, что в реальных условиях инвертор не сможет мгновенно изменить форму управляющего напряжения, что скажется на
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_
быстродействии. Данные вопросы требуют проведения экспериментальных исследований в реальных условиях.
Благодарности:
Работа поддержана грантом Южного федерального университета №°213.01-07-2014/01ПЧВГ «Теория и методы энергосберегающего управления распределенными системами генерации, транспортировки и потребления электроэнергии».
Список использованной литературы:
1. Andrey A. Mazalov. Non-linear control system for wind power plant with DFIG., 2013 Международная конференция по возобновляемым источникам энергии и технологиям окружающей среды (ICREET 2013) Applied Mechanics and Materials Vols. 448-453 (2014) pp 1884-1887, Trans Tech Publications, Switzerland.
2. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю. Управление подвижными объектами в определенных и неопределённых средах. Россия, Москва (2011). ISBN 978-5-02-037509-3
© Мазалов А. А., 2016.
УДК 621.89.097.3
Маргарян Ева Арутюновна
студентка 4 курса Института экономики и управления Уфимский государственный авиационный технический университет
Фатхуллина Ляля Закиевна канд. экон. наук, доц. кафедры Управления Инновациями Уфимский государственный авиационный технический университет
г. Уфа, РФ E-mail: ewa.flower@yandex.ru
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ «ЛАБИРИНТ»
Аннотация
В статье рассматривается оптимизация процесса производства деталей на примере детали «Лабиринт».
Ключевые слова
Процесс производства, детали, «Лабиринт»,оптимизация производства.
На сегодняшний день УМПО предлагает разнообразные и востребованные услуги и продукцию в нашей стране и зарубежом, что способно обеспечить достойной работой и заработной платой выпускников университетов. Однако, УМПО, как и любому предприятию, необходима оптимизация создания и обработки деталей с целью сокращения затрат и времени на производство. Рассмотрим одну из многих деталей, разрабатываемых на данном предприятии. [2]
Лабиринт 104.04.22.025 - деталь, отделяющая масляную полость подшипника газотурбинного двигателя от воздушной. Данную деталь изготавливают в цехе 23 на участке 6 на ПАО УМПО. [1, с 256]
Технологический процесс изготовления данной детали делится на 3 этапа (токарная, фрезерная, слесарная обработки) и состоит из 15 операций.
В таблице 1 представлена операционная карта изготовления детали :
