CC BY
35
АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ПРОИЗВОДСТВАМИ
УДК 62.529
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ ДЛЯ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ
А.С. Беляев, А.М. Малышенко, А.А. Филипас, О.Ю. Суменков
Разработка космического аппарата с трансформируемыми частями, обязательно сопровождается проверкой правильности раскрытия элементов в земных условиях на специальных системах обезвешивания. В данной работе рассмотрены имеющиеся типы систем обезвешивания и приведена концепция реализации активной опорной системы обезвешивания с использованием опорной стойки с двумя степенями свободы. Проведен синтез математической модели, на основе уравнения Лагранжа 2 рода, системы обезвешивания, рассмотренной как 2-х степенной обратный маятник на тележке. Разработана и приведена модель системы обезвешивания с учетом моделей электродвигателей, кинематики мобильной платформы и модели объекта обезвешивания - одной секции солнечной батареи. Произведен синтез системы управления мобильной платформой по отклонению опорной стойки от вертикального положения, которая построена на 2-х контурном ПИДрегуляторе.
Ключевые слова: обезвешивание солнечных панелей, моделирование, система автоматического управления, мобильный робот, опорное обезвешивание.
При разработке любого космического аппарата, содержащего трансформируемые элементы, например, рефлекторы антенн или солнечные панели, необходимо проверять правильность раскрытия таких элементов. Однако в земных условиях раскрытию будут препятствовать моменты, создаваемые в шарнирах за счет веса элементов. Именно поэтому при тестировании процесса раскрытия в земных условиях данные элементы необходимо обезвешивать, то есть компенсировать вес, за счет создания силы равной по модулю весу элемента и противоположно направленной ей. Для таких операций создают специальные системы, называемые системами обезвешивания, которые по типу исполнения делятся на тросовые и опорные. Тросовые системы широко распространены [1-8], и в зависимости от создания силы обезвешивания и от принципа перемещения системы обезвешивания бывают пассивными [5], пассивно-активными [2,3] и активными [1,4,68]. Опорные системы распространены менее [9-11], однако имеют преимущества перед тросовыми по времени монтажа и настройке системы, поскольку не требуют дополнительных подвесных конструкций. Опорные системы распространены исключительно пассивного и пассивно-активного типа, у которых перемещение осуществляется исключительно за счет движения непосредственно объекта обезвешивания, что создает дополнительные моменты трения в шарнирах элементов раскрытия, мешающих процессу раскрытия. Решить данную проблему могут полностью активные системы
обезвешивания. Именно поэтому в рамках данной работы поставлена задача моделирования и синтеза системы управления активной опорной системы обезвешивания солнечной панели.
Конструкция. Для работы системы активного опорного обезвешивания должно быть предусмотрено решение 2-х основных задач, во-первых, устройство должно создавать силу, направленную противоположно весу обезвешиваемого объекта и равную ему по модулю, данную функцию реализует устройство обезвешивания. Во-вторых, система должна самостоятельно осуществлять перемещение, для реализации которого должно быть заложено мобильное основание со встроенными электродвигателями, далее мобильная платформа. Поскольку в процессе раскрытия солнечная панель осуществляет передвижение по 2-м осям координат, то система обезвешивания должна иметь возможность в любой момент времени осуществлять перемещение в любом направлении без предварительного разворота. Данное требование обусловлено тем, что в процессе обезвешивания должно достигаться минимально допустимое рассогласование между положением обезвешиваемого элемента и устройством обезвешивания, а потеря времени на поворот в нужном направлении будет только увеличивать рассогласование. Реализовать подобный функционал позволяют мобильные платформы на всенаправленных колесах, которые бывают 2-х типов: omni и mecanum, отличающиеся углом поворота роликов на колесах [12,13].
Устройство обезвешивания кроме создания силы противодействующей весу обезвешиваемого объекта, т.е. силы обезвешивания, должно иметь возможность определять изменение положения обезвешиваемого элемента в пространстве и по возможности не допускать появления трения в системе. В работе [14] авторами предложена конструкция устройства обезвешивания, однако данное устройство имеет трение между шариковой опорой и опорной поверхностью, что является недостатком, поскольку затрудняет процесс раскрытия, что приводит к появлению дополнительных моментов трения в шарнирах и как следствие к дополнительным потерям энергии системы раскрытия обезвешиваемого элемента. Поэтому в данной работе рассматривается вариант 2-х шарнирного исполнения устройства обезвешивания. К обезвешиваемому элементу через 2-х степенной шарнир, то есть шарнир имеющий две степени вращения во круг оси Х и У глобальной системы координат, крепится вертикальная опорная стойка, имеющая вертикальный пассивный канал, нижнем концом закрепленная в гироскопическом подвесе, с возможностью определения углов поворота опорной стойки. Данная конструкция выполняет функцию устройства обезвешивания и закрепляется на мобильной платформе с всена-правленными колесами.
Внешний вид системы опорного обезвешивания, разработанный в среде Auto-Inventor, представлен на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид системы активного опорного обезвешивания на основе 3-х колесной втт-платформы
Работает система следующим образом, в ходе раскрытия солнечной батареи происходит изменение положения обезвешиваемого элемента (панели), вследствие чего изменяется угол наклона опорной штанги. Угол наклона измеряется установленными в карданный подвес энкодерами и передается в блок управления мобильной платформой, которая через встроенные в платформу электродвигатели перемещает платформу таким образом, что угол отклонения опорной стойки от вертикали будет равным 0.
Математическое описание. Для синтеза системы управления, а также формализации процессов, протекающих в системе необходимо синтезировать динамическую модель платформы с устройством обезвешивания. Поскольку в дальнейшем данная система обезвешивания может быть использована не только для солнечных панелей то для абстрагирования от типа обезвешиваемого элемента примем его за материальную точку, способную перемещаться в 2-х горизонтальных направлениях. Тогда система обезвеши-вания может быть рассмотрена как 2-х степенной перевернутый маятник на тележке способной перемещаться в 2-х направлениях (рис. 2).
/
<Р
X
Рис. 2. Кинематическое представление устройства обезвешивания
На рисукнке 0 - угол отклонения маятника относительно плоскости ZoY; f -угол поворота маятника в плоскости ZoY, нулевое положение отсчитывается по оси Х; M - масса тележки; m, l - масса и длина маятника соответственно; X - координаты центра мобильной платформы по оси Х; у -координаты центра мобильной платформы по У Кинематику можно описать следующим образом
хм = x +1 sin 0,
* Ум = У +1 cos 0 sin f, (1)
z м = 0 +1 cos 0 cos f.
где хм, Ум, zm - координаты центра маятника, тогда продифференцировав данные уравнения по времени, получим
Хм = X +10 cos 0,
* Ум = У -10 sin 0 sin f + lf cos 0 cos f, Zм = -100 sin 0 cos f - lf cos 0 sin f.
Одним из вариантов описания динамики сложных систем, являются уравнения Лагранжа 2-го рода, для которого необходимо описать кинетическую и потенциальную энергию системы, а также произвести выбор независимых координат. В качестве независимых координат определены углы поворота опорной стойки f и 0 , и координаты центра мобильной платформы х, у.
Тогда
Тмп = 2м(х2 + y2); Tn
1 2 2 2 2 m(x M + y M + * M ),
МП. о v s " О.Эпкм-ГМ м> где ТМп - кинетическая энергия мобильной платформы; ТоЭ - кинетическая энергия обезвешиваемого элемента или маятника
19 9 9-9 • 2-22
То Э = —m(xz + y z + lz0Z + 2lx0 cos 0 - 2ly0 sin 0 sin f + 2lyf cos 0 cosf + Гf cosz 0).
Потенциальная энергия будет состоять исключительно из энергии обезвешиваемого элемента и будет определяться, как:
П = mgh = mgl(cos 0 cos f +1) .
Используя уравнения Лагранжа второго рода получена следующее уравнение динамики системы:
&2,
(M + m) x + ml0 cos 0 - m/02 sin 0 = F
• 2 • 2
(M + m)y - ml0 sin 0 sin f + mlf cos 0 cos f-ml (0 + f )cos 0sin f-2ml0f sin 0 cos f = Fy (2)
2" • 2' 2
ml 0 + mix cos 0- mly sin 0 sin f + ml f cos 0 sin 0- mgl sin 0 cos f = 0
2 2 2 ml f cos 0 + mly cos 0 cos f-2ml 0f cos 0 sin 0-mgl cos 0 sin f = 0
Приведем систему к матричному виду: M(q(t))q + h(q(t), q(t)) = 0 ;
x x x
y y y
q = 0 > q = 0 > q = 0
f f f
Для синтеза регулятора полученные модели необходимо линеаризовать. В качестве точки линеаризации принята точка, отвечающее за вертикальное расположение опорной стойки, то есть, когда:
0 = 0,0 = 0, ф = 0, ф = 0. Получаем, уравнения динамики:
(M + m) x + ml0 = Fx (M + m) y + mlf = Fy 2"
ml 0 + mlx - mgl0 = 0
2
(3)
ml f + mly - mglf = 0
По полученным линеаризованным уравнениям видно, что уравнения для разных осей координат симметричны, и каждый из углов наклона опорной штанги зависит непосредственно от изменения соответствующей ему координаты, что говорит о том, что синтез систем управления по каждой координате мобильной платформы можно проводить независимо друг от друга. Однако поскольку силы, действующие на мобильную платформу, создаются за счет моментов электродвигателей, встроенных в нее, то в модели необходимо учесть их математические модели, то есть математические модели двигателей постоянного тока [15,16].
Кроме того, поскольку мобильная платформа снабжена голономными колесами, то для пересчета скоростей вращения колес в скорости движения вдоль осей мобильной платформы, а также для перевода моментов вращения колес в силы движения платформы вдоль осей Х и У необходимо решить прямую и обратную задачу кинематики для данной платформы. Воспользуюсь работой [13] получены уравнения прямой и обратной задачи кинематики, для 4-х колесной mecanum платформы:
—
Fx = -•(Ml + M 2 + M 3 + M 4);
F = — • (- M1 + M 2 + M3 - M 4);
4
-
Mю = 4(^ + 7) • (-M1 + M2 -M3 + M4);
fi = ^ • V++ (- l -i )•«);
(4)
-
ф 2 = -1 • (-Vx+Vy + (l+i )•«);
-
ф 3 = -1 • (-Vx + Vy + (- L -1 )w);
(5)
-
f 4 = -1 • (Vx + Vy + (L +1 )w), —
где Fx - сила движения мобильной платформы вдоль оси Х; Fy - сила движения мобильной платформы вдоль оси У; Mw - момент вращения платформы; L - половина длинны мобильной платформы; l - половина ширины мобильной платформы; Mi - момент вращения i-того колеса; фг - скорость вращения i-того колеса; R - радиус колеса; vx - скорость мобильной платформы вдоль оси Х; Vy - скорость мобильной платформы вдоль
оси У; w - скорость вращения мобильной платформы.
Моделирование в Matlab. Моделирование полученных ранее зависимостей проводилось с использованием программного комплекса Matlab Simulink.
Для визуализации процесса работы системы обезвешивания выла реализована модель солнечной батареи, состоящей из одной солнечной панели, соединенной через шарнирный элемент со штангой, которая в свою очередь, через шарнирный элемент, соединена с вертикальной опорой, имитирующей корпус космического корабля. Данная модель была разработана с использованием пакета Simscape Multibody и представлена на рис. 3.
Бок имитирующий балку батареи
Бок имитирующий солненую панель
Система управления раскрытием Система управления раскрытием
Рис. 3. Модель солнечной батареи
Для управления процессом раскрытия данной батареи во времени, используется зависимость между углом поворота панели и моментом, подаваемым на нее реализованная в блоке «Система управления раскрытием». Причем при достижении элементом, требуемого (заданного) угла раскрытия происходит алгоритм «зачековки», то есть момент, подаваемый для управления, угловая скорость приравниваются к 0 и элементы рассматриваются как единый механизм. Данный процесс реализуется на реальных солнечных батареях, за счет механических устройств.
Динамика мобильной платформы с устройством обезвешивания описана в блоке «Model» (рис. 4) для визуализации работы которого использовался пакет Simscape Multibody. На вход данного блока подаются силы Fx и Fy, рассчитанные исходя из моментов выдаваемых с моделей двигателей, описанных в блоке «Motors» и пересчитанных с использованием прямых кинематических преобразований, описывающие уравнения (4), в блоке «Kinematics». Получаемые на выходе блока «Model» скорости движения платформы вдоль локальных систем координат робота, по уравнениям (5) реализованным в блоке «Kinematik_OBR», пересчитываются в скорости вращения каждого колеса и подаются в качестве обратной связи в модели двигателей.
2-х
степенной
—И-у.
Выход под крепление под панель
Опорная стойка
4 -
2-х
степенной шарнир
Рис. 4. Модель мобильной платформы с опорной стойкой
Синтез системы управления. Поскольку в отличии от перевернутого маятника на тележке, рассматриваемая система с солнечной панелью не является неустойчивой, поскольку обезвешиваемый элемент имеет жесткое закрепление к вертикальной опоре, имитирующей корпус летательного аппарата, то предположено допущение о возможности рассмотрения данной задачи, как задачи слежения, для которой не требуется сложное управление, такое как LQR, нечеткая логика и другие регуляторы, используемые при стабилизации перевернутого маятника на тележке [17-21].
Поскольку полученная ранее динамическая модель системы симметрична, принято решение о синтезе 2-х независимых систем управления мобильной платформой по отклонению маятника по каждой его координате движения. Используя уравнения кинематики маятника на тележке (1), можно определить необходимое изменение координат мобильной платформы через углы поворота маятника.
Г хм - x = / sin 0, Г Ax = / sin 0,
[yм - y = / cos 0 sin f, [Ay = / cos 0 sin f.
В качестве регулятора был выбран ПИД-регулятор, однако поскольку настроить данный регулятор по уравнениям (2), (3) достаточно сложно, решено внести в систему стандартные для мобильных роботов регулятор скорости вращения каждого двигателя и регулятор по скорости движения робота вдоль его локальных осей координат Х и У. Настройка регулятора скорости вращения двигателя осуществлялась на основе симметричного оптимума, для настройки регуляторов скорости движения платформы вдоль локальных осей координат, осуществлялось на основе максимальных скоростей раскрытия солнечных панелей (1 м/с вдоль каждой оси). Полученная система с регуляторами движения приведена на рис. 5. Переходные характеристики по углам наклона, координатам мобильной платформы приведены на рис. 6 и 7.
В рамках работы была рассмотрена задача применения мобильного робота с устройством обезвешивания на основе 2-х степенного маятника для обезвешивания солнечных панелей при их раскрытии в земных условиях. Синтезирована
кинематическая и динамическая модель системы, как 2-х степенного маятника на тележке и в последующем данная система обезвешивания смоделирована в программном пакете Matlab Simulink с применением пакета Simscape Multibody.
Рис. 5. Модель замкнутой системы
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рис. 6. Переходные характеристики системы по оси Х
Рис. 7. Переходные характеристики системы по оси Х
Заключение. Результаты моделирования показывают отклонение стержня от вертикального положения не более чем на 2,3 градуса по оси Х, по оси У ошибка менее 1 градуса, что соответствует высокой степени работоспособности данного решения. В дальнейшем будут рассмотрены другие методы управления, с целью улучшения переходных характеристик работы системы.
Список литературы
1. Верхогляд А.Г., Куклин В. А., Макаров С.Н., Михалкин В.М., Халиманович
B.И. Автоматизированная система обезвешивания для наземной отработки солнечных батарей космических аппаратов // Материалы юбилейной XX Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева. Красноярск: СибГУ, 2016. Т. 1. № 20.
C. 89-91.
2. Ча Г.О., Скоков Д.В., Скиба В.Ю., Глейм В.Р., Левчук А.Ю., Плотников К.П. Привод вертикального перемещения точки вывески системы обезвешивания // Технические науки - от теории к практике. 2015. № 53. C. 188-194.
3. Ча Г.О., Скоков Д.В., Глейм В.Р., Левчук А.Ю., Плотников К.П., Скиба В.Ю. Проектирование привода вертикального перемещения точки вывески системы обезве-шивания // Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. № 3. C. 229-233.
4. Ковалев И.В., Баданина Ю.О. Платформа автоматизации системы компенсации весовой составляющей для крупногабаритных рефлекторов космических аппаратов // Сибирский журнал науки и технологий. 2016. Т. 17. № 1. С. 131-136.
5. Романов А.В., Тестоедов Н.А. Основы проектирования информационно-управляющих и механических систем космических аппаратов; под ред. В.Д. Атамасова. СПб.: АНО ЛА Профессионал, 2015. 236 с.
6. Shpyakin I., Voronin A., Malyshenko A., Majkov S. Modeling of a Solar Arrays Deployment Process at Ground Tests of Mechanical Devices on Active Gravity Compensation Systems // 2018 3rd Russian-Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC). Vladivostok, 2018. P. 1-4.
7. Верхогляд А.Г., Куклин В.А., Макаров С.Н., Михалкин В.М., Халиманович В.И. Автоматизированная система обезвешивания для наземной отработки солнечных батарей космических аппаратов // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18. № 3. С. 567-574.
8. Зарницын А.Ю., Малышенко А.М. Исследование динамики следящих систем стенда с активной системой обезвешивания для испытаний раскрытия в земных условиях крыльев солнечных батарей // Молодежь и современные информационные технологии: сборник трудов XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: ТПУ, 2016. Т. 1. С. 268-269.
9. Kremer K. MAVEN Takes Final Test Spins, Flexes Solar Panels Before Imminent Trek to Florida Launch Site. [Электронный ресурс] URL: http://www.universetoday.com/ 103858/ maven - takes - final - test - spins - flexes-solar-panels-before-imminent-trek-to-flor-ida-launch-site (дата обращения: 13.09.2020).
10. Трапп С.А. Разработка и исследование робокара с управляемым движением по вектору силы: магистерская диссертация; науч. рук. А.М. Малышенко. Томск, 2017. 107 c.
11. Малышенко А.М., Беляев А.С. Оценка реализуемости обезвешивания крыльев солнечных батарей при их наземных испытаниях с помощью робокаров // Материалы XXIII Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева. Красноярск: СибГУ, 2019. С. 383-385.
12. Gfrerrer A. Geometry and kinematics of the Mecanum wheel // Computer Aided Geometric Design. 2008. Vol. 25. No. 9. P. 784-791.
13. Indiveri G. Swedish Wheeled Omnidirectional Mobile Robots: Kinematics Analysis and Control // IEEE Transactions on Robotics. 2009. Vol. 25. No. 1. P. 164-171.
14. Беляев А. С., Филипас А. А., Тырышкин А.В. Имитационная модель системы опорного обезвешивания элементов космических аппаратов // Материалы XXIV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева. Красноярск: СибГУ, 2020. T. 1. С. 60-62.
15. Чиликин М.Г., Сандлер А.С., Ключев В.И. Теория автоматизированного электропривода: учебное пособие. М.: Энергия, 1979. 615 с.
16. Терёхин В.Б., Дементьев Ю.Н. Компьютерное моделирование систем электропривода постоянного и переменного тока в Simulink: учебное пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 2013. 307 c.
17. Lim Y.Y., Hoo C.L., Felicia Y.M. Wong Stabilising an Inverted Pendulum with PID Controller // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 152. P. 1-14.
18. Kumar V., Jerome J. Robust LQR Controller Design for Stabilizing and Trajectory Tracking of Inverted Pendulum // International Conference on Design and Manufacturing. Procedia Engineering. 2013. Vol. 64. P. 169-178.
19. Wu Q.H., Hogg B.W., Irwin G.W. A Neural Network Regulator for Turbogenerators // IEEE Transactions on Neural Networks. 1992. Vol. 3. № 1. P. 95-100.
20. Ray G., Das S.K., Tyagi B. Stabilization of inverted pendulum via fuzzy control // Journal of The Institution of Engineers Electrical Engineering. 2007. Vol. 88. P. 58-62.
21. Mansoor H., Bhutta H.A. Genetic Algorithm Based Optimal Back Stepping Controller Design For Stabilizing Inverted Pendulum // Proc. of International Conference on Computing, Electronic and Electrical Engineering, ICE 2016 Cube. 2016. P. 1-5.
Беляев Александр Сергеевич, аспирант, asb22@tpu.ru, Россия, Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Филипас Александр Александрович, канд. техн. наук, доцент, filipas@,tpu.ru, Россия, Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Малышенко Александр Максимович, д-р техн. наук, профессор, mam@tpu.ru, Россия, Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Суменков Олег Владимирович, студент, oys5@tpu.ru, Россия, Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет
MODELING AND CONTROL SYSTEM DEVELOPMENT FOR MOBILE ROBOTS FOR SOLAR PANELS WEIGHTLESSNESS IMITATION
A.S. Belyaev, A.A. Filipas, A.M. Malyshenko, O.Yu. Sumenkov
When developing any spacecraft with transformable parts, it is necessary to test it in terrestrial conditions on special weightlessness imitation systems. In this paper, the available types of weightlessness imitation systems are considered and the concept of implementing an active support weightlessness imitation system with the use of a support stand with two degrees offreedom is presented. The synthesis of a mathematical model, based on the Lagrange equations of the second kind, of the weightlessness imitation system, considered as two degrees of freedom inverted pendulum on a trolley, has been carried out. A model of the weightlessness imitation system has been developed and presented, using models of electric motors, the kinematics of the mobile platform and the model of the weightlessness imitation system object one section of the solar battery. The synthesis of the mobile platform control system for deflection of the support post from the upright position, which is based on a 2-loop PID controller, has been made.
Key words: solar panel weightlessness imitation, modeling, automatic control system, mobile robot, support stand weightlessness imitation.
Belyaev Aleksandr Sergeevich, postgraduate, asb22@tpu.ru, Russia, Tomsk, Tomsk Polytechnic University,
Filipas Aleksandr Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, fili-pas@tpu.ru, Russia, Tomsk, Tomsk Polytechnic University,
Malyshenko Aleksandr Maksimovich, doctor of technical sciences, docent, mam@tpu.ru, Russia, Tomsk, Tomsk Polytechnic University,
11
Sumenkov Oleg Yurievic, student, oys5@tpu.ru, Russia, Tomsk, Tomsk Polytechnic University
УДК 621.34.07
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Е.Б. Колесников, С.Б. Малков, Д.М. Шпрехер
Приводятся результаты разработки автоматизированной системы, обеспечивающей бесперебойное водоснабжения потребителей. Показано, что эффективность и надежность электропривода погружных насосов систем водоснабжения повышается путем применения частотно-регулируемого электропривода с автоматическим резервированием и применением автономного источника электрической энергии. Приводится описание алгоритма работы аппаратуры автоматизации.
Ключевые слова: система водоснабжения, погружной насос, преобразователь частоты, частотно-регулируемый электропривод, бесконтактный тиристорный пускатель, плавный пуск, дизель-генератор.
В течение длительного времени водоснабжение большинства небольших поселков и сельских населенных пунктов производилось и осуществляется до сих пор с использованием водонапорных башен Рожновского, наполняемых водой из артезианских скважин при помощи погружных насосов [1].
Наряду с таким достоинством систем водоснабжения на их основе, как простота автоматизации работы, они имеют ряд известных существенных недостатков [2]. Кроме того, применение башни не позволяет регулировать давление в системе, которое меняется в значительных пределах и ограниченно высотой башни. Напор, создаваемый башней, в среднем 12.. .15 м водяного столба (1,2... 1,5 атм.), не может обеспечить достаточное водяное давление в многоэтажных домах и нормальную работу современных бытовых водонагревательных приборов. При этом, в большинстве случаев срок эксплуатации водонапорных башен уже истек, а для ее замены на новую требуются значительные материальные затраты. Высокая стоимость башни, а также демонтажа старой башни, доставки, монтажа и ввода в эксплуатацию новой делает замену башни экономически нецелесообразной.
Альтернативой использования водонапорных башен является применение станций частотного управления погружными насосами, в которых производится регулирование частоты вращения электродвигателя погружного насоса при помощи преобразователя частоты (ПЧ) [3].
Применение частотно-регулируемого электропривода исключает расходы по замене или реконструкции башни и имеет ряд неоспоримых технических преимуществ перед системой водоснабжения с водонапорной башней [4].
Основным недостатком систем водоснабжения с частотным приводом являются возможные перебои подачи воды в случае остановки (при срабатывании защит) или выхода из строя преобразователя частоты, а также при исчезновении напряжения сети.
Учитывая вышеизложенное, для обеспечения бесперебойности водоснабжения в работе предложено повысить надежность станции частотного управления путем ее резервирования. При этом, очевидно, применение в качестве резерва дополнительной, такой же, станции частотного управления, слишком затратно и экономически неоправданно.
