Sterowanie napędów elektrycznych

Lech Grzesiak, Bartłomiej Ufnalski, Arkadiusz Kaszewski

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-18318-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2016

Liczba stron:

285

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Grzesiak, Lech; Ufnalski, Bartłomiej; Kaszewski, Arkadiusz. Sterowanie napędów elektrycznych. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2016, 285 s. ISBN 978-83-01-18318-9

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Grzesiak, L.

A1 Ufnalski, B.

A1 Kaszewski, A.

T1 Sterowanie napędów elektrycznych

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2016

SN 978-83-01-18318-9

Bibliografia BibTex:

@Book{ 157458, author = "Grzesiak, Lech and Ufnalski, Bartłomiej and Kaszewski, Arkadiusz", editor = "", title = "Sterowanie napędów elektrycznych", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2016", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-18318-9" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Grzesiak, Lech

AU - Ufnalski, Bartłomiej

AU - Kaszewski, Arkadiusz

ED -

TI - Sterowanie napędów elektrycznych

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2016

SN - 978-83-01-18318-9

ER -

Netografia (standard APA):

Grzesiak, Lech; Ufnalski, Bartłomiej; Kaszewski, Arkadiusz. Sterowanie napędów elektrycznych [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2016 [dostęp: 26 07 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/sterowanie-napedow-elektrycznych-lech-grzesiak-bartlomiej-157458.

maszyny elektryczne, maszyn prądu

W książce przedstawiono najczęściej wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych układy napędowe prądu stałego oraz prądu przemiennego z silnikami indukcyjnymi i silnikami synchronicznymi o magnesach trwałych. Zaprezentowano kompleksowe omówieni...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-18318-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2016

Liczba stron:

285

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Wykaz oznaczeń9
Wykaz używanych skrotow15
1. Wstęp18
2. Maszyny elektryczne stosowane układach napędowych22
2.1. Podstawowe konstrukcje i właściwości maszyn elektrycznych prądu stałego22
2.2. Podstawowe konstrukcje i właściwości maszyn elektrycznych prądu przemiennego23
3. Przekształtniki energoelektroniczne z łącznikami w pełni sterowalnymi dla napędów elektrycznych25
3.1. Wprowadzenie25
3.2. Podstawowe topologie przekształtników silnikowych i metody modulacji szerokości impulsów31
3.2.1. Przekształtniki DC/DC dla napędow z silnikami komutatorowymi prądu stałego33
3.2.2. Trójfazowy dwupoziomowy przekształtnik napięcia DC/AC dla silników prądu przemiennego45
3.2.3. Trójfazowy trójpoziomowy przekształtnik napięcia DC/AC dla silników prądu przemiennego58
4. Modele matematyczne przekształtnikowych napędów prądu stałego69
4.1. Model matematyczny bezszczotkowego silnika prądu stałego (BLDC)69
4.2. Modele matematyczne maszyn prądu stałego w przestrzeni stanu70
4.3. Model silnika prądu stałego w dziedzinie operatorowej73
4.4. Model matematyczny przekształtnika energoelektronicznego74
4.5. Model matematyczny napędu z silnikiem prądu stałego i przekształtnikiem energoelektronicznym – opis w dziedzinie czasu74
4.6. Model matematyczny silnika prądu stałego z przekształtnikiem energoelektronicznym – opis dziedzinie operatorowej76
5. Sterowanie napędów prądu stałego z kaskadowo połączonymi regulatorami położenia, prędkości i prądu78
5.1. Wprowadzenie78
5.2. Projektowanie regulatora prądu82
5.3. Projektowanie regulatora prędkości86
5.4. Projektowanie regulatora położenia92
6. Dobór nastaw regulatorów metodą roju cząstek na przykładzie regulatorów prędkości i położenia97
6.1. Optymalizacja a metoda prób i błędów98
6.2. Wskaźniki jakości99
6.3. Optymalizacja metodą roju cząstek103
6.4. Optymalizacja nastaw regulatorów prędkości i położenia w układzie napędowym105
6.5. Optymalizatory stochastyczne w praktyce inżynierskiej112
7. Strojenie regulatorów przy użyciu SYSTUNE w napędzie prądu stałego113
7.1. Normy p-te wektora114
7.2. Tłumienie, pulsacja graniczna, pulsacja naturalna, pulsacja odcięcia, czas narastania, pasmo przenoszenia115
7.3. Określanie celow sterowania dla SYSTUNE119
7.4. SYSTUNE a kryteria Kesslera lub metoda Zieglera–Nicholsa128
8. Napędy prądu stałego z regulatorem stanu129
8.1. Sterowanie prędkością ze sprzężeniem od wektora stanu129
8.1.1. Opis obiektu sterowania129
8.1.2. Struktura sterowania z wykorzystaniem sprzężenia od wektora stanu i model wejścia131
8.1.3. Wyznaczenie modelu wejścia dla pobudzenia sygnałem skokowym133
8.1.4. Struktura sterowania z wykorzystaniem sprzężenia od wektora stanu oraz wewnętrznego modelu wejścia zapewniającego równość sygnału zadanego i rzeczywistego w przypadku wystąpienia zakłóceń137
8.1.5. Struktura sterowania z wykorzystaniem sprzężenia od wektora stanu oraz wewnętrznego modelu wejścia zapewniającego likwidację uchybu ustalonego dla liniowo zmieniającego się sygnału prędkości zadanej140
8.2. Sterowanie położeniem ze sprzężeniem od wektora stanu143
8.2.1. Opis obiektu sterowania dla układu pozycyjnego143
8.2.2. Struktura sterowania serwonapędu z wykorzystaniem sprzężenia od wektora stanu oraz wewnętrznego modelu wejścia zapewniającego niewrażliwość na zmiany momentu obciążenia149
9. Model matematyczny maszyny asynchronicznej153
9.1. Model wykorzystujący wektory przestrzenne154
9.2. Model w układzie wirującym159
10. Sterowanie polowo zorientowane silnikiem indukcyjnym163
10.1. Sterowanie z bezpośrednią orientacją wektora pola stojana164
10.2. Strojenie regulatorów w układzie DSFOC przy wykorzystaniu kryteriów Kesslera167
10.3. Sterowanie z bezpośrednią orientacją wektora pola wirnika173
10.4. Porównanie napędu z orientacją stojanową i wirnikową178
11.1.Wprowadzenie180
11. Napęd DTC z silnikiem indukcyjnym klatkowym180
11.2. Model symulacyjny napędu DTC z silnikiem indukcyjnym klatkowym183
12. Estymatory składowych wektora strumienia stojana maszyny indukcyjnej193
12.1.Wybrane struktury estymatorów bazujących na modelu maszyny194
12.2. Neuroestymator strumieni magnetycznych silnika asynchronicznego202
13. Przestrajany siecią neuronową regulator stanu maszyny indukcyjnej209
13.1. Linearyzacja modelu silnika indukcyjnego210
13.2. Rozszerzony model obiektu regulacji z silnikiem indukcyjnym213
13.3. LQR przestarajany siecią neuronową216
13.4. LQR a praktyka inżynierska221
14. Odtwarzanie prędkości kątowej silnika indukcyjnego przy użyciu sztucznych sieci neuronowych223
14.1.Wstępne przetwarzanie sygnałów224
14.2.Wybór typu sieci neuronowej estymującej prędkość kątową wirnika228
14.3. Uczenie jednokierunkowej sieci neuronowej realizującej zadanie odtwarzania prędkości kątowej wirnika231
14.4. Napęd bezczujnikowy z neuroestymatorem prędkości kątowej wirnika234
14.5. Neuroestymacja a praktyka inżynierska240
15. Napędy z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych242
15.1. Modele matematyczne obiektów regulacji243
15.1.1. Opis matematyczny maszyny PMSM243
15.1.2. Opis matematyczny zespołu napędowego z silnikiem PMSM zasilanym poprzez przekształtnik energoelektroniczny250
15.1.3. Linearyzacja modelu zespołu napędowego z silnikiem PMSM251
15.2. Sterowanie metodą orientacji wektora pola (RFOC)253
15.2.1. Sterowanie prędkością kątową z kaskadową strukturą regulatorów253
15.2.2. Sterowanie położeniem kątowym z kaskadową strukturą regulatorów261
15.3. Sterowanie silnikiem PMSM z wykorzystaniem regulatora stanu264
15.3.1. Sterowanie prędkością kątową z regulatorem stanu264
15.3.2. Sterowanie położeniem kątowym z regulatorem stanu271
Bibliografia276

1.Wstęp

jektowaniaregulatorazesprzężeniemodwektorastanuzostałaprzedstawionaprzywy-

korzystaniuskrzynkinarzędziowej(controltoolbox)wśrodowiskuMatlab/Simulink.

Wpodobnysposóbprzedstawionozagadnieniazwiązanezprojektowaniemiana-

lizowaniemnapędówprąduprzemiennego.Rozważaniadotycząpowszechniestosowa-

nychwprzemyśleukładównapędowychzsilnikiemsynchronicznymomagnesachtrwa-

łych(PMSM)isilnikiemindukcyjnymklatkowym.Przedstawionezostałymodelema-

tematycznesilnikówzzastosowaniemopisuwdziedzinieczasuiwykorzystaniemde-

ﬁnicjiwektoraprzestrzennego.Podanosposóbtransformacjirównańdostacjonarnego

lubwirującegoortogonalnegoukładuodniesienia.

DlanapęduzsilnikiemPMSM,wpierwszejkolejności,przedstawionezostałykla-

sycznestrukturysterowaniazorientacjąwektorapola(FOC)orazbezpośrednimstero-

waniemmomentem(DTC).Charakterystycznącechątychstruktursterowaniajestwy-

stępowaniedwóchtorówregulacji,tzn.toruregulacjimomentuitoruregulacjistrumie-

niamagnetycznego.WprzypadkunapęduFOC,zliniowymiregulatoramiskładowych

wektoraprzestrzennegoprądustojana,rozważaniaograniczonodosterowaniazzerową

składowąprąduwosid.Systemregulacjirealizowanyjestwwirującym(zgodniezwir-

nikiem)prostokątnymukładzieodniesieniadq.Metodywyznaczanianastawregulato-

rówsąanalogicznedotych,którezostałyopisanewrozdziałachdotyczącychnapędów

prądustałego.Stosowneprzekształceniaodnoszącesiędoopisówkolejnodeﬁniowa-

nychobiektówregulacjisązapisanewdziedzinieczasuidziedzinieoperatorowej.

Kolejnymsposobemsterowaniajeststerowaniezwykorzystaniemmetodybezpo-

średniejregulacjimomentu.Wtejstrukturzeregulacjistosowanesąhisterezoweregu-

latorystrumieniaimomentuorazliniowyregulatorprędkościkątowejwirnika.Realiza-

cjatakiegosterowaniawymagazdeﬁniowaniatzw.tablicyłączeńadresowanejstanami

wyjśćzregulatoróworazwyznaczanymnabieżącopołożeniemwektoraprzestrzennego

strumieniastojana.Koniecznejesttakżewyznaczanie(estymowanie)momentuelek-

tromagnetycznegosilnika.Wybranaszerokośćstrefhisterezydecydujeoczęstotliwości

łączeń(maksymalnejiminimalnej)oraztętnieniachmomentuistrumieniastojana.

Odmiennymsposobemsterowaniajeststrukturazregulatoremstanu.Wprzypadku

silnikaPMSMmamydoczynieniazobiektemnieliniowym.Macierzestanuiwymuszeń

sązależneodaktualnejprędkościwirowania.Projektowanieregulatorastanustajesię

możliwepozastosowaniuprzekształceńlinearyzującychiodsprzęgających.Wwyniku

takichprzekształceńmożliwejestskorzystaniezestandardowychmetodprojektowania

regulatorastanu.Podobniejakdlanapędówprądustałegowprowadzasięmodelewe-

wnętrznewejściazapewniającenadążaniebezuchybuzasygnałemreferencyjnym.

SterowaniesilnikiemPMSMzwykorzystaniemsprzężeniaodwektorastanujest

takżemożliwebezwprowadzeniablokulinearyzacjiiodsprzęgania.Możnaprojek-

towaćregulatorstanuoptymalnydlaokreślonejprędkości.Oczywiścienależywtym

przypadkuwyznaczyćregulatorydlaszereguprędkościinastępniezmieniaćwzmoc-

nieniatakzaprojektowanegoregulatorawrazzezmianąprędkościkątowejwirnika.Taki

Brak wyników

Sterowanie napędów elektrycznych

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra