Синтез регулятора при робастном управлении электроприводом с предикаторами. Ч. 1
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-8-65-77Ключевые слова:
регулируемый электропривод, подчиненное управление, цифровые регуляторы, системы автоматического управления, теория автоматического регулированияАннотация
Основные требования к электроприводам, применяемым в металлорежущих станках с ЧПУ, промышленных роботах, астрономических телескопах и в других высокоточных объектах управления, – возможность работы в широком диапазоне скоростей с минимальным временем разгона и торможения при отсутствии перерегулирований в переходных режимах. Применяемые в существующих системах подчиненного управления регулируемыми электроприводами известные корректирующие звенья в виде ПИ и ПИД-регуляторов не всегда обеспечивают требуемое качество регулирования. В статье рассмотрена математическая модель новой самонастраивающейся системы управления с улучшенными динамическими характеристиками. Система включает регулятор объекта управления, эталонную модель и объект управления. Предложена оригинальная методика синтеза регуляторов на основе предикаторов. Разработан новый способ и программа измерения скорости электропривода с помощью стандартного инкрементного энкодера. В процессе имитационного математического моделирования новой системы управления электроприводом протестирована ее робастность. Получен диапазон регулирования скорости на модели не менее 10⁷. Электропривод обладает высоким быстродействием, высокой точностью регулирования при отсутствии перерегулирований и высокой жесткостью к внешней возмущающей нагрузке. Широкая робастность электропривода позволяет изменять его параметры по сравнению с расчетными значениями в 3–10 раз без ухудшения качества регулирования.
Библиографические ссылки
1. Чикуров Н.Г. Регуляторы на основе предикаторов для подчиненного управления регулируемыми и следящими электроприводами. – Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2024, т. 67, № 1, с. 46–60.
2. Чикуров Н.Г. Цифровые регуляторы на основе предикаторов для подчиненного управления регулируемыми электроприводами. Ч. 1. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2025, т. 68, № 3, с. 39–47.
3. Томасов В.С. и др. Многоуровневые инверторы напряжения в прецизионном сервоприводе. – Силовая электроника, 2019, № 2, с. 42–48.
4. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982, 392 с.
5. Анучин А.С. Системы управления электроприводов. М.: Изд-во МЭИ, 2015, 373 с.
6. Самосейко В.Ф. Теоретические основы управления электроприводом. СПб.: Элмор, 2007, 464 с.
7. Боровиков М.А. Расчет быстродействующих систем электропривода и автоматики. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1980, 394 с.
8. Smith O.J.M. Close Control of Loops with Deadtime. – Chemistry Engineering Progress, 1957, vol. 53, No. 5, pp. 217–219.
9. Солодовников В.В, Филимонов А.Б. Упреждающее управление линейными стационарными объектами с запаздываниями. – Автоматика и телемеханика, 1982, № 11, с. 57–60.
10. Смит О.Дж.М. Автоматическое регулирование. М.: Физматгиз, 1962, 848 с.
11. Lashkevich M. et al. Calibration of Incremental Position Encoder for the Precise Measurement of Low Speeds. – IEEE Sensors Journal, 2024, vol. 24, No. 1, pp. 573–583, DOI: 10.1109/JSEN.2023.3334355.
12. Anuchin A., Dianov A., Briz F. Synchronous Constant Elapsed Time Speed Estimation Using Incremental Encoders. – IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2024, vol. 24, No. 4, pp 1893–1901, DOI: 10.1109/TMECH.2019.2928950.
13. Faccio M. et al. An Embedded System for Position and Speed Measurement Adopting Incremental Encoders. – IEEE Industry Applications Conference, 39th IAS Annual Meeting, 2004, DOI: 10.1109/IAS.2004.1348564.
14. Чикуров Н.Г. Построение математических моделей динамических систем на основе метода электроаналогий. Старый Оскол: ТНТ, 2014, 300 с.
15. Бреки А.Д. Триботехнические характеристики материалов пар трения и смазочных сред в условиях самопроизвольных изменений состояний фрикционного контакта: автореферат дис. ... доктора техн. наук. СПб., 2021, 43 с.
16. Неменко А.В. Определение потерь в опорах вращающихся деталей. Севастополь: Изд-во СевГУ, 2022, 36 с.
17. Козырев В.В. Анализ и синтез роликовинтовых передач как исполнительных механизмов электромеханических приводов: автореферат дис. ... доктора техн. наук. Владимир, 1996, 33 с.
18. Козырев В.В. Конструкции роликовинтовых передач и методика их проектирования. Владимир: Изд-во Владимирского государственного университета, 2004, 100 с.
19. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. СПб.: Профессия, 2003, 752 с.
20. Пат. RU 2848947 С1. Самонастраивающаяся робастная система управления с предикаторами / Н.Г. Чикуров, 2025.
#
1. Chikurov N.G. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Pribo-rostrenie – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Instrument Engineering), 2024, vol. 67, No. 1, pp. 46–60.
2. Chikurov N.G. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektro-mekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2025, vol. 68, No. 3, pp. 39–47.
3. Tomasov V.S. et al. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2019, No. 2, pp. 42–48.
4. Basharin A.V., Novikov V.A., Sokolovskiy G.G. Upravlenie elek-troprivodami (Control of Electric Drives). L.: Energoizdat, 1982, 392 p.
5. Anuchin A.S. Sistemy upravleniya elektroprivodov (Electric Drive Control Systems). M.: Izd-vo MEI, 2015, 373 p.
6. Samoseyko V.F. Teoreticheskie osnovy upravleniya elektroprivo-dom (Theoretical Foundations of Electric Drive Control). SPb.: Elmor, 2007, 464 p.
7. Borovikov M.A. Raschet bystrodeystvuyushchih sistem elektro-privoda i avtomatiki (Calculation of High-Speed Electric Drive and Automation Systems). Saratov: Izd-vo Saratovskogo universiteta, 1980, 394 p.
8. Smith O.J.M. Close Control of Loops with Deadtime. – Chemistry Engineering Progress, 1957, vol. 53, No. 5, pp. 217–219.
9. Solodovnikov V.V, Filimonov A.B. Avtomatika i telemekhanika – in Russ. (Automation and Telemechanics), 1982, No. 11, pp. 57–60.
10. Smit O.Dzh.M. Avtomaticheskoe regulirovanie (Automatic Control). M.: Fizmatgiz, 1962, 848 p.
11. Lashkevich M. et al. Calibration of Incremental Position Encoder for the Precise Measurement of Low Speeds. – IEEE Sensors Journal, 2024, vol. 24, No. 1, pp. 573–583, DOI: 10.1109/JSEN.2023.3334355.
12. Anuchin A., Dianov A., Briz F. Synchronous Constant Elapsed Time Speed Estimation Using Incremental Encoders. – IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2024, vol. 24, No. 4, pp 1893–1901, DOI: 10.1109/TMECH.2019.2928950.
13. Faccio M. et al. An Embedded System for Position and Speed Measurement Adopting Incremental Encoders. – IEEE Industry Applications Conference, 39th IAS Annual Meeting, 2004, DOI: 10.1109/IAS.2004.1348564.
14. Chikurov N.G. Postroenie matematicheskih modeley dinami-cheskih sistem na osnove metoda elektroanalogiy (Construction of Mathematical Models of Dynamic Systems Based on the Electroanalogy Method). Staryy Oskol: TNT, 2014, 300 p.
15. BREKI A.D. Tribotekhnicheskie harakteristiki materialov par treniya i smazochnyh sred v usloviyah samoproizvol’nyh izmeneniy sostoyaniy friktsionnogo kontakta: avtoreferat dis. ... doktora tekhn. nauk (Tribotechnical Characteristics of Materials of Friction Pairs and Lubricating Media Under Conditions of Spontaneous Changes in Frictional Contact Conditions: Abstract ... Dr. Sci. (Eng.)). SPb., 2021, 43 p.
16. Nemenko A.V. Opredelenie poter’ v oporah vrashchayushchih-sya detaley (Determination of Losses in the Bearings of Rotating Parts). Sevastopol’: Izd-vo SevGU, 2022, 36 p.
17. Kozyrev V.V. Analiz i sintez rolikovintovyh peredach kak ispolnitel’nyh mekhanizmov elektromekhanicheskih privodov: avtore-ferat dis. ... doktora tekhn. nauk (Analysis and Synthesis of Roller Screw Gears as Actuators of Electromechanical Drives: Abstract ... Dr. Sci. (Eng.)). Vladimir, 1996, 33 p.
18. Kozyrev V.V. Konstruktsii rolikovintovyh peredach i metodika ih proektirovaniya (Roller Screw Gear Designs and Their Design Methodology). Vladimir: Izd-vo Vladimirskogo gosudarstvennogo universiteta, 2004, 100 p.
19. Besekerskiy V.A., Popov E.P. Teoriya sistem avtomaticheskogo upravleniya. (Theory of Automatic Control Systems). SPb.: Izd-vo «Professiya», 2003, 752 p.
20. Pat. RU 2848947 S1. Samonastraivayushchayasya robastnaya sistema upravleniya s predikatorami (Self-Adjusting Robust Control System with Predictors) / N.G. Chikurov, 2025
