Параметрическая оптимизация условно устойчивых электромеханических систем методом диаграмм качества управления

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016 г. Диссертация посвящена исследованию и решению задач оптимизации параметров астатических регуляторов многократноинтегрирующих систем с использованием минимаксных критериев оптимизации. Выполнен анализ способов параметрической оптимизации и повышения эффективности управления условно устойчивыми многократно интегрирующими электромеханическими системами методом диаграмм качества управления. Теоретически обосновано существование оптимального решения для управления условно устойчивыми электромеханическими системами (ЭМС) на основании комплексного критерия качества управления – максимума добротности и запаса устойчивости (МДУ). Разработаны компьютерные методики построения и анализа ДКУ условно устойчивых систем во временной и частотной областях, на которых выделены области повышенной добротности и запаса устойчивости (ПДУ). Обоснована инженерная методика применения диаграмм качества управления к решению задач оптимизационного синтеза по критерию МДУ систем с астатизмом второго и третьего порядков. Выполнена параметрическая оптимизация по критерию МДУ различных условно устойчивых ЭМС с последовательной и параллельной коррекцией с учетом особенностей структуры объекта управления, включая в ее состав неминимально-фазовые звенья. Использование результатов работы при минимальных затратах позволяет переналадить работающие МИС ЭП, что будет способствовать повышению точности их работы, росту качества выпускаемой продукции. При разработке новых систем целесообразно расчет астатических регуляторов осуществлять на основании разработанной инженерной методики, основанной на ДКУ и линии МДУ.The dissertation for the degree of technical sciences candidate by specialty 05.09.09 – electrical complexes and systems. – NTU "KhPI". – Kharkiv, 2016. The dissertation is devoted to researching and solving parameter optimization problems for multiple-integration system astatic regulators with minimax criterion application. Parametric optimization and control efficiency enhancement methods are analyzed as applied to conditionally stable multiple-integration electromechanical systems through control quality diagram technique. Existence of the optimal solution for conditionally stable electromechanical system control on the basis of a complex control efficiency criterion – Q-factor maximum and stability margin - is theoretically substantiated. Computer-aided techniques are worked out to develop and analyze conditionally stable system control quality diagrams in time and frequency domains in which zones of enhanced Q-factor and stability margin are marked. An engineering technique is validated for control quality diagram application to optimization synthesis of systems with astatism of the 2nd and 3rd order using the control quality diagram technique criterion. Control quality diagram technique criterion based parametric optimization of different conditionally stable electromechanical systems with series and parallel compensation is performed taking into account the control object structure features, including nonminimum phase links as its components. Specific examples of electromechanical system control enhancement via the control quality diagram technique application are considered with the system parameter optimization on the control quality diagram technique minimax criterion. Feasibility of 20% system Q-factor enhancement and 10% increase in the stability margin for a given Q is proved.