Параметрична оптимізація умовно стійких електромеханічних систем методом діаграм якості керування

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена визначенню і дослідженню задач оптимізації параметрів астатичних регуляторів багатократноінтегруючих систем з використанням мінімаксних критеріїв оптимізації. Виконано аналіз способів параметричної оптимізації та підвищення ефективності керування умовно стійкими багатократноінтегруючими електромеханічними системами (ЕМС) методом діаграм якості керування. Теоретично обґрунтовано існування оптимального рішення для керування такими ЕМС на основі комплексного критерія якості керування – максимуму добротності та запасу стійкості (МДС). Розроблені комп'ютерні методики побудови та аналізу діаграм якості керування (ДЯК) систем у часовій і частотних областях, на яких виділені області підвищеної добротності та запасу стійкості (ПДС). Обґрунтована інженерна методика застосування діаграм якості керування до задачі оптимізованого синтезу по критерію МДС систем з астатизмом другого і третього порядків. Виконано параметричну оптимізацію за критерієм МДС різноманітних умовно стійких ЕМС з послідовною та паралельної корекцією з урахуванням особливостей структури об'єкта керування, включаючи до її складу немінімально-фазові ланки. Розглянуті конкретні приклади підвищення ефективності керування ЕМС методом ДЯК з оптимізацією їх параметрів за мінімаксним критерієм МДС. Доказано можливість збільшення добротності систем у межах 20% і при заданій добротності збільшення запасу стійкості на 10%.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.