Представлен алгоритм адаптивного бессенсорного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами, основанный на нелинейном наблюдателе положения ротора. Предложенный алгоритм базируется на методе векторного управления, в котором использованы оценки положения и скорости для генерации управляющих сигналов. Разработанный наблюдатель положения является развитием недавно предложенного наблюдателя, в котором оценка положения ротора рассчитывается исходя из оценок магнитного потока. Ключевая особенность данного наблюдателя заключается в том, что для оценки положения должны быть известны только два параметра двигателя-сопротивление и индуктивность статора. Результаты экспериментов, выполненных в работе, демонстрируют эффективность бессенсорного алгоритма управления с исходным наблюдателем по сравнению с современным промышленным бессенсорным регулятором. В свою очередь, предложенный бессенсорный алгоритм управления с модифицированным наблюдателем позволяет достичь более высокой точности оценки положения по сравнению с оригинальной версией. Ключевые слова бессенсорное управление, синхронный двигатель с постоянными магнитами, адаптивное управление, нелинейный наблюдатель, идентификация параметров Благодарности Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов (субсидия 074-U01) и при финансовой поддержке РФФИ (грант 17-58-53129). Авторы выражают особую благодарность Слободану Вукосавичу, Александру Станковичу и Ромео Ортеге за оказанную помощь в данной работе.

Many control methods involve the use of real-time values of the vector of state variables or its estimates. The article considers the problem of state variables observer design for a nonlinear non-stationary plant of a wider class compared to the known analogs. To solve the problem, some assumptions are introduced and assume that the plant parameters are partially unknown functions of time that have a polynomial form. Each unknown parameter is polynomial functions of time with unknown coefficients. The problem of observer design is solved in a class of identification methods that involve the transformation of the original nonlinear mathematical model of the plant to a linear static regression. In this problem, instead of the usual unknown constant parameters, there are unknown functions of time which are estimated. To recover variables of unknown parameters, the method of dynamic regressor extension and mixing (DREM) is used. The method allows getting monotone estimates, as well as accelerating the convergence of estimates to true values. The proposed approach allows obtaining accurate parametrizations of a nonlinear nonstationary system, including exponentially decaying terms associated with using dynamic filters. The resulting regression equations explicitly depend on the tuning parameters and changing the values of these parameters yields a system of linearly independent regression equations, which can be decomposed then into scalar regression equations. An observer of the parameters and state variables of the system is designed on the basis of scalar regression equations and considered assumptions about models of non-stationary parameters. The application of the proposed approach allows solving the problems of restoring unmeasured variables and signals of real control systems and also makes it possible to identify unknown time-varying parameters, which in turn is an actual self-contained problem. The approach can be applied in control of chemical processes, electrical converters, as well as in a number of other technical applications.

No abstract

Аннотация Предмет исследования. В работе представлен алгоритм управления по выходу для нелинейных многоканальных систем. Модель квадрокоптера выбрана для наглядной демонстрации эффективности метода последовательного компенсатора для стабилизации объектов этого класса. Базовые положения исследования. Динамические свойства квадрокоптера могут быть описаны с помощью нелинейной многоканальной системы. Соответственно, первым этапом совершается ее декомпозиция, в результате чего модель делится на две части-статическое преобразование и несколько динамических каналов с одним входом и выходом. После этого осуществляется вывод упрощенной математической модели квадрокоптера, вводится, помимо абсолютной системы координат, локальная система, жестко связанная с роботом. Принимается в расчет соответствующее преобразование координат. Промежуточные результаты. Декомпозиция математической модели позволяет осуществить построение системы управления в два шага. Во-первых, применяется закон, в соответствии с которым формируются так называемые виртуальные управляющие сигналы для каждого из каналов модели квадрокоптера. Здесь используется известный метод робастного управления «последовательный компенсатор», удачно зарекомендовавший себя как наиболее простой в реализации с инженерной точки зрения и позволяющий управлять по выходу объектом в условиях его параметрической неопределенности. Вовторых, осуществляется обратное преобразование, в результате чего получаются реальные управляющие сигналы, распределяемые между исполнительными приводами системы. В данной работе предполагается, что на каждый из каналов объекта действует ветровое возмущение, причем значения и направления этих возмущений меняются пренебрежимо медленно. Таким образом, мы можем рассматривать их как неизвестные константы, которые подлежат компенсации. Основной результат. В работе была осуществлена декомпозиция математической модели, осуществлены необходимые преобразования, получена упрощенная модель, синтезировано управление по выходу на основе метода последовательного компенсатора. Получившаяся замкнутая система была промоделирована, получены соответствующие результаты. Ключевые слова управление по выходу, робастное управление, нелинейные системы, нелинейные многоканальные системы. Благодарности Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01, Госзадание 2014/190 (проект 2118)). Работа была поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации (проект 14.Z50.31.0031

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,