Енергоформівне керування нелінійними системами на прикладі двозонного електроприводу постійного струму

Abstract

Серед перспективних некласичних систем керування електромеханічними системами можна виокремити системи енергоформівного керування, де об’єкт розглядається як гамільтонова система з керованими портами. Основою енергоформівних систем керування є формування енергії системи відповідно до сформованого завдання. Розглянуто проблему синтезу енергоформівних систем керування з врахуванням нелінійностей. Прикладом для дослідження обрано двигун постійного струму з двозонним регулюванням швидкості, в моделі якого враховано нелінійність кривої намагнічування та зміну сталої часу кола збудження. Запропоновано два способи синтезу системи керування складним нелінійним об’єктом на основі його спрощеної моделі. Приведені результати досліджень у середовищі MATLAB Simulink демонструють високі динамічні і статичні показники отриманих систем енергоформівного керування.

Among the promising non-classical control systems electromechanical systems, it can be distinguished the system of energy-based control, where the object is taken as port-controlled Hamiltonian system. The energy shaping control essence consists in forming the shape of energy based on formed task. The article raises the problem of the synthesis of energy-based control systems with nonlinearities. As example, it was selected DC motor with two-zones speed control and model, that takes into account the nonlinearity of the magnetization curve and variable time constant of the field loop. The two ways of control system synthesis for complex nonlinear object are proposed, based on its simplified model. Shown research results in MATLAB Simulink environment demonstrate high dynamic and static characteristics of energy shaping control systems.