Применение метода модального управления в асинхронном приводе

Введение. Развитие силовой электроники и информационных технологий способствует развитию и внедрению на подвижном составе частотно-регулируемого электропривода как для тяговых двигателей, так и вспомогательных машин электровоза. Данная публикация является продолжением темы исследований управления асинхронными машинами вспомогательного электропривода локомотивов переменного тока («Вестник Научноисследовательского института железнодорожного транспорта», 2021, №5; 2022, №1; 2023, №1).

Материалы и методы. Для моделирования динамических процессов в модальном регуляторе асинхронного двигателя использован программный продукт SimInTech отечественной компании «3В Сервис», позволяющий методом имитационного моделирования исследовать работу асинхронного привода.

Результаты. Было установлено, что используемый метод модального управления позволяет при управлении асинхронным двигателем задавать время и характер переходных процессов. Результаты имитационного моделирования системы автоматического регулирования подтвердили перспективность применения данного метода.

Обсуждение и заключение. Представленные результаты моделирования системы автоматического регулирования асинхронного привода, в которой применен метод модального управления, выявили возможность значительно сократить время переходных процессов. Это достигается за счет применения в модальном регуляторе безынерционных обратных связей по потокосцеплению и угловой скорости вращения ротора двигателя.

1. Калачев Ю.Н. SimInTech: моделирование в электроприводе. М.: ДМК Пресс, 2019. 98 с. [Kalachev Yu.N. SimInTech: simulation in the electric drive. Moscow: DMK Press Publ.; 2019. 98 p. (In Russ.)]

2. Моделирование векторного управления асинхронным приводом вспомогательных машин электроподвижного состава / Ю.М. Кулинич [и др.] // Вестник Научно-исследовательского института (Вестник ВНИИЖТ). 2022. Т. 81, №1. С. 23–30 [Kulinich Yu.M., Shukharev S.A., Dukhovnikov V.K., Gulyaev A.V. Modeling vector control of the asynchronous drive of electric rolling stock auxiliary machines. Russian Railway Science Journal. 2022;81(1):23-30. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-1-23-30.

3. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1). Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2008. 320 с. [Terekhin V.B. Modeling of electric drive systems in Simulink (Matlab 7.0.1). Tomsk: Publishing house of Tomsk Polytechnic University; 2008. 320 p. (In Russ.)].

4. Музылева И.В., Языкова Л.Н., Мещеряков В.Н. Применение метода пространства состояний для обобщенной системы типа «один вход—один выход» // Вестник кибернетики. 2022. №4(48). С. 59–68 [Muzyleva I.V., Yazykova L.N., Meshcheryakov V.N. Application of the State Space Method for a Generalized Single Input Single Output System. Proceedings in Cybernetics. 2022;(4):59-68. (In Russ.)]. https://doi.org/10.34822/1999-7604-2022-4-59-68.

5. Герман-Галкин С. Г., Карташев Б.А., Литвинов С. Н. Модельное проектирование электромеханических мехатронных модулей движения в среде SimInTech. М.: ДМК Пресс, 2021. 494 с. [German-Galkin S. G., Kartashov B.A., Litvinov S. N. Model design of electromechanical mechanisms of mechatronic motion in the SimInTech environment. Moscow: DMK Press Publ.; 2021. 494 p. (In Russ.)].

6. Пахомов А.Н., Коротков М.Ф., Федоренко А.А. Модальное управление электроприводом переменного тока // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2021. №3(36). С. 70–74 [Pakhomov A.N., Korotkov M.F., Fedorenko A.A. Alternating current electric drive modal control. The Siberian Aerospace Journal. 2021;(3):70-74. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/ofyhgx.

7. Деруссо П.М., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления / пер. с англ. Р.Т. Янушевского; под ред. М.В. Меерова. М.: Наука, 1970. 620 с. [Derusso P.M., Roy R., Claws C. State Space in the Control Theory. Moscow: Nauka Publ.; 1970. 620 p. (In Russ.)].

8. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов. М.: Академия, 2005. 304 с. [Terekhov V. M., Osipov O.I. Electric Drive Control Systems. Moscow: Academia Publ.; 2005. 304 p. (In Russ.)].

9. Филиповский В.М. Системы управления в пространстве состояний. СПб., 2022. 75 с. [Filipovskiy V.M. Control systems in the state space. St. Petersburg; 2022. 75 p. (In Russ.)].

10. Панкратов В.В., Зима Е.А., Нос О.С. Специальные разделы современной теории автоматического управления. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. 219 с. [Pankratov V.V., Zima E.A., Nos O.S. Special Sections of Contemporary Automatic Control Theory. Novosibirsk: Publishing House of the Novosibirsk State Technical University; 2007. 219 p. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/tgvwav.

11. Синтез систем автоматического управления методом модального управления / В.В. Григорьев [и др.]. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. 108 с. [Grigor'ev V.V., Zhuravleva N.V., Luk'yanova G.V., Sergeev K.A. Synthesis of Automatic Control Systems Using the Modal Control Method. St. Petersburg: SPbGU ITMO; 2007. 108 p. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/zaqzip.

12. Автоматизированные системы управления электроподвижным составом. Ч. 1: Теория автоматического управления / под ред. Л.А. Баранова, А.Н. Савоськина. М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2014. 400 с. [Baranov L.A., Savos'kin A.N. (eds.) Automated Electric Rolling Stock Control Systems. Part 1: Automatic Control Theory. Moscow: Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport; 2014. 400 p. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/xmsual.

13. Фащиленко В. Н. Регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок горных предприятий. М.: Горная книга, 2011. 260 с. [Fashchilenko V. N. Adjustable Electric Drive for Pumping and Fan Installations at Mining Enterprises. Moscow: Gornaya kniga; 2011. 260 p. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/raynmx.

14. Анализ системы охлаждения силового тягового оборудования электровоза переменного тока серии «Ермак» / Д.О. Маломыжев [и др.] // Молодая наука Сибири: электронный научный журнал. 2021. №2(12). С. 7–17 [Malomyzhev D.O., Demin L.V., Ustinov R.I., Mel'nichenko O.V. Analysis of the Cooling System of Power Traction Equipment of Domestic AC Electric Locomotives. Molodaya nauka Sibiri: electron. scientific journal. 2021;(2):7-17. (In Russ.)]. EDN: https://www.elibrary.ru/ivakip.

15. Автоматизация электроподвижного состава / под ред. А.Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990. 312 с. [Savos'kin A.N. (ed.) Electric rolling stock automation. Moscow: Transport Publ.; 1990. 312 p. (In Russ.)].