Системы бессенсорного управления электромагнитными приводами – это системы не требующие наличия датчиков положения и скорости прямого преобразования. Существуют два типа систем бессенсорного управления электромагнитными приводами: разомкнутые системы (применяются для двухпозиционных электроприводов) и системы на базе методов косвенного определения положения подвижных элементов [1]. Наиболее перспективным является использование косвенных методов определения текущего состояния электромагнитного привода. Системы управления на базе методов косвенного определения положения подвижных элементов включают в себя блок задания желаемого положения подвижного элемента, блок сравнения, блок регулятора, исполнительный блок, блок объекта управления (электромагнитной системы привода), отрицательную обратную связь, соединяющую выход объекта управления и вход блока сравнения, и включающую блок преобразования некоторой, возможной к измерению величины (например, тока) в величину текущего, фактического положения подвижного элемента привода. В данной статье предлагается использование результатов определения магнитного состояния электропривода и его материалов для реализации блока преобразования. Все возможные магнитные состояния электропривода в процессе движения могут быть описаны его вебер-амперной характеристикой рабочего цикла. Вследствие высокой степени нелинейности вебер-амперной характеристики, в качестве основы для системы бессенсорного управления электромагнитным приводом предлагается выбрать искусственную нейронную сеть (ИНС), которая является реализацией блока преобразования в цепи обратной связи.
Методика бессенсорного управления электроприводами линейного перемещения на базе учета магнитного состояния их материалов включает:
1. Создание адекватной модели электропривода в пакете прикладных программ (ППП), предназначенном для моделирования электромагнитных полей и сил (например, Ansys Maxwell).
2. Получение зависимостей потокосцепления рабочей обмотки изделия от тока в ней при различных положениях подвижного элемента.
3. Обучение ИНС, при котором исходными данными являются потокосцепление и ток, а целевой функцией – положение подвижного элемента (например, стандартными средствами ППП Matlab).
4. Преобразование ИНС к виду, который может быть воспринят в качестве подпрограммы микропроцессорной системы управления приводом (например, к виду MathScript в среде разработки прикладных программ LabVIEW).
5. Синтез закона и параметров управления на базе информации о разнице желаемого и текущего фактического положения подвижного элемента привода (например, ПИД-регулятора).
6. Программирование микропроцессорной системы управления и ее апробация. В случае получения удовлетворительных результатов – окончания работы, в ином случае – коррекция параметров модели электропривода в ППП и переход на п. 1.
Предложенная методика отличается высокой степенью эффективности за счет использования современных средств моделирования и проектирования. Кроме того, по сравнению с существующими средствами косвенного определения положения подвижного элемента (например, на базе контроля только электрических параметров), разработанная система является более универсальной с точки зрения реализации исполнительного блока, который может быть выполнен как в виде источника напряжения, так и в виде источника тока, мощности и т.д.
Статья подготовлена по результатам работ, полученным в ходе выполнения проекта № СП-4108.2015.1, реализуемого в рамках программы «Стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики». Статья подготовлена по результатам работ, полученным в ЦКП «Диагностика и энергоэффективное электрооборудование» ЮРГПУ(НПИ).