Русская версия English version

Регуляторы положения систем позиционирования с динамикой Бесселя для электромехатронных модулей

С.К. Лебедев, А.Р. Колганов

Вестник ИГЭУ, 2015 г. выпуск 6, сс. 41—47

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Традиционное использование в системах позиционирования, как каскадных системах подчиненного регулирования, так и одноконтурных контроллерах движения, регуляторов положения, настроенных на биномиальное распределение корней или динамику Баттерворта-Томсона, не позволяет обеспечить всего комплекса требований к динамическим характеристикам системы: полосе пропускания и перерегулированию по управлению, робастности к воздействиям возмущения и вариации параметров. Полезные качества динамики Бесселя, заключающиеся в хорошем сочетании обеспечения полосы пропускания при минимумах перерегулирования и искажения полезного сигнала, достаточно давно используют в фильтрах для техники связи и акустики. В этой связи апробация динамики Бесселя в регуляторах положения для применения в электромехатронных модулях позиционирования представляется актуальной и составляет предмет настоящего исследования.

Материалы и методы: Анализ характеристик динамических объектов с заданными свойствами выполнен на основе методов современной теории автоматического управления с учетом требований, обусловленных областью практической реализации электромехатронной системы. Характеристики систем позиционирования получены с помощью средств символьной математики MathCAD и моделирования в среде Simulink (Matlab) с использованием инструментов Linear Analysis.

Результаты: Реализованы настройки на динамику Бесселя регуляторов положения: статических, астатических 1-го и 2-го порядка. Получены выражения для определения параметров регуляторов, входных фильтров и установившихся ошибок регулирования  по полосе пропускания и инерционности модуля. Компьютерное моделирование позволило оценить влияние инерционности контура момента на временные и частотные характеристики системы. Предложена фиксированная настройка регуляторов, обеспечивающая позиционирование  в широком диапазоне вариации параметров.

Выводы: Регуляторы положения, настроенные на динамику Бесселя, обеспечивают режим позиционирования для модулей в условиях изменения нагрузок и параметров, что характерно для применения в робототехнике и машиностроении.

Ключевые слова: системы управления, электропривод, регуляторы положения, комбинированные системы, динамика, системы позиционирования, моделирование, частотные характеристики, полоса пропускания, вариация параметров.

Список литературы на русском языке: 

1. Терехов В.М., Осипов А.И. Системы управления электроприводов. – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – 304 с.

2. Исследование электропривода подачи для станков с ЧПУ / А.П. Бурков, Е.П. Красильникъянц, А.А. Смирнов, Н.В. Салахутдинов // Вестник ИГЭУ. – 2011. – Вып. 2. – С. 71–76.

3. Красильникъянц Е.П., Варков А.А., Тютиков В.В. Варианты построения систем управления манипуляционным роботом // Вестник ИГЭУ. – 2014. – Вып. 6. – С. 49–56.

4. Глазунов В.Ф., Лебедев С.К., Гнездов Н.Е. Многосвязные электромеханотронные системы с нежесткой механикой / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2013. – 224 с. 

5. Лебедев С.К., Колганов А.Р., Гнездов Н.Е. Комбинированное управление в системах позиционирования с наблюдателями нагрузки // Вестник ИГЭУ. – 2013. – Вып. 3. – С. 41–47.

6. Толмачев В.А., Субботин Д.А. Астатическая система управления скоростью электропривода оси сканирования трехосного телескопа // Вестник ИГЭУ. – 2013. – Вып. 4. – С. 58–63.

7. Денисенко  В.А. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. – 2006. – № 4. – С. 66–74.

8. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. – М.: Мир, 1984. – 320 с.

9. Лустенберг Г.Е. Активные фильтры: метод. указания к курсовому проекту. – Иркутск: Иркут. гос. техн. ун-т, 2000. – 72 с.

10. Лебедев С.К., Колганов А.Р. Исследование характеристик стандартных распределений корней характеристических уравнений для электромехатронных систем позиционирования // Вестник ИГЭУ. – 2014. – Вып. 6. – С. 57–62.

Ключевые слова на русском языке: 
системы управления, электропривод, регуляторы положения, комбинированные системы, динамика, системы позиционирования, моделирование, частотные характеристики, полоса пропускания, вариация параметров
Ключевые слова на английском языке: 
control systems, electric drive, position regulators, combined systems, dynamics, positioning systems, simulation, frequency characteristics, bandpass, variation of parameters
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2015.6.041-047
Количество скачиваний: 
116