probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-4-113-122probener-1091Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGЭкспериментально-аналитическая идентификация математической модели электромеханического преобразователя постоянного тока с применением метода наименьших квадратовExperimentalanalytical identification of a mathematical model of a dc motor using the least squares methodМалёвН. А.MalevN. A.

Малѐв Николай Анатольевич – доцент кафедры «Приборостроение и мехатроника»

Nikolai A. Malev

Kazan

maleeev@mail.ruМухаметшинА. И.MukhametshinA. I.

Мухаметшин Азат Ильдусович – ассистент кафедры «Приборостроение и мехатроника»

Azat I. Mukhametshin

Kazan

ПогодицкийО. В.PogoditskyO. V.

Погодицкий Олег Владиславович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Приборостроение и мехатроника»

Oleg V. Pogoditsky

Kazan

ГородновА. Г.GorodnovA. G.

Городнов Антон Геннадьевич – старший преподаватель кафедры «Электрооборудование»

Anton G. Gorodnov

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationКазанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИРоссияKazan National Research Technical UniversityRussian Federation201909122019214113122Copyright © Малёв Н.А., Мухаметшин А.И., Погодицкий О.В., Городнов А.Г., 20192019Малёв Н.А., Мухаметшин А.И., Погодицкий О.В., Городнов А.Г.Malev N.A., Mukhametshin A.I., Pogoditsky O.V., Gorodnov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1091

Задача оценки и анализа переходных режимов электромеханических преобразователей с получением их математических моделей, с высокой точностью соответствующих объектам исследования, является актуальной на этапах проектирования и эксплуатации. Программные продукты LabView, MatLab Simulink и другие открывают широкие возможности для решения поставленной задачи и позволяют получить достоверные результаты. В работе проведена экспериментально-аналитическая оценка переходных режимов двигателя постоянного тока на базе установки для исследования электрических машин. На основании полученных результатов проведены аппроксимация графиков переходных процессов с применением метода наименьших квадратов и подбор аппроксимирующего полинома соответствующего порядка с наибольшим приближением к динамическим свойствам исследуемого объекта. Произведена оценка динамической точности процесса аппроксимации. Для оценки погрешности применен критерий минимума интеграла от квадрата невязки. Проведенные эксперимент, моделирование переходных процессов и анализ полученных графиков показывают, что полученная математическая модель с большой степенью точности соответствует данным эксперимента. Данное обстоятельство позволяет использовать предложенный метод для контроля вариаций параметров исследуемого объекта и их экспериментальноаналитической оценки на этапах проектирования и контроля функционирования электромеханических преобразователей в процессе эксплуатации.

The urgency of the problem lies in the formation of mathematical models of electromechanical converters corresponding to the objects of study with high accuracy. An experimental-analytical assessment of transient modes of a DC motor based on an installation for the study of electrical machines has been carried out. Based on the results obtained, an approximation of transient process graphs was carried out using the least squares method and an approximate polynomial of the corresponding order was selected with the closest imminence to the dynamic properties of the object under study.

электромеханический преобразователь постоянного токааппроксимацияметод наименьших квадратовэкспериментальная установканевязкаидентификацияelectromechanical converter of direct currentapproximationleast squares methodexperimental setupdiscrepancyidentificationReferencesКоугия В.А. Избранные труды. Исследования по теории математической обработки результатов измерений: монография. СПб.: ПГУПС, 2012. 447 с.Kougia VA. Selected Works. Studies in the theory of mathematical processing of measurement results: a monograph. SPb.: PGUPS, 2012. 447 p.Седова И.Ю., Юдина О.И. Исследование параметров математической модели для расчета добавочных потерь в двигателе постоянного тока при импульсном питании. Ставрополь: СевероКавказский государственный технологический университет. 2007.Sedova IYu., Yudina OI Study of the parameters of the mathematical model for calculating the additional losses in a DC motor with pulsed power .Sev.-Kavk. state tech. un-t. Stavropol, 2007.Abell J. MATLAB and SIMULINK. Modeling Dynamic Systems. Create Space Independent Publishing Platform, Seattle, 2016.Abell, J. MATLAB and SIMULINK. Modeling Dynamic Systems. Create Space Independent Publishing Platform, Seattle, 2016.Колеснев А.С., Котин А.И., Матвеева Т.А., Зотова С.А. Сглаживание экспериментальных зависимостей по методу наименьших квадратов // Современные наукоемкие технологии. 2014. №5-2. С. 193.Kolesnev AS., Kotin AI., Matveeva TA., Zotova SA. Smoothing of experimental dependencies by the least squares method . Modern high technologies. 2014;5(2):193.Zeyuan Allen-Zhu, Yuanzhi Li, Aarti Singh, and Yining Wang. Near-optimal design of experiments via regret minimization. In Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning. Proceedings of Machine Learning Research . Sydney, Australia, August 2017. pp. 126–135Zeyuan Allen-Zhu, Yuanzhi Li, Aarti Singh, and Yining Wang. Near-optimal design of experiments via regret minimization. In Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning, volume 70 of Proceedings of Machine Learning Research. 2017.Sydney, Australia, August. pp. 126–135.Oluic, M., Ghandhari, M., and Berggren, B. Methodology for rotor angle transient stability assessment in parameter space. IEEE Trans. Power Syst. 2016.V. 32. N. 2. pp. 1202–1211.Oluic, M., Ghandhari, M., and Berggren, B. Methodology for rotor angle transient stability assessment in parameter space. IEEE Trans. Power Syst. 2016. pp. 1202–1211.Кашаев Р.С., Свинин А.Ю., Козелков О.В. Минимизация ошибок эксперимента в методе ПМР и возможности получения спектра времен релаксации // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т.20. №11-12. С.152-160.Кashaev РS., Svinin АY., Коzelkov ОV. Minimization of experiment errors in the method of PMR and opportunities for receiving of relaxation times spectra. Power engineering: research, equipment, technology. 2018; 20(11-12):152-160.Петров Т.И., Сафин А.Р., Ившин И.В., Цветков А.Н., Корнилов В.Ю. Модель системы управления станком-качалкой на основе синхронных двигателей с бездатчиковым методом // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018.Т.20. №7-8. С.107-116.Petrov TI., Safin AR., Ivshin IV., Tsvetkov AN., Kornilov VY. Model of the control system rocking machines of oil the basic of a synchronous engines with the sensorless method. Power engineering: research, equipment, technology. 2018; 20(7-8):107-116.Малѐв Н.А., Погодицкий О.В. Исследование и синтез модального регулятора двухмассовой электромеханической системы механизма подъѐма крана // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т 20. №7-8. С.99-106.Malev NA., Pogoditsky OV. Research and synthesis of the modal regulator of the two-mass electromechanical system of the crane lifting mechanism. Proceedings of the higher educational institutions. Energy sector problems. 2018;20(7-8):99-106.Малѐв Н .А., Погодицкий О .В. Статистический анализ динамических характеристик асинхронного электромеханического преобразователя с изменяющимися параметрами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019.Т.21.№ 1-2. C.120–130.Malev NA., Pogoditsky OV. Statistical analysis of dynamic characteristics asynchronous electric motor with changing load parameters. Power engineering: research, equipment, technology. 2019; 21(1-2):120-130.Meurice, L. Nagy, C. Cleve, A. Static analysis of dynamic database usage in Java systems. In: Nurcan, S. Soffer, P. Bajes, M. Eder, J. (eds.) CAiSE 2016. LNCS2016.V. 9694, pp. 491–506. Springer, Cham.Meurice, L. Nagy, C. Cleve, A. Static analysis of dynamic database usage in Java systems. In: Nurcan, S. Soffer, P. Bajes, M. Eder, J. (eds.) CAiSE 2016. LNCS.V. 9694. pp. 491–506. Springer, Cham (2016).Кислицын А.Л. Вопросы теории и проектирования электрических машин. Параметры и характеристики электрических машин в статических и динамических режимах // Сборник научных трудов. Ульяновск: Ульяновский государственный технический университет, 2017. 304 с.Kislitsyn AL. (Ed.) Questions of the theory and design of electrical machines. Parameters and characteristics of electric cars in static and dynamic modes. Collection of scientific papers. Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk: UlGTU, 2017. 304 p.Шмарин Я.А., Кодкин В.Л. Экспериментальное исследование синхронного двигателя с постоянными магнитами // ВЕСТНИК Российского национального комитета СИГРЭ. Выпуск № 7. Материалы Молодежной секции РНК СИГРЭ: сборник конкурсных докладов «Энергия-2015» по электроэнергетической и электротехнической тематикам по направлениям исследований СИГРЭ. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2015. 118 с.Shmarin YaA., Kodkin VL. Experimental study of synchronous motors with permanent magnets. - BULLETIN of the CIGRE Russian National Committee Materials of the 7 th Youth Section of the RNC CIGRE: a collection of competitive reports “Energy-2015” in the field of electricity and electrical engineering in the areas of CIGRE research. Ivanovo, 2015. 118 p.Крупович В.И., Барыбин Ю.Г. Самовер М.Л. Проектирование электроснабжения. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1980. 456 с.Krupovich VI., Barybin YuG. Samover ML. Handbook of power supply design. 3rd ed. M.: Energy, 1980. 456 p.Кацман М.М. Электрические машины. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 480 с.Katzman MM. Handbook of electric machines. M.: Publishing Center "Academy", 2005. 480 p.Ehsani B. Data Acquisition using LabVIEW. Packt Publishing, 2016. P. 166.Ehsani B. Data Acquisition using LabVIEW. Packt Publishing, 2016. 166 p.Бадыштова К.Д., Грабовый К.Д., Щербань И.В. Комплект виртуальных приборов National Instruments для схемотехнического моделирования аналоговых динамических объектов // Международный научный журнал «Символ науки» 2016;6:43–46.Badyshtova KD., Grabovy KD., Shcherban IV. Set of VI for simulation of analog dynamic objects implemented by means of National Instruments tools. International Scientific Journal "Symbol of Science" 2016; 6:43-46.Yang Y. LabVIEW Graphical Programming Cookbook. Packt Publishing, 2014. P. 252Yang Y. LabVIEW Graphical Programming Cookbook. Packt Publishing, 2014. 252 p.Малѐв Н.А., Погодицкий О.В., Любарчук Ф.Н. Анализ вариаций параметров асинхронного электромеханического преобразователя по линейному интегральному критерию с применением эталонной модели // Вестник КГЭУ. 2019. №1. C. 60–67.Malev NA., Pogoditsky OV., Lyubarchuk FN. Analysis of changes in the parameters of an asynchronous motor by a linear integral criterion using a reference model. Bulletin of KSPEU. 2019. №1. pp. 60–67.M.A. Khanesar, Y. Oniz, O. Kaynak et al., "Direct model reference adaptive fuzzy control of networked SISO nonlinear systems"// IEEE/ASME Trans. Mechatronics. V.21. №1. pp. 205-213, 2016.Khanesar MA, Y. Oniz, O. Kaynak et al., "Direct model reference adaptive fuzzy control of networked SISO nonlinear systems". IEEE/ASME Trans. Mechatronics. 2016, pp. 205-213.Kim, S., Overbye, T. J. Mixed transient stability analysis using AC and DC models // IEEE Trans. Power Syst. 2016.V. 31. N. 2. pp. 942–948.Kim, S., Overbye, T. J. Mixed transient stability analysis using AC and DC models. IEEE Trans. Power Syst. 2016. pp. 942–948.G. De La Torre, T. Yucelen, E.N. Johnson. A new model reference control architecture: stability performance and robustness, Int. J. Robust Nonlinear Control. 2016.V.26.№ 11. pp. 2355–2377.La Torre GDe, Yucelen T., Johnson EN., "A new model reference control architecture: stability performance and robustness". Int. Journal Robust Nonlinear Control, 2016; 26 (11):2355-2377.B. Rashidi, M. Esmaeilpour, M.R. Homaeinezhad. Precise angular speed control of permanent magnet DC motors in presence of high modeling uncertainties via sliding mode observer-based model reference adaptive algorithm // IEEE/ASME Trans. Mechatronics. 2015.V. l. N. 28. pp. 79–95.Rashidi B., Esmaeilpour M., Homaeinezhad MR., "Precise angular speed control of permanent magnet DC motors in presence of high modeling uncertainties via sliding mode observer-based model reference adaptive algorithm". IEEE/ASME Trans. Mechatronics. 2015. pp. 79-95H.H. Pan, W.C. Sun, H.J. Gao, "Disturbance observer-based adaptive tracking control with actuator saturation and its application" // IEEE Trans. Autom. Sci. Eng. 2016. V. 13.N 2. pp. 868–875.Pan HH., Sun WC., Gao HJ., "Disturbance observer-based adaptive tracking control with actuator saturation and its application", IEEE Trans. Autom. Sci. Eng., pp. 868-875, 2016.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.