probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-1-126-140probener-2159Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGЦифровой алгоритм контроля функционирования электромеханического преобразователя постоянного токаDigital algorithm monitoring functioning of electromechanical dc converterМалёвН. А.MalevN. A.

Малёв Николай Анатольевич – доцент кафедры Приборостроение и мехатроника.

Казань

Nikolai A. Malev

maleeev@mail.ruПогодицкийО. В.PogoditskyO. V.

Погодицкий Олег Владиславович – кандидат технических наук, доцент кафедры Приборостроение и мехатроника.

Казань

Oleg V. Pogoditsky

КозелковО. В.KozelkovO. V.

Козелков Олег Владимирович – кандидат технических наук, заведующий кафедрой Приборостроение и мехатроника.

Казань

Oleg V. Kozelkov

МалационА. С.MalacionA. S.

Малацион Алексей Сергеевич – кандидат технических наук, начальник отдела автоматизации.

Казань

Malacion S. Alexey

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationСтэк Мастер, ОООРоссияStek Master, LLCRussian Federation202224052022241126140Copyright © Малёв Н.А., Погодицкий О.В., Козелков О.В., Малацион А.С., 20222022Малёв Н.А., Погодицкий О.В., Козелков О.В., Малацион А.С.Malev N.A., Pogoditsky O.V., Kozelkov O.V., Malacion A.S.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/2159

Параметры электромеханических преобразователей, функционирующих в составе рабочих комплексов, могут изменяться в результате влияния внешних факторов, таких как изменение характеристик окружающей среды, а также вследствие параметрических возмущений, обусловленных изменением физических характеристик элементов электромеханических преобразователей. В этой связи разработка методов и алгоритмов, обеспечивающих анализ и контроль функционирования электромеханических преобразователей является актуальной задачей. В статье рассматривается цифровой алгоритм контроля функционирования электромеханического преобразователя постоянного тока, основанный на получении характеристик в таблично-графической форме, отражающих зависимость между вектором нестабильных параметров объекта исследования χ и обобщённым интегральным критерием Q как функцией невязки выходных координат электромеханического преобразователя и его эталонной модели. Получены дискретные передаточные функции эталонной модели и моделей чувствительности по контролируемым нестабильным параметрам электромеханического преобразователя и на основе декомпозиции дискретных моделей построены соответствующие схемы непосредственного программирования. Цифровые алгоритмы полученных моделей представлены разностными уравнениями состояния и выхода. Приведена структурная схема вычисления обобщённого интегрального критерия Q и точечных зависимостей χ(Q). Дискретная аппроксимация проведена с применением билинейного преобразования (формулы Тастина). Компьютерный эксперимент получения точечных χ-зависимостей проводился с различной степенью точности, зависящей от шага вариаций контролируемых параметров электромеханического преобразователя внутри заданного диапазона изменения. Полученные результаты дают возможность оценки контролируемых нестабильных параметров электромеханических преобразователей постоянного тока с требуемой точностью.

The parameters of electromechanical converters functioning as part of working sets can change as a result of the influence externa factors, such as changes in the characteristics of the environment. Changes in parameters also occur due to parametric disturbances caused by changes in the physical characteristics of the elements electromechanical converters. In this regard, the development of methods and algorithms that provide analysis and control of the functioning electromechanical converters is an urgent task. The article discusses a digital algorithm for monitoring the functioning of an electromechanical DC converter, based on obtaining characteristics in a tabular-graphic form. These characteristics reflect the relationship between the vector of unstable parameters of the research object χ and the generalized integral criterion Q as a function of the discrepancy between the output coordinates of the electromechanical converter and its reference model. Discrete transfer functions of the reference model and sensitivity models are obtained for the monitored unstable parameters of the electromechanical converter. Based on the decomposition of discrete models, the corresponding direct programming schemes in the Frobenius form are constructed. The digital algorithms of the obtained models are represented by the difference equations of state and output. The structural scheme calculation of the generalized integral criterion Q and point dependencies χ (Q) is given. Discrete approximation was carried out using a bilinear transformation (Tustin's formula). A computer experiment for obtaining point χ-dependencies was carried out with varying degrees of accuracy, depending on the step of variations monitored parameters of the electromechanical converter within a given range of variation. The results obtained make it possible to assess the monitored unstable parameters of electromechanical DC converters with the required accuracy.

электромеханический преобразовательцифровой алгоритмконтроль нестабильных параметровобобщённый интегральный критерийэталонная модельмодель чувствительностиelectromechanical converterdigital algorithmmonitoring of unstable parametersgeneralized integral criterionreference modelsensitivity modelReferencesSaushev A., Antonenko S., Lakhmenev A., Monahov A. Parametric identification of electric drives based on performance limits // Advances in intelligent systems and computing. 2020. Т. 982. С. 448-458.Saushev A, Antonenko S, Lakhmenev A, et al. Parametric identification of electric drives based on performance limits. Advances in intelligent systems and computing. 2020;982:448-458.Malev N.A., Mukhametshin A.I., Pogoditsky O.V., et al. Method of analysis and monitoring of the electromechanical converters parameters based on a linear integral criterion using sensitivity models. International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems 2019 (SES-2019). V. 124.Malev NA, Mukhametshin AI, Pogoditsky OV, et al. Method of analysis and monitoring of the electromechanical converters parameters based on a linear integral criterion using sensitivity models. International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems 2019 (SES-2019), V. 124.: Available at https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912402005.Саушев А.В., Бова Е.В., Гаспарян К.К. Метод контроля состояния электротехнических систем по измеряемым характеристикам в режиме тестового диагностирования // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2016. № 6 (40). С. 169-184.Saushev AV, Bova EV, Gasparyan KK. Method of monitoring the state of electrical systems by the measured characteristics in the test diagnostics model. Bulletin of the State University of Marine and River Fleet named after admiral S.O. Makarov. 2016;6 (40):169-184.Хиен Ву Ань, Ягодкина Т.В. Синтез инвариантной системы адаптивного модального управления на базе следящей системы // Фундаментальные исследования. 2016. № 6-1. С. 52-57.Hien Wu An, Yagodkina T.V. Synthesis of an invariant system of adaptive modal control on the basis of a tracking system. Fundamental research. 2016;6-1:52-57.Малёв Н.А., Погодицкий О.В. Статистический анализ динамических характеристик асинхронного электромеханического преобразователя с изменяющимися параметрами. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. № 21(1-2). С. 120-130.Malev NA, Pogoditsky OV. Statistical analysis of dynamic characteristics asynchronous electric motor with changing load parameters. Proceedings of the higher educational institutions. Energy sector problems. 2019;21(1-2): 120-130.Малёв 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;1:60-67.Guzman J. L., Hagglund T., Veronesi M., et al. Performance indices for feed-forward control // Journal of Process Control. 2015. № 26. P. 26-34.Guzman JL, Hagglund T, Veronesi M, et al. Performance indices for feed-forward control. Journal of Process Control. 2015;26:26-34.Гарькина И.А., Данилов А.М., Тюкалов Д.Е. Сложные системы: идентификация динамических характеристик, возмущений и помех // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. Ч. 1. С. 88.Garkina IA, Danilov AM, Tyukalov DE. Complex systems: identification of dynamic characteristics, disturbances and interferences. Modern problems of science and education. 2015;1(1):88.Cao C. and Ren W. Distributed coordinated tracking with reduced interaction via a variable structure approach // IEEE Trans. Automatic Control. 2012. № 57(1). Р. 33–38.Cao C. and Ren W. Distributed coordinated tracking with reduced interaction via a variable structure approach. IEEE Trans. Automatic Control. 2012;57(1):33–38.Полюга Н.Л., Ростов Н.В. Анализ динамики адаптивных следящих приводов манипуляционного робота: сб. науч. труд. // Материалы студ. науч. конференции «Информатика и Кибернетика» (ComCon-2016). СПб.: Изд-во политехнического ун-та., 2016. С. 123-126.Polyuga NL, Rostov NV. Analysis of the dynamics of adaptive servo drives of manipulation robot: collection of scientific papers. Materials conference «Informatics and Cybernetics» (ComCon-2016). SPb.: Publishing house of the Polytechnic University. 2016. P. 123-126.Утешев А.Ю., Тамасян Г.Ш. К задаче полиномиального интерполирования с кратными узлами // Вестник Санкт-Петербург. ун-та. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2010. №3. С. 76-85.Uteshev AYu, Tamasyan GSh. On the problem of polynomial interpolation with multiple nodes. Bulletin St. Petersburg university. Applied Mathematics. Computer science. Management processes. 2010;3:76-85.Тараник В.А. Применение «интерполяционного многочлена Лагранжа» для функций со многими переменными // Science Rise. 2015. № 8. С. 69-76.Taranik VA. Application of Lagrange interpolation polynomial for functions with many variables. Science Rise. 2015;8:69-76.Егоршин А.О. Об отслеживании параметров экстремума в вариационной задаче идентификации // Вестник НГУ. Серия: Математика, механика, информатика. 2011. Т. 11, вып. 3. С. 95-114.Egorshin AO. On tracking the parameters of an extremum in a variational identification problem. Bulletin NSU. Series: Mathematics, Mechanics, Informatics. 2011;11(3):95-114.Forni F., Galeani S., and Zaccarian L. Model recovery anti-windup for continuous-time rate and magnitude saturated linear plants. IEEE Trans. Automatic Control. 2012. № 48(8). pp.1502–1513.Forni F, Galeani S, and Zaccarian L. Model recovery anti-windup for continuous-time rate and magnitude saturated linear plants. IEEE Trans. Automatic Control. 2012;48(8):1502– 1513.Pigg S. and Bodson M. Adaptive algorithms for the rejection of sinusoidal disturbances acting on unknown plants // Control Systems Technology, IEEE Transaction. 2010. № 18(4). pp.822-836.Pigg S and Bodson M. Adaptive algorithms for the rejection of sinusoidal disturbances acting on unknown plants. Control Systems Technology. IEEE Transaction. 2010;18(4):822-836.Черный С. Г. Моделирование управления процессами в сложных системах при недетерминированных возмущающих воздействиях // Автоматизация процессов управления. 2016. № 1 (43). С. 37-46.Cherny SG. Modeling of process control in complex systems with non-deterministic disturbing influences. Automation of control processes. 2016;1 (43):37-46.Малёв Н.А., Погодицкий О.В., Малацион А.С. Метод формирования Q-таблиц для автоматизированного контроля параметров электромеханических преобразователей с применением линейного интегрального критерия. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. № 22(2). С. 86-97.Malev NA, Pogoditsky OV, Malacion AS. Q-tables formation method for automated monitoring of electromechanical converters parameters with application of linear integral criterion. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(2):86-97.Крейнделин В.Б., Григорьева Е.Д. Развитие метода билинейного преобразования для синтеза цифровых фильтров. Материалы МНТК «INTERMATIC-2017» Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 20–24 ноября 2017 г. Москва. В сборнике: Информационные технологии и телекоммуникации. С. 1183–1185.Kreindelin VB, Grigoryeva ED. Development of the bilinear conversion method for the synthesis of digital filters. Materials of ISTC «INTERMATIC-2017». Fundamental Problems of Radioelectronic Instrument Making. November 20–24, 2017 Moscow. In the collection: Information Technologies and Telecommunications. P. 1183–1185.Зиатдинов С. И., Аграновский А. В., Осипов Л. А. Синтез комплексного фильтра с заданной передаточной функцией // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 7. С. 542– 546.Ziatdinov SI, Agranovsky AV, Osipov LA. Synthesis of a complex filter with specified transfer function. Instrumentation. 2016;59(7):542–546.Afanasiev A.P., Sokolov A.V., Voloshinov V.V. Inverse Problem in the Modeling on the Basis of Regularization and Distributed Computing in the Everest Environment in Data Analytics and Management in Data Intensive Domains: Collection of Scientific Papers of the XIX International Conference DAMDID / RCDL’2017 (October 10–13, 2017, Moscow, Russia). Eds. L. A. Kalinichenko, etc. Moscow: FRC CSC RAS, с. 132-140, (2017).Afanasiev AP, Sokolov AV, Voloshinov VV. Inverse Problem in the Modeling on the Basis of Regularization and Distributed Computing in the Everest Environment in Data Analytics and Management in Data Intensive Domains: Collection of Scientific Papers of the XIX International Conference DAMDID / RCDL’2017 (October 10–13, 2017, Moscow, Russia). Eds. L. A. Kalinichenko, etc. Moscow: FRC CSC RAS, с. 132-140, (2017).Kim, S., Overbye, T. J. Mixed transient stability analysis using AC and DC models. IEEE Trans. Power Syst., Vol. 31, No. 2, pp. 942–948, March 2016.Kim, S., Overbye, TJ. Mixed transient stability analysis using AC and DC models. IEEE Trans. Power Syst. 2016;31(2):942–948.Larsson C.A., Annergren M., Hjalmarsson H., et al. Model predictive control with integrated experiment design for output error systems, in: Proceedings of European Control Conference, Zurich, Switzerland, 2013, pp. 3790-3795.Larsson CA, Annergren M, Hjalmarsson H. Model predictive control with integrated experiment design for output error systems in: Proceedings of European Control Conference, Zurich, Switzerland. 2013. pp. 3790-3795.

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