| |
| DOI: 10.17587/mau.19.75-79
Rotor Position, Speed and Flux Observers for Permanent Magnet Synchronous Motors
A. A. Bobtsov, bobtsov@mail.ru, N. A. Nikolaev, nikona@yandex.ru, A. A. Pyrkin, a.pyrkin@gmail.com, O. V. Slita, o-slita@yandex.ruS, Ye. S. Titova, kattitova@bk.ru, Department of Control Systems and Informatics, ITMO University, Kronverksky av., 49, 197101, Saint Petersburg, Russia
Corresponding author: Slita Olga V., Ph. D., Associate Professor, Department of Control Systems and Informatics, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation e-mail: o-slita@yandex.ru
Accepted on November 01, 2017
Permanent-magnet synchronous motors (PMSM) are widely used in industry, transport and household appliances due to many advantages such as high power and payload, maintaining a constant speed at impact loads and voltage fluctuation, and high efficiency. Implementation of sensorless algorithms instead of measuring equipment may reduce the cost price of systems with PMSM. Field-oriented PMSM control requires information on rotor position and speed. Sensorless control methods replace the measured rotor position and speed with their estimates. The estimates are supposed to be obtained from the measured electrical quantities such as the motor voltages and currents. This paper continues the trend of sensorless control design and is devoted to design of rotor speed, position and flux observers for PMSM. The problem is solved under assumption that winding resistance, inductance and viscous friction coefficient are known; load torque is known or measured. In this paper the classical stationary reference frame model of the nonsalient PMSM is used. A simple speed observer is designed using linear filtration of known signals. The necessary condition for the convergence of the speed estimate is given and proved. Reparameterised model of PMSM and estimated rotor speed are used to design the position and flux observers. The proposed algorithms have simple structures and fast convergence. The theoretical results are proved by system simulation in MATLAB. Estimations of rotor speed, position and flux are conducted for different values of viscous friction coefficient and constant and harmonic load torque.
Keywords: induction motor, rotor flux estimation, speed estimation, position estimation
Acknowledgements: This paper was partially financially supported by Government of Russian Federation (Grant 074-U01), by the Ministry of Education and Science of Russian Federation (Project 14.Z50.31.0031) and by the Russian Federation President Grant № 14. Y31.16.9281-HIII.
For citation:
Bobtsov A. A., Nikolaev N. A., Pyrkin A. A., Slita O. V., Titova Ye. S. Rotor Position, Speed and Flux Observers for Permanent Magnet Synchronous Motors, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2018, vol. 19, no. 2, pp. 75—79.
Содержание
|
| УДК 621.3049.77
DOI: 10.17587/mau.19.80-85
В. И. Бусурин, д-р техн. наук, проф., vbusurin@mai.ru, П. С. Кудрявцев, канд. техн. наук, доцент, mpso121@mail.ru, Лю Чжэ, слушатель, lzg599312@hotmail.com, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Исследование системы стабилизации сенсора бесконтактного сканирующего профилометра на основе метода оптического туннелирования
Исследуется система стабилизации положения сенсора бесконтактного сканирующего профилометра относительно исследуемой поверхности на основе оптического туннелирования. Решается задача подбора элементной базы, с помощью которой возможно реализовать необходимые требования по точности и качеству регулирования процесса перемещения сенсора. Также рассматривается и решается задача построения регулятора, компенсирующего нежелательные временные свойства контура измерений, который базируется на динамических звеньях, имеющих большие коэффициенты усиления и малые постоянные времени.
Ключевые слова: оптическое туннелирование, стабилизация, функция преобразования, профилометр, динамическая система, корректирующие звено
С. 80–85
Содержание
|
| УДК 004.05: 004.7: 004.9
DOI: 10.17587/mau.19.86-94
В. И. Фрейман, канд. техн. наук, проф., vfrey@mail.ru, А. А. Южаков, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, uz@at.pstu.ru, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Диагностирование и оценка состояния элементов систем управления
распределенными инфраструктурами
Предложены обобщенная и детализированная диагностические модели элементов систем управления, выполнено их математическое описание с помощью методов теории графов. Показан подход к разработке алгоритмов оценки состояния элементов систем управления, приведены результаты их практической реализации. Предложена методика расчета и анализа эксплуатационно-технических показателей элементов систем управления, основанная на методах теории надежности, приведен пример использования методики.
Ключевые слова: системы управления, эксплуатационно-технические показатели, надежность, модель, граф, диагностирование, восстановление
С. 86–94
Содержание
|
УДК 004.896
DOI: 10.17587/mau.19.95-99
В. Ф. Филаретов1,3, д-р техн. наук, проф., зав. лаб., filaretov@inbox.ru, А. Ю. Коноплин2,3, канд. техн. наук, зав. лаб., konoplin@marine.febras.ru,
Н. Ю. Коноплин2,3, мл. науч. сотр., konoplin.nikita@gmail.com,
1Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток,
2Институт проблем морских технологий ДВО РАН, Владивосток,
3Дальневосточный федеральный университет, Владивосток
Метод супервизорного управления манипулятором подводного робота
Рассмотрен новый метод супервизорного выполнения манипуляционных операций многозвенными манипуляторами, установленными на подводных роботах. Этот метод предполагает построение математических моделей объектов работ с помощью бортовых гидроакустических сонаров, формирование целевых точек и сложных пространственных траекторий рабочих органов манипуляторов с помощью управляемой оператором телекамеры, изменяющей пространственную ориентацию своей оптической оси.
Ключевые слова: супервизорное управление, подводный робот, многозвенный манипулятор, облако точек, математическая модель, глубоководные исследования, пространственная траектория, подводные операции, система управления
С. 95–99
Разработка и программная реализация метода супервизорного выполнения манипуляционных операций выполнены за счет гранта Российского научного фонда (проект № 17-79-10064). Теоретические и экспериментальные работы по построению математических моделей донной поверхности выполнены за счет грантов РФФИ (проекты 16-29-04195 Офи_м, 17-57-45055 Инд_а).
|
УДК 629.369
DOI: 10.17587/mau.19.100-103
Е. С. Брискин, д-р физ.-мат. наук, проф., зав. кафедрой, dtm@vstu.ru, Н. Г. Шаронов, канд. техн. наук, доц., ст. науч. сотр., sharonov@vstu.ru,
В. С. Барсов, студент, barsov-19981703@mail.ru, Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград
Об энергетически эффективных режимах движения роботов с поворотно-заклинивающими движителями
Рассматриваются поворотно-заклинивающие движители. Проанализированы особенности работы основного модуля таких движителей, проявляющиеся в экологичности, энергоэффективности, проходимости. Поставлена задача определения параметров и расписания движения элементов движителя, обеспечивающих минимум энергозатрат. Установлено, что эти параметры зависят от геометрических особенностей окружающей среды. Получены уравнения, которые обеспечивают решение поставленной задачи.
Ключевые слова: поворотно-заклинивающий движитель, тепловые потери, уравнения Эйлера—Пуассона
С. 100–103
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-01-00675 а.
Содержание
|
УДК 004.896: 681.518.3
DOI: 10.17587/mau.19.104-110
Т. М. Волосатова, канд. техн. наук, доц., tamaravol@gmail.com, А. В. Козов, alexey.kozov@gmail.com, МГТУ им. Н. Э. Баумана
Особенности методов распознавания образов в автоматической системе управления поворотом мобильного робота
Рассмотрена задача построения системы компьютерного зрения для управления мобильным роботом. Разработаны основные требования к системе управления мобильным роботом, определен выбор операционной системы для мобильного робота. Приведен обзор и выполнено сравнение методов распознавания заданного объекта на изображении с использованием современных программных инструментов и с учетом ограничений мобильных вычислительных платформ. По итогам сравнения для реализации в прототипе системы управления был выбран метод контурной сегментации и последующего сравнения контуров. Реализация прототипа системы управления была выполнена в виде исполняемого приложения в среде ROS. Реализованная система успешно протестирована в робототехническом симуляторе Gazebo. Исследования возможности оценки расстояния до распознаваемого объекта, а также эффективность комбинаций различных методов могут быть дальнейшими направлениями развития данной работы.
Ключевые слова: компьютерное зрение, распознавание образов, мобильный робот, система управления, эффективность распознавания
C. 104–110
Содержание
|
УДК 681.5
DOI: 10.17587/mau.19.111-119
В. В. Инсаров, д-р техн. наук, зам. начальника подразделения, wiliam@gosniias.ru, С. В. Тихонова, вед. инженер, svetico@yandex.ru, С. А. Дронский, вед. инженер, sergey.dronsky@gosniias.ru, Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, Москва
Концепция построения интеллектуальных систем управления автономных беспилотных летательных аппаратов с реализацией функции ситуационной осведомленности
Рассматривается концепция построения интеллектуальной системы управления автономных беспилотных летательных аппаратов (АБЛА), реализующей в процессе полета функцию ситуационной осведомленности. Ключевыми компонентами такой системы являются: наземная система подготовки полетных заданий; бортовая система технического зрения. Приведен пример процесса априорного ситуационного анализа условий применения АБЛА, направленного на выполнение поставленной целевой функции.
Ключевые слова: ситуационная осведомленность; беспилотные летательные аппараты; автономные системы управления; интеллектуальные системы; бортовые системы технического зрения
C. 111–119
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 17-08-00584а.
|
УДК 681.51
DOI: 10.17587/mau.19.120-125
Р. А. Мунасыпов, д-р техн. наук, проф., rust40@mail.ru, Т. З. Муслимов, аспирант, tagir.muslimov@gmail.com, Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ)
Групповое управление беспилотными летательными аппаратами на основе метода пространства относительных состояний
Решена задача группового управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) самолетного типа с помощью метода пространства относительных состояний. При использовании данного многоагентного подхода строй БПЛА становится децентрализованной градиентной динамической системой, и функциональный порядок системы генерируется в результате взаимодействия ее агентов. Решение было проверено в среде MATLAB/Simulink с использованием реалистичных нелинейных динамических моделей летательных аппаратов.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, полет строем, групповое управление БПЛА, многоагентная система, градиентная динамическая система
C. 120-125
|
УДК. 621.371
DOI: 10.17587/mau.19.126-133
В. В. Чекушкин, д-р техн. наук, проф., chekvv@gmail.com, С. Н. Жиганов, канд. техн. наук, доц., А. А. Быков, канд. техн. наук, доц., Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВО "Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых", К. В. Михеев, инженер-конструктор 2 кат., kiri-mikheev@yandex.ru, АО "Муромский завод радиоизмерительных приборов"
Воспроизведение траекторий движения объектов в системах контроля воздушного пространства
Для режима реального времени разработан метод наглядного формирования траекторий воздушных объектов из плавно сопрягаемых сегментов в системе координат зоны обзора радиолокационной станции. Геометрические формы сегментов общей траектории выстраиваются на основе итерационного изменения расположения координат опорных ломаных линий кривых Безье с плавным изменением радиусов кривизны, исключены перегрузки на всех участках.
Ключевые слова: траектория, кривая Безье, перегрузки, радиус кривизны, кинематика движения
C. 126-133
|
УДК 629.7
DOI: 10.17587/mau.19.134-138
Г. П. Шибанов, д-р техн. наук, проф., вед. науч. сотр., gpshibanov@mail.ru, Государственный летно-испытательный центр им. В. П. Чкалова
Учет ошибок первичных преобразователей при контроле параметров полета летательного аппарата и диагностике его бортового оборудования
Оценивание средств контроля и диагностики требует применения специфических подходов независимо от динамики ЛА и адекватности моделирования всех контролируемых процессов. Турбулентность атмосферы и инструментальные ошибки первичных преобразователей (датчиков) могут оказывать превалирующее влияние на данный процесс и определять динамику средств контроля и диагностики. На этом и акцентируется внимание автором данной статьи и предложены соответствующие алгоритмы, позволяющие в процессе контроля параметров полета ЛА и диагностики его оборудования учесть ошибки первичных преобразователей.
Ключевые слова: первичный преобразователь, контроль, диагностика, вектор оценки, инструментальная ошибка, летательный аппарат, бортовое оборудование
C. 134-138
Содержание
УДК 531 + 629.7 + 621.8
DOI: 10.17587/mau.19.139-144
А. В. Яскевич, канд. техн. наук, нач. отдела, Andrey.Yaskevich@rsce.ru, ПАО "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева"
Уравнения динамики стыковочных механизмов. Часть 2. Алгоритмы для кинематических контуров*
Рассматривается методика составления уравнений динамики механизмов для стыковки космических аппаратов. Она основана на преобразовании исходной структуры механической системы к древовидной на основе замены отдельных шарниров уравнениями связей в обратной последовательности, начиная с внешнего контура с максимальным номером. Решение этих уравнений методом разделения переменных осуществляется в прямой последовательности, начиная с первого контура, а редукция уравнений динамики преобразованной механической системы — вновь в обратной последовательности. Это позволяет описать движение произвольных механизмов данного класса.
Ключевые слова: космический аппарат, стыковочный механизм, уравнения динамики, уравнения связей, метод разделения обобщенных координат
C. 139-144
*Часть 1 опубликована в журнале "Мехатроника, автоматизация, управление", 2018, Т. 19, № 1.
Содержание
|
Наверх |
|
