Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ режимов работы объекта управления 12
1.1. Особенности работы вентиляционных установок автономных объектов ... 12
1.2. Требования к электроприводу вентиляционных установок 18
1.3. Особенности конструкции и применения бесконтактных двигателей постоянного тока (БДПТ) 20
1.4. Обзор методов снижения уровня вибрации электроприводов с БДПТ 34
1.5. Выводы 45
2. Математическое и имитационное моделирование объекта управления 47
2.1. Особенности среды моделирования MATLAB/Simulink 47
2.2. Модель БДПТ с ШИМ питающего напряжения 50
2.3. Математическое описание механической характеристики вентилятора .66
2.4. Математическое описание вибрации БДПТ, вызванной электромагнитными силами 69
2.5. Моделирование элементов системы управления электропривода 77
2.6. Выводы 83
3. Синтез регулятора широтно-импульсной системы управления и разработка алгоритмов управления 85
3.1. Определение критерия оптимальности цифрового регулятора широтно-импульсной системы 85
3.2. Синтез локально-оптимального регулятора системы управления электропривода вентиляционной установки 87
3.3. Адаптация регулятора для компенсации возмущающего воздействия со стороны источника питания 101
3.4. Широтно-импульсный модулятор с распределенной спектральной характеристикой 108
3.5. Выводы 115
4. Результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований 116
4.1. Описание экспериментальной вентиляционной установки 116
4.2. Оценка адекватности разработанной модели электромеханической системы 120
4.3. Исследование локально-оптимального регулятора с адаптацией к изменению питающего напряжения 129
4.4. Исследование широтно-импульсного модулятора с распределенной спектральной характеристикой 135
4.5. Рекомендации по технической реализации системы управления электропривода 140
4.6. Выводы 142
Заключение 144
Литература 148
Приложение! 158
- Особенности работы вентиляционных установок автономных объектов
- Модель БДПТ с ШИМ питающего напряжения
- Синтез локально-оптимального регулятора системы управления электропривода вентиляционной установки
- Оценка адекватности разработанной модели электромеханической системы
Введение к работе
Актуальность работы
Вентиляционные установки являются одним из самых распространенных типов промышленных механизмов. В системах жизнеобеспечения автономных объектов они играют важнейшую роль. В общем случае к электроприводу вентиляционных установок предъявляются достаточно мягкие требования по глубине регулирования, точности, быстродействию. Однако в случае электропривода вентиляционной установки автономного объекта на первое место выдвигаются повышенные требования по вибрации, шуму, надежности, обеспечению заданной производительности, возможности работы в условиях низкого качества питающего напряжения.
Применение в качестве приводного двигателя бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ) позволяет повысить надежность, улучшить энергетические показатели вентиляционной установки. Многофазное исполнение БДПТ позволяет добиться наилучших показателей надежности и отказоустойчивости.
Анализ публикаций показал, что наиболее эффективным путем снижения уровня вибрации электрооборудования является их подавление в источнике. При рассмотрении источников вибрации вентиляционной установки можно выделить: вибрации механического, электромагнитного происхождения и вибрации аэродинамического происхождения. Вибрации аэродинамического происхождения, а также аэродинамический шум вентилятора, чаще всего минимизируется на этапе конструирования двигателя и вентилятора. Вибрации механического происхождения, в основном определяются конструкцией установки, однако пульсации электромагнитного момента могут также оказывать на них значительное влияние. Наиболее эффективной мерой снижения вибраций электромагнитного происхождения является их минимизация алгоритмическим обеспечением системы управления электропривода.
Способам конструктивного снижения уровня вибрации электроприводов посвящено большое количество работ [5, 32, 59, 92]. Однако очевидно, что наи-
лучшего эффекта можно достичь при совместном применении конструктивных способов и методов управления, направленных на минимизацию вибрации и электромагнитного момента.
Вопросами исследования и моделирования электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока занимались И.Е. Овчинников, Т. Kenjo, TJ.E. Miller, S. Nagamori и др. Вибрационные и шумовые процессы в вентиляционных установках рассмотрены в работах Т.С. Соломаховой, В.Г. Караджи, S. Bolognani и др.
Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что вопросы разработки электроприводов, обусловленные требованиями к вентиляционным установкам автономных объектов, необходимо решать комплексно как со стороны конструкции, так и со стороны системы управления электропривода.
Все вышеизложенное и определяет актуальность вопросов, рассматриваемых в диссертации.
Цель работы и задачи исследования
Цель диссертационной работы состоит в оптимизации регулятора широт-но-импульсной системы управления электропривода для снижения уровня вибрационных характеристик вентиляционной установки автономного объекта в условиях работы с источником питания ограниченной мощности.
Для достижения цели поставлены следующие основные задачи: -выполнение анализа особенностей работы электроприводов вентиляционных установок автономных объектов и требований к ним; -разработка математической и имитационной модели электропривода, позволяющей произвести оценку эффективности предложенных алгоритмов оптимизации; -синтез структуры и алгоритма работы локально-оптимального регулятора, обеспечивающего минимизацию ошибки по вектору состояния электропривода;
-разработка структуры и алгоритма работы широтно-импульсного модулятора (ШИМ), позволяющего уменьшить уровень электромагнитной вибрации в области частот ШИМ; проведение исследования с целью доказательства эффективности разработанных алгоритмов управления на экспериментальной установке и имитационной модели.
Методы исследований
Для решения поставленных задач в работе использованы методы современной теории управления, пространства состояний, теория матричной алгебры и дифференциальных уравнений, численных методов математического моделирования. Имитационное моделирование выполнено в программной среде MATLAB 7.
Научная новизна
Разработана математическая модель системы «коммутатор - бесконтактный двигатель постоянного тока» в пространстве состояний, позволяющая учесть нестационарность структуры системы и дискретность управляющего воздействия.
Синтезированы структура и алгоритм работы локально-оптимального регулятора, обеспечивающие уменьшение пульсаций электромагнитного момента путем минимизации ошибки регулирования по выходному вектору системы «коммутатор - бесконтактный двигатель постоянного тока» на интервале ШИМ.
Предложена структура широтно-импульсного модулятора с распределенной спектральной характеристикой, позволяющая уменьшить уровень электромагнитной вибрации электропривода в рабочей области частот ШИМ.
Практическая ценность
Разработана имитационная модель «система управления - коммутатор - бесконтактный двигатель постоянного тока» в среде MATLAB/Simulink, учитывающая нестационарность параметров электропривода вентиляционной установки на интервалах дискретности ШИМ и позволяющая производить расчет динамических и статических характеристик электропривода на этапе разработки.
Предложена методика синтеза локально-оптимального регулятора, учитывающая требования к вибрационным характеристикам вентиляционной установки и изменение напряжения питания электропривода. Применение такого регулятора в сочетании с формированием вектора задания фазных токов позволяет снизить пульсации фазных токов и момента, обусловленных периодической коммутацией обмоток БДПТ.
3. Разработана программно-аппаратная реализация широтно-
щ импульсного модулятора с генерацией длительности периода следования им
пульсов по равномерному закону распределения в заданном диапазоне.
Достоверность полученных результатов
Достоверность результатов подтверждается математическим обоснованием разработанных моделей, сопоставимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований.
Реализация результатов работы
Результаты проведенных исследований используются при разработке
электроприводов специального назначения в процессе выполнения научно-
исследовательской работы в ОАО «НПЦ «Полюс», а также в учебном процессе
Томского политехнического университета при подготовке студентов по специ
альности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и
технологических комплексов» и магистрантов по магистерской программе
ф «Электроприводы и системы управления электроприводов».
Подтверждением реализации результатов диссертационной работы является наличие двух актов о внедрении.
Основные положения, выносимые на защиту
Математическая модель системы «коммутатор - бесконтактный двигатель постоянного тока».
Алгоритм синтеза локально-оптимального регулятора, обеспечивающий минимизацию ошибки регулирования по вектору состояния системы
* «коммутатор - бесконтактный двигатель постоянного тока» на интервале
ШИМ.
3. Структура и алгоритм работы широтно-импульсного модулятора с
распределенной спектральной характеристикой, позволяющие уменьшить уро
вень электромагнитной вибрации в области частот ШИМ.
Апробация работы:
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
научно-технических конференциях «Электротехника, электромеханика и
электротехнологии», Томск, 2003-2004;
всероссийских научно-технических конференциях «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», Бийск, 2002-2003;
международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», Новочеркасск, 2002; международной научно-технической конференции «Электротехника, электротехнические системы и комплексы», Томск, 2003; - всероссийском студенческом научно-техническом семинаре "Энергетика: экология, надежность, безопасность", Томск, 2003; международных научно-технических конференциях «Современные техника и технологии», Томск, 2003-2004;
всероссийской научно-технической конференции «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск, 2003;
научно-технических конференциях «Электронные и электромеханические системы и устройства», ФГУП НПЦ «Полюс», Томск, 2004,2006; международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация», Барнаул, 2005;
всероссийской конференции - конкурса инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению «Энергетика и Энергосбережение», Томск, 2006;
научно-технических семинарах кафедры электропривода и электрооборудования Томского политехнического университета;
- научно-технических семинарах секции преобразовательной техники ОАО
«НПЦ «Полюс».
Публикации
Результаты выполненных исследований отражены в 22 печатных работах, в т.ч. в 16 тезисах докладов, 2 статьях в научно-технических журналах, депонированной рукописи, патенте РФ на полезную модель, авторском свидетельстве о регистрации программного продукта для ЭВМ и положительном решении о выдаче патента на изобретение.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы - 160 страниц, в т.ч. рисунков - 77, таблиц - 6, библиография содержит 93 наименования, приложение -1.
Особенности работы вентиляционных установок автономных объектов
Шум привода, вызванный электромагнитными явлениями в двигателе, как правило, не составляет существенного уровня в общем уровне шума. Борьба с электромагнитным шумом в целом ведется теми же средствами, что и борьба с вибрацией электромагнитного происхождения. Эффективны и конструктивные меры борьбы с шумом привода, например, при канальном исполнении вентилятора шум двигателя меньше передается наружу [64].
Исходя из представленного анализа, можно сделать вывод, что при заданной производительности вентиляционной установки существенное снижение производимого уровня шума невозможно без изменения конструкции. Очевидно, что снижение уровня шума вентилятора методами управления не будет иметь значительного эффекта без снижения производительности вентиляционной установки.
Рассматривая вибрацию корпуса вентиляционной установки, можно установить следующие причины ее возникновения: -вибрация механического происхождения; -вибрация аэродинамического происхождения; -вибрация электромагнитного происхождения. К вибрации механического происхождения можно отнести вибрации, возбуждаемые подшипниками качения, несносностью соединений, дисбалансом ротора и рабочего механизма. Интенсивность этих вибраций может зависеть от уровня пульсации электромагнитного момента и скорости. Вибрация аэродинамического происхождения имеет ту же природу, что и аэродинамический шум вентилятора. Электромагнитная вибрация обусловлена периодическими изменениями электромагнитных сил в зазоре, дискретностью коммутации, ШИМ-модуляцией управляющего воздействия, неравномерностью магнитной системы двигателя. Как было показано выше, вибрация аэродинамического происхождения, так же как и аэродинамический шум, может быть эффективно снижена только за счет применения конструктивных мер либо снижения производительности. Вибрация механического происхождения должна быть максимально снижена конструктивными мерами, кроме этого необходимо уменьшить пульсации момента приводного двигателя средствами управления. По данным различных исследований [92,59] доля электромагнитной вибрации в общем уровне может составлять до 30% (в зависимости от диапазона частот). Снижение уровня вибрации электромагнитного происхождения должно производиться как конструктивными мерами, так и средствами системы управления электроприводом.
Одной из особенностей работы электрооборудования автономного объекта может являться ограниченность мощности источника питания. Излишнее уве личение мощности источников питания на автономных объектах и особенно на подвижных, как правило, нежелательно, т.к. оно ведет к увеличению габаритных размеров и массы. Нередко мощность источников питания автономных объектов ограничена и соизмерима с мощностью потребителей. Следствием ограниченности мощности источника энергии является зависимость значений его выходных координат от режима и характера работы нагрузок, т.е. форма и уровень напряжения питания, как правило, зависит от режима работы электрооборудования. В свою очередь, характер и режимы работы нагрузок определяются режимами работы соответствующих динамических систем, в состав которых они входят [72].
Таким образом, при соизмеримости мощности источника энергии с мощностью приемников, с одной стороны, происходит влияние режимов работы электрооборудования на характер изменений и значения выходных координат источника энергии, с другой стороны, следствием отклонений энергетических координат источника от их номинальных значений является изменение (обычно ухудшение) качества функционирования электроприводов, получающих энергию от данного источника питания. Если от одного (общего) источника питания получают энергию ряд потребителей, то вследствие указанных факторов может возникнуть взаимосвязь между процессами в различных системах через общий источник питания. Для устранения этого явления можно производить раздельное энергоснабжение различных систем от нескольких автономных источников. Однако подобное решение проблемы в общем случае не всегда удовлетворительно, и в настоящее время наиболее широкое распространение получили системы централизованного энергоснабжения автономных объектов, предполагающие использование одного общего источника питания, от которого и получают энергию все системы подвижного объекта.
Кроме вышеперечисленного к вентиляционным установкам автономных объектов, как правило, предъявляются такие требования, как небольшие габариты и масса, возможность устойчивой работы в аварийных условиях объекта.
Модель БДПТ с ШИМ питающего напряжения
Система MATLAB была изначально разработана для обеспечения просто го доступа к инструментарию для работы с матрицами систем LINPACK и g. EISPACK (MATLAB расшифровывается как MATrix LABoratory) [17]. В на стоящее время ядро системы MATLAB содержит библиотеки LAPACK и BLAS и является самодостаточным инструментом для разнообразных матричных вычислений. Разработчики системы (The Mathsoft Inc.) позиционируют MATLAB как «язык технических расчетов». Область применения MATLAB охватывает: - математические вычисления и расчеты; - разработку алгоритмов; - сбор, обработку и визуализацию данных; - математическое и визуальное модулирование; - научную и инженерную графику; - разработку приложений с графическим интерфейсом пользователя. Базовым элементом данных в MATLAB является безразмерный массив, что позволяет производить расчеты с применением векторно-матричных выражений, затрачивая на это значительно меньше времени, чем бы потребовалось для разработки программы на неспециализированном языке высокого уровня. Система MATLAB состоит из следующих основных частей: 1. Среда разработки - набор инструментов для доступа к функциям MATLAB. Большинство инструментов представляют собой графический интерфейс. 2. Библиотека математических функций - огромный набор вычислительных алгоритмов от элементарных (сложение, функция синуса, косинуса, ком плексная арифметика) до сложных функций, таких как, нахождение обратной матрицы, быстрое преобразование Фурье и т.п. 3. Язык MATLAB - это язык массивов и матриц высокого уровня с операторами управления выполнением программы, встроенными функциями, структурами данных, функциями ввода-вывода, а также с элементами объектно-ориентированного программирования. 4. Графическая среда - графическая система MATLAB, которая включает средства изображения матриц и векторов в графическом виде, функции обработки изображений, визуализации двух- и трехмерных массивов данных. Также присутствуют низкоуровневые функции, которые позволяют настраивать графику и разрабатывать пользовательский интерфейс MATLAB-приложений. 5. Интерфейс прикладного программирования (API) - библиотека, которая позволяет создавать программы на языках C++ и Fortran, которые взаимодействуют со средой MATLAB. Она имеет средства для вызова программ из MATLAB, использования MATLAB в качестве внешнего вычислительного ядра.
Среда моделирования динамических систем Simulink входит в состав пакета MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно знаний той предметной области, в которой он работает.
Simulink является достаточно самостоятельным инструментом MATLAB, и при работе с ним не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения [17]. С другой стороны, доступ к функциям MATLAB и другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink. Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения, например, Power System Blockset - моделирование электротехнических устройств, Digital Signal Processing Blockset - набор блоков для разработки цифровых устройств и т.д.
При работе с Simulink пользователь имеет возможность модернизировать библиотечные блоки, создавать свои собственные, а также составлять новые библиотеки блоков.
При моделировании пользователь может выбирать метод решения дифференциальных уравнений, а также способ приращения времени моделирования (с фиксированным или переменным шагом). Возможно совмещение в одной модели непрерывных и дискретных подсистем. Подсистемы также могут иметь различные периоды дискретизации. В ходе моделирования имеется возможность следить за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные устройства наблюдения, входящие в состав библиотеки Simulink. Результаты моделирования могут быть представлены в виде графиков или таблиц.
Преимущество Simulink заключается также в том, что он позволяет пополнять библиотеки блоков с помощью подпрограмм, написанных как на языке MATLAB, так и на языках C++, Fortran и Ada.
При разработке моделей сложных электромеханических систем Simulink позволяет применять готовые стандартные подсистемы для построения общей системы (например, электродвигатели, полупроводниковые преобразователи в Power System Blockset). При невозможности использования разработчиком стандартных моделей Simulink позволяет создавать собственное визуальное описание математической модели на основе элементарных математических функциональных блоков (сложение, умножение, интегрирование, дифференцирование), передаточных функций и т.п. Большинство математических функций может применяться не только к действительным и комплексным числам, но и к матрицам и векторам, что позволяет представлять модель в пространстве со стояний (есть также специальные функциональные блоки для представления системы в пространстве состояний, однако их применение несколько ограничивает гибкость модели, например, не позволяет моделировать нестационарность параметров).
Исходя из необходимости представления электромеханической системы в пространстве состояний (см. разд.2.2), использования матричных вычислений, а также достоинств и особенностей MATLAB/Simulink, выбор системы моделирования был сделан в пользу рассмотренной системы.
Синтез локально-оптимального регулятора системы управления электропривода вентиляционной установки
Известно, что повышение мощности источника питания при прочих равных условиях практически всегда ведет к увеличению габаритов и массы соответствующего оборудования, повышению непроизводительных затрат энергии и, следовательно, к ухудшению общего КПД электрооборудования [72]. В силу указанных причин излишнее увеличение мощности источников питания на автономных объектах, и особенно на подвижных, крайне нежелательно, поэтому мощность источников питания автономных объектов на практике всегда ограничена и часто бывает соизмерима с мощностью приемников. Следствием ограниченности мощности источника энергии является зависимость значений его выходных координат от режима и характера работы нагрузок, которая, например, для источников электрической энергии определяется внутренним сопротивлением источника питания. В свою очередь, характер и режимы работы нагрузок определяются режимами работы соответствующих динамических систем, в состав которых они входят.
Таким образом, при соизмеримости мощности источника энергии с мощностью приемников, с одной стороны, происходит влияние режимов работы электрооборудования на характер изменений и значения выходных (энергетических) координат источника энергии, с другой стороны, следствием отклонений энергетических координат источника от их номинальных значений является изменение (обычно ухудшение) качества функционирования электроприводов, получающих энергию от данного источника питания. Если от одного (общего) источника питания получают энергию ряд потребителей, то вследствие указанных факторов может возникнуть взаимосвязь между процессами в различных системах через общий источник питания. Для устранения этого явления можно производить раздельное энергоснабжение различных систем от нескольких автономных источников. Однако подобное решение проблемы в общем случае не всегда удовлетворительно, поскольку применение целого ряда автономных источников питания одной и той же физической природы приводит к ухудшению массогабаритных и энергетических показателей качества электрооборудования. Поэтому в настоящее время наиболее широкое распространение получили системы централизованного энергоснабжения автономных объектов, предполагающие использование одного общего источника питания, от которого и получают энергию все системы подвижного объекта.
Поскольку удельный вес мощности приемников, предъявляющих наиболее жесткие требования к качеству энергии, относительно невелик, то рационально производить качественное регулирование только части электроэнергии, которая и используется для энергоснабжения этих приемников. Все существующие методы учета и устранения влияния источника питания на качество функционирования системы автоматического управления можно разделить на две группы. К первой группе относятся методы по дополнительной стабилизации выходных энергетических координат источника питания. Ко второй группе относятся методы по построению систем, инвариантных к отклонениям энергетических координат источника питания. Отклонения энергетических координат источника питания в этом случае представляются возмущениями, действующими на входы активных элементов системы, а обратным воздействием системы на энергетические процессы источника питания пренебрегают. Как известно, теория автоматического управления дает ряд способов уменьшения влияния помех на качество функционирования динамических систем. К ним относятся: охват соответствующих звеньев обратными связями, увеличение коэффициента усиления системы по контуру, введение в контур регулирования астатических звеньев, введение компенсирующих связей, обеспечивающих инвариантность динамической системы к соответствующим возмущениям. Рассмотренный в разд. 3.2. синтез локально-оптимального регулятора был произведен из предположения постоянства вектора входных воздействий u(t). В общем случае при изменении компонент вектора u{t), локально-оптимального регулятора может не обеспечивать минимум ошибки на интервале ШИМ. Периодические всплески и провалы напряжения, обусловленные параллельно работающим электрооборудованием, могут вызывать пульсации фазных токов электропривода и, соответственно, являться дополнительной причиной вибрации. Таким образом, возникает необходимость применения корректирующей структуры, которая позволяет снизить длительность переходных процессов и бросков тока при однократных и периодических изменениях напряжения питания.
Оценка адекватности разработанной модели электромеханической системы
По результатам проведенных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследований можно сформулировать следующие выводы: 1. Анализ требований к электроприводу вентиляционных установок автономных объектов показал отсутствие жестких требований по точности, быстродействию и глубине регулирования частоты вращения вентилятора и наличие повышенных требований к уровню шума и вибрации, производимых установкой, производительности, обеспечению требуемых показателей в условиях низкого качества питающего напряжения. Отмечено, что в условиях работы в автономном объекте из-за ограниченной мощности источника питания качество напряжения питания может ухудшаться под влиянием потребителей. 2. Анализ особенностей конструкции и применения бесконтактных двигателей постоянного тока показал ряд преимуществ данного типа двигателей перед коллекторными и асинхронными двигателями, существенных для условий работы в автономном объекте. Были рассмотрены варианты исполнения позиционной обратной связи (датчик положения), отмечено, что для двигателей с трапециидальной формой обратной ЭДС достаточным является применение дискретного датчика положения отражающего полюсность двигателя. 3. Отмечено, что уровень шума, производимого вентиляционной установкой, определяется в основном аэродинамическими эффектами. В связи с этим аэродинамический шум, а также вибрация аэродинамического происхождения могут быть снижены в результате улучшения конструкции (при условии сохранения заданной производительности). Установлено, что вклад электромагнитной составляющей вибрации в общий уровень вибрации электродвигателя может достигать 30%. Обзор способов снижения уровня вибрации и пульсаций момента показал актуальность использования как конструктивных, так и алгоритмических мер, применяемых в случае электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока. Необходимость использования алгоритмических мер возникает при модернизации существующих электроприводов, а также в других случаях, когда конструктивная доработка невозможна. 4. Использование программной среды MATLAB/Simulink позволяет создавать сложные динамические модели по модульному принципу, объединять в систему элементы математических моделей, логических автоматов и программный код, дает богатые возможности для расширения. Таким образом, среда MATLAB/Simulink может быть выбрана в качестве основного инструмента для имитационного моделирования рассматриваемого класса электромеханических объектов. 5. Разработанная математическая модель системы «коммутатор-БДПТ» учитывает нестационарность структуры и дискретность реального объекта. Модель пригодна для анализа статических и динамических режимов работы электроприводов с БДПТ. Кроме того, полученная модель может быть использована как для синтеза классических регуляторов, решения задач оптимизации, так и для синтеза локально-оптимальных (на интервале коммутации или на интервале ШИМ) систем управления электроприводов с бесконтактными двигателями постоянного тока. 6. Математическая модель вибрации статора бесконтактного давигателя постоянного тока, вызванной электромагнитными силами, может быть использована для целей сравнительного анализа влияния различных способов управления на уровень вибрации корпуса двигателя. 7. Сформулирован глобальный критерий оптимальности, учитывающий требования к минимизации уровня электромагнитной вибрации, пульсаций момента при сохранении заданной производительности вентиляционной установки. 8. Синтезированный локально-оптимальный регулятор обеспечивает минимальную ошибку регулирования по вектору состояния объекта управления на интервале ШИМ. Применение данного регулятора в сочетании с формированием вектора задания для фазных токов позволяет снизить пульсации фазных токов и момента, обусловленные коммутацией обмоток двигателя. 9. Компенсация измеряемых возмущений со стороны источника питания за счет коррекции чувствительности ШИМ позволяет использовать локально-оптимальный регулятор, рассчитанный на номинальное напряжение питания. В результате снижается уровень пульсаций фазных токов и момента, обусловленных нестабильностью напряжения питания. 10. Предложенные алгоритм и структура широтно-импульсного модулятора с распределенной спектральной характеристикой позволяет снизить общий уровень электромагнитной вибрации в области частот ШИМ. 11. Сравнительный анализ характеристик экспериментальной установки и разработанной имитационной модели показал адекватность модели и пригодность ее для исследования законов и способов управления для электроприводов рассматриваемого класса. 12. Показана эффективность применения локально-оптимального регулятора с формированием вектора задания на фазные токи для снижения уровня виброускорений на частотах, кратных частоте коммутации, и для снижения амплитуды пульсаций электромагнитного момента. Исследования разработанного регулятора на имитационной модели показало снижение пиковых значений пульсаций момента на 1-4 гармониках коммутационной частоты на 10-18дБ, среднего уровня виброускорений - на 12 дБ, среднего уровня пульсаций момента - на 9 дБ. Показана целесообразность и эффективность применения адаптации регулятора к изменению напряжения питания.
