с настраиваемыми параметрами кдц и квц при выполнении условий параметрической инвариантности:

1=1 .(ФС

bftii + 2j bolikblj

дает принципиальную возможность добиться полной автономности подсистем. Программное задание «/ в законе (7.50) вырабатывается на высших уровнях управления.

Алгоритм адаптации включает в себя эталонную модель системы в явном виде

x = A„iXMi + bMiU° (i = 1, га) (7.51)

и уравнения настройки параметров, содержащие пропорциональную и интегральную составляющие и параметрическую обратную связь [19]:

kAij= -bliPieix]r%--bltPi ---(etx]) Пц -аиаг/, (7.52)

kьiJ=-yЖiPi"-УыibшPi-~-{eiU)-- Уьфьи,

где б; = Xj-XMi - вектор ошибки управления; Г1ц, Г\ц, faij - диагональные положительно определенные матрицы; у",/, уь,/, Уьа - положительные числа; Р, - матрица из уравнения Ляпунова Ale Pi + PiAui = ~Qi.

Введение в алгоритм (7.52) обратных связей по настраиваемым параметрам йд,/, кьц огрубляет настройки и лищает их памяти, вследствие чего верхний подуровень исполнительного управления получает два полезных свойства: возможность эффективной работы в условиях возмущений и автоматическое отключение настроек в режимах функционирования системы, не возбуждающих взаимосвязи подсистем.

Введение в уравнения (7.52) пропорциональных составляющих позволяет ускорить сходимость системы (7.49) к эталонной модели (7.51) и сжать предельную область сходимости в результате выбора

параметров Г1ц, у"ьц.

Отметим, что подход к синтезу глббального управления на основе принципа декомпозиции дает возможность выборочно компенсировать влияние наиболее сильных взаимосвязей подсистем.

Как глобальное, так и локальное управление обеспечивают стремление системы к задаваемому (явно - для глобального и не-

явно - для локального) эталону, что приводит К перекрытию функций управления обоих подуровней и тем самым дает возможность достичь высокого качества работы всей системы.

Как показала опытно-промышленная эксплуатация роботов-манипуляторов и информационно-управляющих испытательных комплексов, предлагаемое адаптивное двухуровневое управление обеспечивает реализуемыми на практике средствами эффективную отработку исполнительной системой задаваемых на высшем уровне (программных) режимов. Адаптация, введенная на обоих подуровнях исполнительного управления, позволяет не только поддерживать удовлетворительное качество работы системы в условиях неполной и неточной определенности параметров и условий функционирования, но и значительно упрощает эксплуатацию системы, снимая проблемы, связанные с перенастройкой регуляторов вследствие изменения режимов и условий работы.

В заключение этой главы отметим, что в ЛЭТИ создана прикладная теория адаптивных электромеханических систем широкого назначения, в том числе для гибких производственных модулей в машиностроении, информационно-управляющих комплексов и АСУТП различных отраслей промышленности. Разработаны и, как показал обзор работ (92, 101, 104 и др. ], впервые внедрены в серийное производство адаптивные электроприводы Для станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и робототехнических систем в различных регионах страны. В восьмидесятые годы разработаны и внедрены быстродействующие взаимосвязанные электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением для испытательных комплексов механических трансмиссий и других информационно-управляющих испытательных комплексов. Адаптивные регуляторы созданы и успешно функционируют более пяти лет на быстродействующем мелкосортно-проволочном стане.

Разработанные в ЛЭТИ самонастраивающиеся системы не только удовлетворяют требованиям международных стандартов, но и обеспечивают «строгое» выполнение исполнительным уровнем всех заданий системы высшего уровня в условиях существенной нестабильности параметров, наличия механических резонансов и случайных изменений нагрузки. Они не требуют трудоемкой наладки автоматических систем, как на стадии ввода в строй производственных комплексов, так и в процессе их эксплуатации или ремонта, не загружают центральную ЭВМ информацией о своих «внутренних конфликтах и трудностях».

Как показали первые результаты серийного внедрения в различные отрасли промышленности, электроприводы, включая следящие системы и системы позиционирования, после доукомплектования типовых регуляторов приставками, обладающими свойствами опти.мизации, идентификации и адаптации САУ, обеспечивают заметное (на 5-20 %) увеличение производительности установок и качества выпускаемой ими продукции, подавляют упругие ре-

зонансы, увеличивают надежность работы динамических систем, облегчают комплектацию электрооборудования при незначительных экономических затратах.

ГЛАВА ВОСЬМАЯ

АДАПТИВНО-МОДАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМАХ С БЕСКОНТАКТНЫМИ МОМЕНТНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

8.1. Структура и математическое описание бесконтактного моментного привода

Бесконтактный электропривод получает все большее распространение в промышленности, например в станках с ЧПУ и роботах. Особенно перспективными в настоящее время считаются бесконтактные двигатели постоянного тока, называемые такл-се вентильными, с возбуждением от постоянных магнитов. Они отличаются разнообразием конструкций и схем построения, а также широким диапазоном значений частоты вращения, мощности и вращающего момента.

В частности, расширяется применение бесконтактных момент-ных двигателей постоянного тока (БМДПТ), построенных на основе синхронных двух- и трехфазных электродвигателей серии ДБМ плоской встраиваемой конструкции мощностью до 1 кВт с ротором, на котором установлены постоянные магниты нз редкоземельных сплавов [8]. Термин «моментный» указывает на то, что двигатели спроектированы из расчета получения максимума вращающего момента в данном габарите при работе на низких скоростях вращения. Перспективность бесконтактного моментного привода (БМП) определяется высокой перегрузочной способностью двигателей ДБМ и возможностью их интенсивной эксплуатации, большим сроком службы (20 000-50 000 ч), допустимостью длительной работы на низких скоростях и в заторможенном состоянии, многофункциональностью (возможностью работы в режимах синхронного, шагового и вентильного двигателей с непрерывным и дискретным управлением) и другими привлекательными, качествами [9].

На рис. 8.1 показана получившая наибольшее распространение схема БМП с непрерывной коммутацией токов статора синхронной машины в функции углового положения ротора для работы привода в режиме вентильного двигателя. Привод состоит из трех основных частей: двухфазной синхронной машины СМ (на схеме для простоты она представлена как двухполюсная), датчика положения ротора ДПР, например синусно-косинусного вращающегося