Анотація до роботи:

Лутай С.М. Синтез двоканальних електроприводів оптимального управління механізмами обмотувальних машин з урахуванням пружних елементів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи.-Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”. – Харків. - 2004.

Дисертація присвячена синтезу двоканальних електроприводів оптимального за інтегральним квадратичним критерієм якості керування швидкості обертання приводного механізму та натягу обмотувальної стрічки з урахуванням пружних елементів у обмотувальній машині, що забезпечує високу точність підтримання швидкості обертання приводного механізму та натягу обмотувальної стрічки, і внаслідок цього забезпечується підвищення якості кабельної продукції.

У роботі розроблена математична модель обмотувальної машини як об’єкта керування швидкості обертання приводного механізму та натягу обмотувальної стрічки, синтезовані оптимальні регулятори та оптимальні спостерігачі двоканального електроприводу обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів, що забезпечило підвищення якості обмотування кабелів.

У дисертаційній роботі синтезована система оптимального за інтегральним квадратичним критерієм управління двоканальними електроприводом натягу обмотувальних стрічок та швидкості обертання приводного механізму з урахуванням пружних елементів в обмотувальній машині. У результаті проведених досліджень отримані наступні наукові результати:

1. Уперше розроблена математична модель обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів між приводним двигуном і приводним механізмом у вигляді двомасової та тримасової електромеханічних систем як об'єкта управління швидкості обертання приводного механізму і натягу обмотувальної стрічки.

2. Досліджено динамічні характеристики обмотувальної машини як об'єкта управління швидкістю обертання приводного механізму і натягом обмотувальної стрічки. Показано, що урахування пружних елементів приводить до виникнення високочастотних коливань у перехідних процесах по каналу регулювання швидкості обертання приводного механізму. Проаналізовано вплив параметрів обмотувальної машини на її динамічні характеристики. Встановлено, що в перехідних процесах двомасової системи виникають коливання частотою 3 – 5 Гц, а в перехідних процесах три масової системи виникають коливання частотою 6 – 15 Гц.

3. Обґрунтовано необхідність синтезу і синтезовані регулятори швидкості обертання приводного механізму і натягу обмотувальних стрічок для моделей обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів, оптимальні по інтегральним квадратичним критеріям якості. Вагові матриці в інтегральних квадратичних критеріях підібрані таким чином, щоб забезпечити вимоги до динамічних характеристик регуляторів швидкості обертання приводного механізму і натягу обмотувальної стрічки.

4. Досліджено динамічні характеристики обмотувальної машини із синтезованими оптимальними регуляторами. Показано, що урахування пружних елементів приводить до виникнення в перехідних процесах оптимальних регуляторів високочастотних коливань порівняно невеликої амплітуди з малим коефіцієнтом демпфірування. Проаналізовано вплив параметрів обмотувальної машини на динамічні характеристики оптимальних систем управління. Виявлено, що за допомогою синтезованих оптимальних регуляторів для розроблених математичних моделей вдається скоротити час перехідних процесів у 1,5 – 2 рази порівняльно з одномасовою системою.

5. Синтезовано оптимальні спостерігачі для відбудови повного вектора стану обмотувальної машини у формі фільтрів Калмана-Б’юсі по безпосередньо вимірюваним змінним стану для розроблених моделей обмотувальних машин з урахуванням наявності пружних елементів. Оптимальні спостерігачі дозволяють відновлювати повний вектор змінних стану обмотувальної машини з мінімальною дисперсією помилок і використовуються для реалізації оптимального управління за повним вектором стану.

6. Досліджено динамічні характеристики оптимальних систем, замкнутих за повним вектором стану через синтезовані оптимальні спостерігачі. Показано, що динамічні характеристики оптимальних систем зі спостерігачами стану близькі до відповідних динамічних характеристик оптимальних систем, замкнутих оптимальними регуляторами за повним вектором стану.

7. Досліджено чутливість оптимальних регуляторів і оптимальних спостерігачів до зміни параметрів обмотувальної машини і показана можливість спрощення технічної реалізації синтезованих оптимальних систем без додаткового підстроювання їхніх параметрів у процесі роботи. Встановлено, що при зміні радіусу розмотки кружка із стрічкою від початкового до кінцевого не треба змінювати параметри оптимального регулятора та оптимального спостерігача, що підтверджує їх слабку чутливість до зміни параметрів обмотувальної машини як об’єкту керування.

8. Результати дисертаційної роботи впровадженні в науково-виробничій корпорації „Київський інститут автоматики” та в науково-виробничому підприємстві „ХАРТРОН – АРКОС”

Публікації автора:

1. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Колесникова Л.И., Лутай С.Н., Лобачев С.В. Синтез оптимального управления обмоточной машиной как трехмассовой системой // Механіка та машинобудування. – Харків, 2001. - № 1, 2.- С.229-233.

Здобувачем розроблено методику синтезу оптимального управління обмотувальною машиною як три масовою системою по інтегральному квадратичному критерію якості.

2. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Колесникова Л.Н., Лутай С.Н. Оптимальное управление механизмами обмоточных машин с учетом упругих элементов // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Зб. наук. пр. - Кременчук: КДПУ. - 2002.- Вип. 1(2). – С.33 - 37

Здобувачем, стосовно до обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів, розроблено методику синтезу оптимальних регуляторів по інтегральному квадратичному критерію.

3. Кузнецов Б.И., Богаенко К.И., Колеcникова Л.И., Лобачев С.В., Лутай С.Н. Динамические характеристики оптимальной системы управления трехмассовой обмоточной машиной // Автоматизація виробничих процесів. – Київ, 2002. - № 1(14). – С.105 – 108.

Здобувачем подано математичну модель та структурну схему обмотувальної машини як тримасової електромеханічної системи.

4. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Колесникова Л.И., Лутай С.Н. Двухканальное управление механизмами обмоточных машин // Технічна електродинаміка. – Київ, 2002. – Тематичний вип. „Проблеми сучасної електротехніки”. – Ч.3. – С.57 – 62.

Стосовно до математичних моделей обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів здобувачем розроблено методику синтезу оптимальних регуляторів та спостерігачів по інтегральному квадратичному критерію.

5. Кузнецов Б.І., Лутай С.Н. Двухмассовая модель обмоточной машины как объекта управления двухканальной системы // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2002. - № 8. – Т.1. – С.131-137.

Здобувачем розроблено математичну модель та структурну схему обмотувальної машини як об’єкта керування двоканальної системи у вигляді двомасової електромеханічної системи.

6. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Калногуз А.Н., Колесникова Л.И., Лутай С.Н., Лобачев С.В. Исследование влияния конструктивных параметров на динамические характеристики цифровой системы управления обмоточной машиной как двухмассовой системой // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2002. – Вип. 12. – Т.1. – С. 189 – 190.

Здобувачем, стосовно до математичної моделі обмотувальної машини як двомасової системи, виконані дослідження на ЕОМ впливу параметрів машини на перехідні характеристики.

7. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Калногуз А.Н., Колесникова Л.Н., Лутай С.Н., Седельникова Л.Н. Динамические характеристики модели обмоточной машины как двухмассовой системы // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2002. - Т. 2, № 12. – С.464-465.

Здобувачем, стосовно до математичної моделі обмотувальної машини як тримасової системи, виконані дослідження на ЕОМ перехідних характеристик.

8. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Лутай С.Н., Колесникова Л.Н, Лобачев С.В. Исследование влияния радиуса размотки на динамические характеристики цифровой системы оптимального управления обмоточной машиной как двухмассовой системой // Машиностроение и техносфера ХХІ века: Сб. наук. тр. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – Т.2. – С.17 – 21.

Здобувачем, стосовно до математичної моделі обмотувальної машини як двомасової системи, виконані дослідження на ЕОМ впливу радіусу розмотки кружка стрічки обмотувальної машини на перехідні характеристики.

9. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Лутай С.Н., Колесникова Л.Н, Лобачев С.В. Синтез оптимальных регуляторов двухканальной системы управления обмоточной машиной как двухмассовой системой // Машиностроение и техносфера ХХІ века: Сб. наук. тр. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – Т.2. – С.21 – 25.

Стосовно до обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів як двомасової електромеханічної системи, здобувачем розроблено методику синтезу оптимальних регуляторів по інтегральному квадратичному критерію.

10. Кузнецов Б.И., Чаусов А.А., Колесникова Л.И., Лутай С.Н. Управление механизмами обмоточных машин // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація.-Донецьк: ДонНТУ. – 2002. – Вип. 48. – С. 28 – 35.

Здобувачем, стосовно до обмотувальної машини з урахуванням пружних елементів як двомасової та три масової електромеханічної системи, розроблено методику синтезу оптимальних регуляторів по інтегральному квадратичному критерію.

11. Кузнецов Б.И., Лутай С.Н. Динамические характеристики наблюдателя трехмассовой модели обмоточной машины // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2002. - № 13. – С.115-120.

Здобувачем подано математичну модель та структурну схему обмотувальної машини як двомасової електромеханічної системи.

12. Кузнецов Б.І., Лутай С.Н., Нікітіна Т.Б., Седельнікова Л.Г., Доброновський В.Д. Исследование динамических характеристик трехмассовой системы управления обмоточной машиной с оптимальным компенсатором // Машиностроение и техносфера ХХІ века: Сб. наук. тр. – Донецк: ДонНТУ, 2003. – Т.2. – С.107 – 111.

Здобувачем виконані дослідження на ЕОМ перехідних процесів оптимальної системи для три масової моделі обмотувальної машини з урахуванням оптимальних регуляторів та оптимальних спостерігачів.

13. Кузнецов Б.І., Чаусов А.О., Лутай С.Н., Нікітіна Т.Б., Седельнікова Л.Г., Доброновський В.Д. Исследование эффективности оптимальных регуляторов обмоточных машин как двухмассовых систем // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ „ХПІ”. – 2003. –Вип. 10. – Т.2. - С.413-414.

Здобувачем виконані на ЕОМ дослідження перехідних процесів оптимальної системи керування обмотувальною машиною як двомосовою електромеханічною системою.

14. Кузнецов Б.И., Лутай С.Н. Исследование влияния конструктивных параметров обмоточной машины как трехмассовой системы на ее динамические характеристики // Механіка та машинобудування. – Харків, 2003. – № 1. – Т.1. - С. 24 – 27.

Стосовно до математичної моделі обмотувальної машини як тримасової системи, здобувачем виконані дослідження на ЕОМ впливу конструктивних параметрів обмотувальної машини на перехідні характеристики.

15. Кузнецов Б.И., Богаенко К.И., Лутай С.Н. Динамические характеристики оптимального наблюдателя двухмассовой модели обмоточной машины // Автоматизація виробничих процесів. – Київ, 2003. - № 1(16). – С.136 - 139.

Здобувачем виконані дослідження на ЕОМ перехідних процесів оптимального спостерігача двомасової моделі обмотувальної машини.