Оптимізація параметрів пі-регулятора струму дуги засобами компьютерного моделювання
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2025-2-1Ключові слова:
система керування, робастна система, налаштування регулятора, плазмова дуга, оптимізація, комп'ютерна модель, ПІ-регулятор, визначення параметрів регулятораАнотація
Мета роботи. Сформувати комп'ютерну модель перетворювача, що працює на плазмову дугу, та визначити оптимальні значення коефіцієнтів ПІ-регулятора струму, що забезпечує оптимальне перемикання між режимами його роботи та високу якість процесів керування. При цьому використовувати програмні засоби MATLAB / Simulink.
Методи дослідження. Метод комп'ютерного моделювання, метод поділу – оптимальної фільтрації та оптимального детермінованого керування та методи налаштування регуляторів.
Отримані результати. Сформовано багаторівневу модель, визначено значення параметрів налаштування ПІ-регулятора струму, при якому в перетворювачі постійного струму спостерігається оптимальне перемикання між режимами його роботи та висока якість процесів керування. Аналітичні методи визначення параметрів PI-регулятора не дозволяють отримати оптимальні налаштування, оскільки базуються на сильно спрощених моделях, але їх застосування є необхідним для отримання попередніх налаштувань, без яких точне налаштування може зайняти багато часу. Встановлено, що оптимальний регулятор надає оптимальну протидію збуренням на вході та виході об'єкта та компенсує зміни параметрів аналогічним чином. Система має задовільний перехідний процес при ненульових початкових умовах у відповідь на заданий еталонний вплив і на зміну заданої точки, має хороші характеристики стійкості та мало чутлива до збурень та змін параметрів об'єкта.
Наукова новизна. Запропоновано підхід до визначення безперервної лінійної моделі силового перетворювача електричної енергії та наведено оптимальний вибір параметрів налаштування регулятора його системи керування, що становлять основу побудови будь-якої системи електроживлення плазмотрона, при яких забезпечується задана точність регулювання та швидкодії.
Практична цінність. Запропонований принцип вирішення задачі визначення коефіцієнтів ПІ-регуляторів може бути застосований для різних динамічних об'єктів, опис яких допустимо за допомогою лінійних та диференціальних рівнянь. Представлені в роботі результати можуть бути використані для проектування імпульсних джерел живлення для електротехнологій.
Посилання
B&R Industrie-Elektronik GmbH. https://pdf.directindustry.com/pdf/b-r-industrie-elektronik/innovation.
Åström K.J., Hägglund T. (2006) Advanced PID Control. ISA – The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 460.
Richard C. Dorf, Robert H. Bishop. (2022). Modern Control Systems. Pearson Education Limited, 1024.
Beginner's search https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=einsteiger (access 26.06.2024)
Je.M. Vereshhago, V.I. Kostjuchenko, S.M. Novogrec'-kyj. (2023). Analiz peretvorjuvacha postijnogo strumu, shho pracjuje na plazmovu dugu. // Electrical engineering and electromechanics, 5, 31–36. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2023.5.05
E. Vereshchago, V. Kostiuchenko, Y. Stohniienko. (2023). Synthesis of a Control System of a Pulse Converter for Plasmatron Power Supply. IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 394-397. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312905
Åström K.J., Murray R.M. (2008). Feedback Systems: an Introduction for Scientists and engineers. New Jersey: Princeton University press.
Zigler J.G. and Nichols N.B. (1942) Optimum settings for Automatic Controllers. Trans. ASME. 64. 759-768.
O’Dwyer. (2009). Handbook of PI and PID controller tuning rules. Ireland: Imperial College Press. – 3rd edition. 623.
Åströn K.J., T. Hägglund. (2000). Benchmark Systems for PID Control. International Federation of Automatic Control. 165–166.
Ju.O. Romasevych, V.S. Lovejkin, A.P. Ljashko, O.G. Shevchuk, V.V. Makarec'. (2021). Rozroblennja optymal'nyh avtomatychnyh reguljatoriv. Monografija. K.: CP „KOMPRINT”, 250.
Romasevych Yu., Loveikin V., Usenko S. (2019). PI-controller tuning optimization via PSO-based technique. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY. R. 95 NR 7. 33–37.
Ya-Gang Wang. Hui-He Shao. (1999). Automatic tuning of optimal PI controllers. Decision and Control. Proceedings of the 38th IEEE Conference. 4. 3802 – 3803. DOI: 10.1109/CDC.1999.827947
Egorov V.A., Egorova J.G. (2021). The typical settings for automatic control systems. Lecture Notes in Net-works and Systems. 200. 177–186. DOI: 10.1007/978-3-030-69421-0_19
Je.M. Vereshhago, V.I. Kostjuchenko, Je.V. Stognijenko, A.Ju. Grjeshnov. (2024). Keruvannja dynamikoju impul'snogo peretvorjuvacha z m’jakym peremykannjam, shho pracjuje na dugove navantazhennja. Technical electrodynamics. 6. 21 – 30. https://doi.org/10.15407/techned2024.06.021
D'jakonov V.P. (2012). MATLAB. Polnyj samouchitel'. Moscow: DMK Press, 768. (in Russian.)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 V.I. Kostiuchenko, Y.M. Vereshchago, M.V. Dzhanhyrov, A.P. Yeremenko, Y.V. Stohniienko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
