Ключові слова
векторне полеорієнтоване керування
теорія Ляпунова
стійкість системи
Як цитувати
Анотація
Теорія векторного керування асинхронними двигунами, що сформувалася на початку 2000-х, базується на фундаментальній властивості методу полеорієнтування, який полягає в декомпозиції вихідної моделі двигуна за рахунок керування на дві квазірозв’язані підсистеми електромеханічну і електромагнітну. Перша забезпечує керування механічними координатами, а друга вектором потокозчеплення ротора (статора) для полеорієнтування і формування його модуля. Така декомпозиція де-факто є стандартною як для непрямого, так і прямого векторного керування, оскільки алгоритм керування при цьому найбільш простий, а також прозорий з точки зору фізики роботи електричної машини. В той же час механізм формування декомпозиції передбачає компенсацію внутрішніх зворотних зав’язків моделі асинхронного двигуна, що негативно впливає на властивості робастності системи керування до параметричних і координатних збурень. Альтернативним розглядається енергетичний напрям, який базується на тому, що електрична частина асинхронної машини є натурально асимптотично стійкою, тобто пасивною, і відповідно має функцію Ляпунова, за допомогою якої доводиться стійкість. Враховуючи цю властивість, в роботі представлено доступний з інженерної точки зору шлях синтезу системи векторного керування моментом і вектором потокозчеплення асинхронного двигуна на основі другого методу Ляпунова, який формує альтернативну декомпозицію у вигляді механічна-електрична підсистеми. Дві нові форми функцій Ляпунова знайдено для конструювання керувань з орієнтацією за вектором потокозчеплення ротора і статора. Синтезовані системи керування забезпечують асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій моменту і модуля вектора потокозчеплення, мають фізично обґрунтовану структуру оскільки зберігають структуру моделі асинхронного двигуна.
Посилання
1. Blaschke F. Das verfahren der feldorientierung zur regelung der asynchron maschine. Siemens Forschungs. Ektwicklungs. Vol. 1. No. 1. Pp. 184–193. 1972.
2. Hasse K. Zum dynamischen verhalten der asynchron maschine bei betrieb mit variabler stander-frequenz und standerspannung. Electrotechniche Zeitung ETZ. A89. Pp. 77–81. 1968.
3. Leonhard W. Control of Electrical Drives. (3rd edition). Berlin: Springer-Verlag, 2001. 460 p.
4. Krstic M. Kanellakopoulos I. and Kokotovic P. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Whiley, 1995. 576 p.
5. Sepulchre R., Jankovic M. and Kokotovic P. Constructive Nonlinear Control. Berlin: Springer-Verlag, 1997. 313 p.
6. Peresada S., Tonielli A. and Morici R. High performance indirect field-oriented output feedback control of induction motors. Automatica. Vol. 35. Pp. 1033–1047. 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-1098(99)00003-5.
7. Peresada, S. and Tonielli, A. (2000), High-performance robust speed-flux tracking controller for induction motor. Int. J. Adapt. Control Signal Process., 14: 177-200. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1115(200003/05)14:2/3<177::AID-ACS579>3.0.CO;2-2
8. Marino R., Tomei P., Verrelli C.M. Induction motor control design. Springer, 2010. 351 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84996-284-1.
9. Ortega R., Loria A., Nicklasson P. and Sira-Ramirez H. Passivity-based control of Euler-Lagrange systems. Berlin: Springer-Verlag, 1998. 543 p.
10. Nicklasson P. J., Ortega R., Espinosa-Perez G., Jacobi C. G. J. Passivity-based control of a class of Blondel-Park transformable electric machines. IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 42, No. 5. Pp. 629-647. 1997. DOI: 10.1109/9.580867.
11. Travieso-Torres J. C., Ricaldi-Morales A. J., Aguila-Camacho N. Robust Combined Adaptive Passivity-Based Control for Induction Motors. Machines, 12(4). 272. DOI: https://doi.org/10.3390/machines12040272.
12. Bozhko S., Dymko S., Kovbasa S., Peresada S. M. Maximum Torque-per-Amp Control for Traction IM Drives: Theory and Experimental Results. IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 53. No. 1. Pp. 181-193. Jan.-Feb. 2017. DOI: 10.1109/TIA.2016.2608789.
13. O. Gulbudak, M. Gokdag and H. Komurcugil. Model Predictive Control Strategy for Induction Motor Drive Using Lyapunov Stability Objective. IEEE Transactions on Industrial Electronics. Vol. 69. No. 12. Pp. 12119-12128. Dec. 2022, DOI: 10.1109/TIE.2021.3139237.
14. Пересада, С., Ковбаса, С., Щербаченко, В., Ніконенко, Є., Подейко, П. Керування моментом синхронних реактивних двигунів з оптимізацією за критерієм момент-струм. Технічна електродинаміка. 2025. No. 2, 041. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.05.045
15. Ortega R., Guadalupe J.R., Borja P., Donaire A. Use of Passivity for Analysis and Tuning of PIDs: Two Practical Examples in PID Passivity-Based Control of Nonlinear Systems with Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021. Pp.15-45. DOI: 10.1002/9781119694199.ch3.
16. Abu-Rub H., Iqbal A., Guzinski J. High performance control of AC drives with MatLab/Simulink. IEEE Press: John Wiley and Sons, 2021. 482 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119969242
17. Peresada, S. M., Kovbasa, S. M., Statsenko, O. V., Serhiienko, O. V. Direct speed-flux vector control of induction motors: controller design and experimental robustness evaluation. Applied Aspects of Information Technology. 2022. Vol. 5. No 3. Pp. 217-227. DOI: https://doi.org/10.15276/aait.05.2022.15.
18. Accetta A., Alonge F., Cirrincione M., D’Ippolito F., Pucci M., Rabbeni R., Sferlazza A. Robust control for high performance induction motor drives based on partial state-feedback linearization. IEEE Transactions on Industry Applications. 2019. Vol. 55. No 1. Pp. 490–503. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2869112.
19. Peresada S.M., Kovbasa S.M., Krasnoshapka N.D. Indirect vector control of induction motors with robustness and adaptation properties to active rotor resistance variations: monograph. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2020. 174 p. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/44255. (Ukr)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 С.М. Пересада, С.О. Строєвий, В.В. Щербаченко