×
29.05.2019
219.017.6885

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СУДОВОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Устройство управления судовой системой электродвижения на основе нечеткого регулятора относится к судостроению, в частности к применению нечеткого регулятора при управлении трехфазным асинхронным двигателем, используемым в судовой системе электродвижения. Техническим результатом является создание судовой системы управления электродвижением с применением нечеткой логики. Устройство содержит элемент сравнения; блок оценки скорости изменения рассогласования системы; нечеткий регулятор скорости, выполненный на базе микроконтроллера; систему управления трехфазным автономным инвертором напряжения, выполненную на базе микроконтроллера; трехфазный автономный инвертор напряжения и связи между ними. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к применению нечеткой логики для регулирования трехфазного асинхронного двигателя, используемого в судовой системе электродвижения.

Управление трехфазным асинхронным двигателем осуществляется со стороны статора при помощи преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Таким образом, наиболее близкой к предлагаемой системе является система управления, описанная Джоуз А.Торрико, Эдсон Бим (Jose A.Torrico, Edson Bim) в работе «Управление током трехфазным инвертором с использованием нечеткой логики и пространственного вектора» (Fuzzy Logic Space Vector Current Control of Three-Phase Inverters, UNICAMP-FEEC-DSCE), которая включает в себя регулятор тока, микропроцессорную подсистему, рассчитывающую и управляющую временными задержками между переключениями ключей инвертора для получения заданного регулятором тока пространственного вектора напряжения, силовой инвертор, трехфазный асинхронный двигатель, преобразователь координат в обратной связи, осуществляющий переход от трехфазной системы токов к двухфазной.

Применение в данной системе управления регулятора тока позволяет получать постоянную частоту переключения без ухудшения динамических свойств системы. Представленный регулятор тока позволяет упростить систему вычислений, благодаря применению нечеткой логики, что делает необязательным знание точной математической модели для расчета времени переключения пространственного вектора напряжения. Однако для реализации вышеописанной системы требуется усложнение исходной системы путем введения в нее дополнительного блока математических расчетов, осуществляющих преобразование векторов токов из трехфазной системы координат в двухфазную систему координат α-β, вращающуюся в электрическом пространстве с синхронной угловой скоростью, равной частоте напряжения питания.

В предлагаемом изобретении применение нечеткой логики в нечетком регуляторе скорости обосновывается следующими преимуществами: отсутствие необходимости в точном математическом описании управляемого объекта, возможность относительно легкой перенастройки нечеткого регулятора скорости, возможность увеличения количества входных переменных нечеткого регулятора скорости. Нечеткий регулятор скорости реализуется на микроконтроллере, благодаря чему возможна удаленная настройка нечеткого регулятора скорости, которая в дальнейшем может способствовать более широкому применению предлагаемого регулятора, а также построению адаптивной системы на базе изобретения.

Предлагаемое изобретение представляет собой устройство управления судовой системой электродвижения, в частности трехфазным асинхронным двигателем, используемым в судовой системе электродвижения. В состав устройства входят элемент сравнения, блок оценки скорости изменения рассогласования системы, нечеткий регулятор скорости, выполненный на базе микроконтроллера, система управления трехфазным автономным инвертором напряжения, реализованная также на базе микроконтроллера, трехфазный автономный инвертор напряжения. Структурная схема системы управления представлена на чертеже.

Входными параметрами устройства управления судовой системой электродвижения являются сигнал задания угловой скорости вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя (ω3) и текущее значение угловой скорости вращения ротора (ω), которые сопоставляются на элементе сравнения, в результате чего вырабатывается сигнал рассогласования системы (ε). Далее сигнал рассогласования системы (ε) поступает на блок оценки скорости изменения рассогласования системы, где на основании разностных уравнений определяется второй управляющий сигнал для нечеткого регулятора скорости - сигнал скорости изменения рассогласования системы (έ). Сигнал рассогласования системы (ε) и сигнал скорости изменения рассогласования системы (έ) поступают на нечеткий регулятор скорости. Процесс обработки сигнала в нечетком регуляторе скорости можно разделить на следующие этапы:

- оцифровка сигнала;

- фаззификация;

- нечеткий логический вывод на основе базы правил;

- композиция;

- дефаззификация.

На этапе фаззификации дискретные четкие сигналы рассогласования системы (ε) и скорости изменения рассогласования системы (έ) в дискретные моменты времени приводятся к нечеткости, то есть определяется степень принадлежности значений этих сигналов заданным нечетким множествам, представленным в программе в форме функций принадлежности. Далее на основании базы правил, составленной с использованием эмпирических данных, происходит нечеткий логический вывод, то есть определение степеней истинности каждого из правил (агрегирование) и последующее формирование выходной функции принадлежности, для каждого из правил (активизация). После чего происходит расчет итоговой функции принадлежности, определяющей выходное воздействие (композиция). На конечном этапе логической обработки сигнала происходит дефаззификация, то есть приведение нечеткого сигнала к четкому. Применение микроконтроллера при реализации нечеткого регулятора скорости позволяет на каждом из описанных этапов использовать различные алгоритмы обработки сигналов. Так, например, на этапе дефаззификации в программе предусмотрены следующие варианты:

- бисекторный, когда четкое управляющее воздействие определяется, как абсцисса прямой, параллельной оси ординат, разделяющей область под графиком итоговой функции принадлежности на две равные по площади части;

- центроидный, когда четкое управляющее воздействие определяется, как абсцисса центра тяжести фигуры, ограниченной итоговой функцией принадлежности.

Варьирование алгоритмов обработки позволяет изменять закон управления в зависимости от необходимости. Далее четкое управляющее воздействие, сформированное на нечетком регуляторе скорости и представляющее собой сигнал задания частоты напряжения питания обмоток статора (Uf), подается на вход системы управления трехфазным автономным инвертором напряжения, выполненной на базе микроконтроллера. Система управления трехфазным автономным инвертором рассчитывает временные интервалы включения ключей трехфазного автономного инвертора напряжения, соответствующие сигналу задания частоты напряжения питания обмоток статора (Uf). При этом система управления трехфазным автономным инвертором напряжения реализует векторную широтно-импульсную модуляцию. С выхода системы управления трехфазным автономным инвертором напряжения, выполненном на базе микроконтроллера, на ключи трехфазного автономного инвертора напряжения подаются управляющие импульсы (Uy). Кроме того, на трехфазный автономный инвертор напряжения подается постоянное напряжение питания (Ud) от внешнего источника. В результате трехфазный автономный инвертор напряжения формирует на обмотках статора трехфазную систему напряжений (uA, uB, uC), которая дает изменения токов, близких к синусоидальным. Нагрузкой трехфазному асинхронному двигателю (управляемому объекту) служит внешний момент сопротивления (Mc).

Далее контур замыкается обратной связью по скорости. Таким образом, осуществляется реализация системы регулирования, представляющей собой систему управления с замкнутой цепью.

Устройство управления судовой системой электродвижения на основе нечеткого регулятора, отличающееся тем, что включает в себя элемент сравнения, блок оценки скорости изменения рассогласования системы, нечеткий регулятор скорости, выполненный на базе микроконтроллера, систему управления трехфазным автономным инвертором напряжения, выполненную на базе микроконтроллера, и трехфазный автономный инвертор напряжения, осуществляет регулирование по угловой скорости вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя с использованием известного значения рассогласования системы и оценки скорости изменения рассогласования системы, используемых нечетким регулятором скорости для определения необходимой частоты напряжения питания статора и подачи сигнала задания частоты напряжения питания обмоток статора на систему управления трехфазным автономным инвертором напряжения, задающую длительность управляющих импульсов, поступающих на трехфазный автономный инвертор напряжения, формирующий трехфазную систему напряжений на обмотках статора трехфазного асинхронного двигателя, являющегося объектом управления для данной системы.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 364 items.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.230c

Катализатор, способ его приготовления и способ получения малосернистого дизельного топлива

Изобретение относится к катализаторам гидроочистки дизельного топлива, способам приготовления таких катализаторов и способам получения малосернистого дизельного топлива. Описан катализатор, содержащий соединение [Со(СНО)][МоО(СНО)] в количестве 30-45 мас.%, диоксид титана 0,8-6,0 мас.%, AlO -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474474
Дата охранного документа: 10.02.2013
Showing 1-10 of 11 items.
27.02.2015
№216.013.2c65

Способ оптимального управления подруливающими устройствами при швартовке и прохождении узкостей

Изобретение относится к области судостроения и касается средств активного управления судном. Оптимальное управление подруливающими устройствами при швартовке и прохождении узкостей заключается в применении подруливающих устройств. Подруливающие устройства состоят из выпрямителя, фильтра,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542833
Дата охранного документа: 27.02.2015
29.08.2018
№218.016.8132

Способ определения витамина вв кондитерских изделиях

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли, и может быть использовано для контроля качества кондитерских изделий. Способ определения витамина B в кондитерских изделиях включает последовательное проведение кислотного и ферментного гидролиза пробы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665174
Дата охранного документа: 28.08.2018
17.10.2018
№218.016.92e3

Источник питания для станций безобмоточного размагничивания кораблей

Изобретение относится к области размагничивания кораблей. Источник питания для станций безобмоточного размагничивания кораблей содержит неуправляемый трехфазный источник питания переменного тока, зарядное устройство, емкостной накопитель энергии, датчик напряжения, мостовой коммутатор, датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669761
Дата охранного документа: 15.10.2018
10.04.2019
№219.017.09b8

Устройство испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда

Предложение относится к судовым системам электродвижения с частотно-управляемым гребным асинхронным электродвигателем и может быть использовано при проведении приемо-сдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда. Целью предложения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462728
Дата охранного документа: 27.09.2012
29.04.2019
№219.017.40b6

Устройство контроля сопротивления изоляции

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. В устройство контроля сопротивления изоляции введены датчик тока на главной линии сети, который подключен к дополнительному усилителю. К усилителю в свою...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002391676
Дата охранного документа: 10.06.2010
29.04.2019
№219.017.4512

Способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, и устройство для его реализации

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для измерения сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока. Один полюс контролируемой сети шунтируют резистором и изменяют шунт так, чтобы напряжение этого шунтирующего полюса относительно земли уменьшилось ровно в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002403580
Дата охранного документа: 10.11.2010
18.05.2019
№219.017.5a1a

Устройство диагностирования в реальном времени системы электродвижения судна

Изобретение относится к диагностике технического состояния двигателей и может быть использовано для диагностирования асинхронного двигателя, используемого в судовой системе электродвижения. Согласно изобретению устройство диагностирования в реальном времени системы электродвижения судна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451299
Дата охранного документа: 20.05.2012
29.05.2019
№219.017.6903

Судовая электроэнергетическая установка

Изобретение относится к области судостроения, в частности к усовершенствованию электроэнергетических установок судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. Установка содержит главные дизели или турбины и главные синхронные генераторы, обмотки статоров которых через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436708
Дата охранного документа: 20.12.2011
04.06.2019
№219.017.73cb

Способ диагностирования в реальном времени судовой электроэнергетической системы

Изобретение относится к диагностике функциональности судовой электроэнергетической системы. Способ характеризуется тем, что содержится система диагностирования преобразователя частоты; система диагностирования асинхронного двигателя; система диагностирования синхронного генератора; система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002448345
Дата охранного документа: 20.04.2012
29.06.2019
№219.017.9f77

Устройство формирования и регулирования напряжения матричного непосредственного преобразователя частоты с высокочастотной синусоидальной шим

Предложено устройство формирования и регулирования высокого напряжения матричного непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) каскадного типа с высокочастотной синусоидальной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), построенного на полностью управляемых ключах IGBT-модулей с двухсторонней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422975
Дата охранного документа: 27.06.2011
+ добавить свой РИД