ИМПУЛЬСНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИБРИДНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

Рассматриваются особенности математического моделирования гибридной электротехнической системы, к классу которых относятся системы, содержащие в своем составе как непрерывные, так и дискретные элементы. Управление гибридными системами является актуальной задачей, обусловленной широким использованием дискретной обработки сигналов в силовой электронике, в промышленных системах, в электрифицированном транспорте (электромобили, троллейбусы, трамваи).

Предлагается решать задачу оптимального управления гибридной системой на основе формирования такого сигнала управления на выходе контроллера (регулятора), который минимизирует заданный интегральный функционал качества, в качестве которого рассматривается линейный квадратичный функционал Летова-Калмана. Метод поиска оптимального управления зависит от вида математической модели системы управления. В данном случае рассматривается линейная детерминированная модель системы управления, характерная для большинства гибридных электротехнических систем.

В качестве примера гибридной системы рассмотрен понижающий импульсный преобразователь постоянного тока, который находит широкое применение в различных электротехнических системах: в качестве источника бесперебойного питания, зарядного устройства для электромобилей, преобразователя в составе солнечных фотоэлектрических станций.. Представлена качественная иллюстрация изменения прогнозируемого сигнала управления в виде последовательности управляющих импульсов и выходного сигнала объекта управления.

1. Методы классической и современной теории автоматического управления: в 5 т. / под ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 4 т.

2. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А. А. Красовского. – М.: Наука, 1987. – 712 с.

3. Брайсон А. Прикладная теория оптимального управления / А. Брайсон, Хо Ю– ши. – М.: Мир, 1972. – 544 с.

4. Методы оптимизации / под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко. – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. – 440 с.

5. Теория систем автоматического управления / под. ред. В. Л. Бесекерского, Е. П. Попова. – М.: Изд. Санкт– Петербург, 2003. – 747 с.

6. Казаков И. Е. Методы оптимизации стохастических систем / И. Е. Казаков, Д. И. Гладков. – М.: Наука, 1987. – 304 с.

7. Utkin V. I. Скользящее управление электромеханическими системами. / V. I. Utkin, V. J. Guldner, J. X. Shi.London, U. K.: Taylor & Francis, 1999.-350 p.

8. Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника / В. И. Мелешин. – М.: Техносфера, 2005. – 632 с.

9. Priewasser R. Моделирование, управление и реализация импульсных преобразователей постоянного тока с переменной частотой работы. / R. Priewasser, M. Agostinelly, C. Unterrieder, M. Stefano, M. Huemer// IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 29, no. 1, Jan. 2014, P. 287–301.

10. Белов Г. А. Структурные модели и исследование динамики импульсных преобразователей / Г. А. Белов // Электричество. – 2008. – № 4. – С. 47–49.

11. Bass R. M. Частотно-зависимая усредненная модель преобразователей постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией / R. M. Bass, B. Lehman // IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 11, no. 3, Mar. 1996, P. 89–98.

12. Imad Elzein, Petrenko Yu. N. Модель упреждающего управления системой обеспечения максимальной выходной мощности солнечной батареи // Системный анализ и прикладная информатика, № 4, 2015, С. 17–25.

13. Geyer T., Parafotiou G., Frasca R., Morari M. Оптимальное управление преобразователями постоянного тока, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 23, Sept. 2008, pp. 2454–2464.

14. Сотникова М. В. Синтез робастных алгоритмов управления с прогнозирующими моделями / М. В. Сотникова // Системы управления и информационные технологии. – Т. 50, № 4. – 2012. – С. 99–102.

15. Казаков И. Е. Анализ систем случайной структуры / И. Е. Казаков, В. М. Артемьев, В. А. Бухалев. – М.: Наука, 1993. – 270 с.

16. Лобатый А. А. Аналитическое моделирование дискретных систем с фазовым управлением / А. А. Лобатый, В. Л. Бусько, Л. В. Русак // Доклады БГУИР. – 2008. – № 3 (33). – С. 103–110.

17. Лобатый А. А. Математическое моделирование гибридных электротехнических систем / А. А. Лобатый, Ю. Н. Петренко, А. Эльзейн, А. С. Абуфанас // Наука и техника. – 2016. – № 4, т. 15. – С. 322–328.

18. Imad Elzein, DC-DC power converters modeling: from averaging to hybrid systems // В Сб. «Наука-образованию, производству, экономике». Мат 13-й МНТК, Т. 1, 2015, С. 222.