сайт факультета
Новосибирский Государственный Технический Университет
Факультет мехатроники и автоматизации (ФМА)
Портал НГТУ
Все факультеты
Оптимальное и адаптивное управление сложными электромеханическими, мехатронными системами и устройствами силовой электроники в условиях неопределенности при ограниченных энергетических ресурсах
Руководители:
Котин Д.А., к.т.н.


Описание


Исследания проводятся на базе


Кафедры Электропривода и Автоматизации Промышленных Установок

Кафедры Проектирования Технологических Машин

Научного Образовательного Центра "Проблемы Управления в Мехатронике"


Ведущие специалисты по направлению:

д.т.н., доцент Нос О.В.

к.т.н., Кучер Е.С.

к.т.н., доцент Боченков Б.М.

асс. Дымов И.С. 


Описание научного направления

Работа научного направления посвящена общей проблеме синтеза алгоритмов оптимального и адаптивного автоматического управления многосвязными нелинейными динамическими системами непрерывной природы в условиях неопределенности, а также развитию специализированных методов автоматического управления системами электромеханики, силовой электроники и мехатроники, функционирующими при действии сильных внешних возмущений, при неполной информации о состоянии (неполных измерениях) и изменяющихся параметрах. Рассматривается класс аффинных (с линейным вхождением управляющих воздействий) динамических объектов, описывающихся системами нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, к которому принадлежат абсолютное большинство математических моделей управляемых объектов электромеханики, силовой электроники, мехатроники. Создание прорывных методов управления ими, обеспечивающих повышение качества и экономию передаваемой по линиям электропередач и потребляемой мощными потребителями электрической энергии, следовательно, решение важнейших задач энергосбережения, а также повышающих точность и быстродействие мехатронных систем воспроизведения движений и функциональность автоматизированных электроприводов является непременным условием научно-технического прогресса во многих отраслях производства – электроэнергетике, добывающей промышленности, водоснабжении, робототехнике, механообработке, на электрическом транспорте, при транспортировке нефти и газа по трубопроводам и т.д.

В основу развиваемых методов положена идея преднамеренного введения в динамику системы разнотемповых процессов управления – принцип разделения движений. Для обеспечения свойства адаптивности систем управления к возмущениям различной природы в них целенаправленно организуются быстрые движения, в темпе которых локализуется влияние внешних возмущающих воздействий и параметрической неопределенности, осуществляется оперативное оценивание неизмеряемых координат состояния, информация о которых используется в законе управления, а также при необходимости вычисляются оценки регулируемых (выходных) переменных, то есть обеспечивается возможность так называемого «бездатчикового» управления. Обычно для решения этих задач требуется текущая информация о производных координат состояния объекта, которые оцениваются в «сверхбыстром» (ультрабыстром) темпе процессов. Оценки критических параметров квазистационарных объектов управления могут вычисляться и корректироваться алгоритмами текущей идентификации в инфранизком темпе. При этом обеспечивается близость качественных показателей основных, медленных составляющих движений управляемой системы к требуемым (заранее заданным) и их малая чувствительность ко всем вышеперечисленным видам возмущений.

Научная новизна развиваемых методов заключается в совмещении принципа разделения движений с методами оптимального и непрямого адаптивного управления с идентификацией, новом подходе к формированию функции Ляпунова и «стабилизирующей добавки» при синтезе глобально устойчивых нелинейных адаптивных наблюдателей полного порядка, обеспечении возможности формального параметрического синтеза алгоритмов адаптации наблюдателей по линеаризованным моделям, применении математического аппарата гиперкомплексных чисел (кватернионов) в методах, ориентированных на управление активными силовыми фильтрами и выпрямителями напряжения, активном использовании многоканальности для достижения более высокого быстродействия при ограниченной евклидовой норме вектора управлений.


Научные публикации по направлению

1. Нос О.В. Синтез алгоритмов активной фильтрации высших гармоник в силовых электрических цепях / О.В. Нос, С.В. Брованов, М.А. Дыбко // Автометрия. – 2016. – Т. 52, № 6. – С. 34–41.

2. Комазенко М.А. Синтез астатических систем управления электроприводом постоянного тока с компенсацией возмущений = Synthesis of astatic control systems of DC electric drive with disturbance compensation / М.А. Комазенко, А.И. Ромащенко, Е.С. Кучер // 9 международная (20 Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу. АЭП–2016 = Proceedings of the 9 International (20 All-Russian) conference on power drives systems (ICPDS–2016), Пермь, 3–7 окт. 2016 г. – Пермь: Изд-во Пермского нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – С. 170–173. – 200 экз. – ISBN 978-5-398-01654-3.

3. Performance of doubly-fed induction generator based wind turbine using adaptive neuro-fuzzy inference system / A.A. Diab, S.A. Maksoud, B.E. Elnaghi, D.A. Kotin // 11 International forum on strategic technology (IFOST 2016): proc., Novosibirsk, 1–3 June 2016. – Novosibirsk: NSTU, 2016. – Pt. 2. – P. 145–149. – ISBN 978-1-5090-0853-7.

4. Дымов И.С. Проектирование адаптивной магнитной системы аэростатического шпинделя = The design of the adaptive magnetic system of aerostatic spindle / И.С. Дымов, Д.А. Котин // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10/2. – С. 254–258.

5. Боченков Б.М. Прецизионный электропривод с предельными показателями качества / Б.М. Боченков, А.Д. Иохимович, А.В. Коровин // Новые технологии: материалы 12 Всерос. конф., посвящ. 70-летию Победы, [Миасс, 13–15 окт. 2015 г.]. – Москва: РАН, 2015. – Т. 1. – С. 21-27. – 250 экз.

6. Панкратов В.В. Синтез двухмассовой электромеханической системы регулируемой скорости методом сигнально-адаптивной обратной модели / В.В. Панкратов, Е.С. Кучер, А.А. Татарникова // 8 международная (19 Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу. АЭП–2014 = Proceedings of the 8 International (19 All-Russian) conference on the automatic electric drive, Саранск, 7–9 окт. 2014 г. В 2 т. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. – Т. 1. – С. 234-239. – 200 экз. – ISBN 978-5-7103-2962-7, ISBN 978-5-7103-2963-4 (Т. 1).

7. Синтез системы управления электроприводом постоянного тока на основе метода сигнально-адаптивной обратной модели. / А.А. Татарникова, А.Б. Татарников, Е.С. Кучер, В.В. Панкратов // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП–2014) = Actual problems of electronic instrument engineering (APEIE–2014): тр. 12 междунар. конф., Новосибирск, 2–4 окт. 2014 г.: в 7 т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – Т. 7. – С. 288–291. – 100 экз. – ISBN 978-1-4799-6019-4, ISBN 978-5-7782-2516-9.

8. Direct current drive control based on the method of signal adaptive inverse model / A.A. Tatarnikova, A.B. Tatarnikov, E.S. Kucher, V.V. Pankratov // The 15 international conference of young specialists on micro/nanotechnologies and electron devices (EDM 2014): proc., Altai, Erlagol, 30 June – 4 July 2014. – Novosibirsk: IEEE, 2014. – P. 433-435. – 125 cop. – ISBN 978-5-7782-2457-5.

9. Вдовин В.В. Адаптивный алгоритм вычисления координат для бездатчикового векторного управления машинами двойного питания / В.В. Вдовин, Д.А. Котин, В.В. Панкратов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2013. – № 6. – С. 23-27.

10. Нос О.В. Оптимальное векторное управление асинхронным двигателем по критерию минимума токов статора / О.В. Нос // Материалы третьей научно–техн. конф. с международным участием “Электротехника, электромеханика и электротехнологии”/ Под ред. В.В. Панкратова. – Новосибирск: НГТУ, 2007. – С. 79–85.

11. Синтез робастной системы векторного управления асинхронным двигателем с разнотемповыми процессами / А.С. Вылцан, О.В. Нос // Материалы V международной (XVI Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП–2007. – Санкт–Петербург, 2007. – С. 87–91.
Заказчики и партнеры
ЗАО «Эрасиб», г. Новосибирск
Контактная информация

Рабочий телефон: (383) 346-15-68

E-mail: d.kotin@corp.nstu.ru


Результаты работы по направлению

Результаты работы в рамках научного направления: а) новый сигнально-адаптивный метод автоматического управления многосвязными нелинейными нестационарными объектами электромеханики, силовой электроники и мехатроники в условиях неполной информации, базирующийся на принципе разделения движений; б) новый подход к структурно-параметрическому синтезу алгоритмов оперативного оценивания неизмеряемых координат и изменяющихся параметров таких объектов на базе метода функций Ляпунова, обеспечивающий их глобальную устойчивость; в) основанный на алгебре кватернионов метод анализа энергетических характеристик электротехнических объектов и синтеза систем компенсации мгновенной неактивной мощности. Результаты вполне соответствуют мировому уровню развития теории автоматического управления техническими объектами как отрасли знания и даже превышают его в случаях а) и в).

Эти результаты могут стать основой для создания нового поколения энергосберегающих устройств силовой электроники, прорывных технологий и высокоэффективных мехатронных систем робототехники и силового регулируемого, в том числе – тягового электропривода. Возможность их практического использования в производственной сфере непосредственно вытекает из тесной связи руководителя и исполнителей проекта с промышленностью, использования отработанных и адекватных поставленным задачам математических моделей управляемых процессов, выполняемой в настоящее время и запланированной на будущее разработки инженерных методик расчета систем управления промышленными объектами и устройствами специального назначения.


Методические публикации по направлению

1. Панкратов В.В. Адаптивные алгоритмы бездатчикового векторного управления асинхронными электроприводами подъемно-транспортных механизмов: учеб. пособие / В.В. Панкратов, Д.А. Котин; Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012. – 143 c.

2. Панкратов В.В. Избранные разделы теории автоматического управления: [учеб. пособие для вузов по направлениям подготовки: «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», «Автоматизированные технологии и производства»]: учеб. пособие / В.В. Панкратов, О.В. Нос, Е.А. Зима. – : Изд-во НГТУ, 2011. – 223 с.

3. Нос О.В. Математические модели преобразования энергии в асинхронном двигателе: учеб. пособие / О.В. Нос. – : Изд-во НГТУ, 2008. – 168 с.

4. Нос О.В. Математические модели управляемых технических систем: учеб. пособие / О.В. Нос. – : Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 48 с.

5. Теория автоматического управления линейными и нелинейными непрерывными системами: программа и методические указания: учеб.-метод. пособие / В.И. Каплин, О.В. Нос, А.С. Вылцан. – : Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 24 с.


© 1994-2017, Новосибирский государственный технический университет

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел.: +7 (383) 346 08 43, факс:+7 (383) 346 02 09 (общий отдел), эл. почта: 

Приемная комиссия НГТУ,  корпус 6, к. 109, тел.: +7 (383) 346 02 31, +7 (383) 346 35 75

Информационная и техническая поддержка сайта

Разработка и информационная поддержка портала НГТУ: Информационная служба НГТУ, корпус 2a, к. 202-210, тел./факс: +7 (383) 346 11 21, эл. почта: 

Разработка и техническая поддержка портала НГТУ: Центр информатизации университета, 1 корпус, к. 301, 306, тел.: +7 (383) 346 02 68, эл. почта: 

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-45107 от 18 мая 2011 г.