Sprzężone modele systemów napędów elektromagnetycznych i ich wykorzystanie do celów sterowania

Streszczenie 7
Wykaz ważniejszych oznaczeń 8

1. Wstęp 9

1.1. Wprowadzenie 9
1.2. Cel i zakres pracy 10

2. Metody modelowania i analizy systemów elektromagnetycznych 13

2.1. Modele o parametrach skupionych i rozłożonych 13
2.2. Równania stanu i relacje między zmiennymi 14
2.3. Dyskretyzacja modeli 16

3. Ogólny model przestrzenny systemu elektromagnetycznego 18

3.1. Metoda A-V przestrzennej reprezentacji systemu 18
3.2. Metody wariacyjne i funkcjonał energetyczny 21

4. Sprzężone modele polowe z obwodem elektrycznym oraz ruchem mechanicznym 29

4.1. Model magnetostatyczny z obwodem elektrycznym 29
4.1.1. Wyznaczanie siły elektromotorycznej w silniku BLDC 36
4.2. Model uwzględniający zjawisko prądów wirowych 38
4.3. Nieliniowości magnetyczne i linearyzacja 40
4.4. Obliczanie sił i momentów elektromagnetycznych 45
4.4.1. Wyznaczanie sił w układzie cewka–magnes trwały 49
4.4.2. Metoda on-line z doborem optymalnej powierzchni 53
4.5. Modelowanie i predykcja ruchu mechanicznego 62
4.5.1. Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej silnika AC 68
4.5.2. Wyznaczanie strat mocy w stali i odpowiedzi skokowej silnika krokowego 71

5. Wybrane zagadnienia sterowania wykonawczymi układami elektromagnetycznymi 75

5.1. Wprowadzenie 75
5.2. Sterowanie optymalne liniowo-kwadratowe LQR z nieskończonym horyzontem czasowym 77
5.2.1. Sterowanie optymalne LQR minimalizujące energię pobieraną ze źródła silnika krokowego 82
5.3. Sterowanie optymalne liniowo-kwadratowe LQR z nieskończonym horyzontem czasowym i wyznaczaniem indukcyjności w obwodzie elektrycznym 84
5.3.1. Sterowanie optymalne LQR minimalizujące energię pobieraną ze źródła i straty mocy w obwodzie elektrycznym silnika krokowego 86
5.4. Sterowanie optymalne liniowo-kwadratowe LQR ze skończonym horyzontem czasowym 94
5.4.1. Sterowanie optymalne LQR silnika BLDC 95
5.5. Hybrydowy sterownik optymalny LQR i SMC z wykorzystaniem logiki rozmytej dla silnika BLDC 101
5.6. Sterownik MRAC-PD silnika BLDC i SRM 109
5.6.1. Zastosowanie metody MRAC-PD dla silnika BLDC 120
5.6.2. Zastosowanie metody MRAC-PD dla silnika SRM 129
5.7. Sterowanie geometrią biegunów w silniku krokowym 132

6. Uwagi końcowe i wnioski 139

Wykaz literatury 141