ZASTOSOWANIE ZMODYFIKOWANEGO ROZMYTEGO FILTRU KALMANA W STEROWANIU ADAPTACYJNYM UKŁADU DWUMASOWEGO

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZASTOSOWANIE ZMODYFIKOWANEGO ROZMYTEGO FILTRU KALMANA W STEROWANIU ADAPTACYJNYM UKŁADU DWUMASOWEGO"

Lidia Szymczak
7 lat temu
Przeglądów:

1 POZNAN UNIVE RSIY OF E CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 84 Elctrcal Egrg 05 Krzysztof DRÓŻDŻ* ZASOSOWANIE ZMODYFIKOWANEGO ROZMYEGO FILRU KALMANA W SEROWANIU ADAPACYJNYM UKŁADU DWUMASOWEGO W pracy przdstawoo zagada zwąza z zastosowa zodyfkowago algorytu rozytgo fltru Kalaa w adaptacyjj strukturz strowaa układu dwuasowgo. Modyfkacja algorytu polgała a wprowadzu dyaczj adaptacj wybraych współczyków acrzy kowaracj zakłócń zych stau. W clu jj wprowadza zaprojktowao oówoy w artykul syst rozyty. Procs adaptacj przprowadzay był w tryb o-l a podstaw dwóch sygałów zawrających forację o sta strowago obktu. Opracoway algoryt tstowao w badaach syulacyjych ksprytalych w zakętj strukturz rgulacj. Wyk badań wskazują a uzyska zaczącj poprawy jakośc styacj zych stau paratru rozważago układu w porówau do klasyczgo algorytu rozszrzogo fltru Kalaa. SŁOWA KLUCZOWE: styacja, fltr Kalaa, układ dwuasowy, tłu drgań. WSĘP Praktycza ralzacja złożoych struktur strowaa układu dwuasowgo wyaga dostępośc foracj o jgo zych stau wartoścach paratrów. W wlu przypadkach wykorzysta czujków poarowych jst trud w ralzacj lub ożlw do wykoaa, p. z względu a brak przstrz lub koszt ch stalacj. Z tych powodów rozwęt zostały tody odtwarzaa zych stau układów dyaczych [3-5, 8]. Wartośc paratrów uszą być uprzdo zdtyfkowa wprowadzo do struktury rgulacj. W wlu przypadkach stała czasowa aszyy roboczj za sę w szrok zakrs poprzz zość otu bzwładośc obcąża. Zay t powy być uwzględa przz strukturę strowaa. W ty clu stosuj sę strowa adaptacyj [5-7]. Istj klka podzałów struktur strowaa adaptacyjgo zaych z ltratury. Najogóljszy z ch jst podzał a bzpośrd pośrd strowa adaptacyj. Oów obu rodzajów takgo strowaa zajduj sę w [5]. W jszj pracy przdstawoo zagada zwąza z * Poltchka Wrocławska.

2 64 Krzysztof Dróżdż zastosowa pośrdgo strowaa adaptacyjgo dla układu dwuasowgo, wykorzystującgo zodyfkoway algoryt rozytgo fltru Kalaa (RFK) w clu styacj dostępych zych stau paratru rozpatrywago układu. Wybraą strukturą rgulacj jst struktura z rgulator PI oraz dwoa dodatkowy sprzęża zwroty. Zastosowao rówż pooccz sprzęż zwrot od otu obcąża [5]. Podstawowa wrsja algorytu rozytgo fltru Kalaa została przdstawoa w []. Jgo odyfkacja polgała a wprowadzu dyaczj adaptacj wybraych współczyków acrzy kowaracj zakłócń zych stau Q fltru Kalaa. Elt wprowadzający adaptację jst zaprojktoway dalj oówoy syst rozyty. Przprowadzoo badaa syulacyj ksprytal w zakętj strukturz rgulacj. Uzyskao zaczą poprawę jakośc styacj wszystkch wlkośc w porówau do lowgo rozszrzogo fltru Kalaa (NRFK).. MODEL MAEMAYCZNY OBIEKU BADAŃ I SRUKURA SEROWANIA Obkt badań rozważay w jszj pracy jst układ apędowy z połącz sprężysty. W badaach syulacyjych zastosowao powszch wykorzystyway odl atatyczy układu dwuasowgo z bzrcyjy połącz sprężysty [5]. Baday obkt oża opsać astępujący rówa stau (w jdostkach względych): 0 0 ( t) t 0 ( ) d t t () L dt ( ) 0 0 ( ) 0 s t s t ( ) ( ) c c gdz: - prędkość slka, - prędkość aszyy roboczj, s - ot skręty, L - ot obcąża, - chacza stała czasowa slka, - chacza stała czasowa aszyy roboczj, c - stała sprężystośc. Zaoow wartośc paratrów badago układu są astępując: N = N = 03 s, cn =, s. Na rysuku przdstawoo zastosowaą strukturę strowaa adaptacyjgo z rgulator PI, dwoa dodatkowy sprzęża zwroty od otu skrętgo (k ) różcy prędkośc (k ) oraz dodatkowy poocczy sprzęż zwroty od otu obcąża (k L ). Współczyk układu rgulacj dobra są w tryb o-l a podstaw aktualj styowaj wartośc paratru zgod z poższy zalżośca []:

3 Zastosowa zodyfkowago rozytgo fltru Kalaa w strowau k 4 K I r () c 3 4 (3) K p z r k k 3 r c c 4 z k k k k L c K I (4) (5) (6) gdz: r - zadaa pulsacja rzoasowa, z - zaday współczyk tłua. Badaa przprowadzoo przyjując astępując wartośc pulsacj rzoasowj oraz współczyka tłua układu: r = 40s -, z = 0,7. Rys.. Adaptacyja struktura strowaa Założoo astępującą trastację pętl wyusza otu lktroagtyczgo: G p ( s) (7) 0,00s 3. ZMODYFIKOWANY ROZMYY FILR KALMANA W jszj pracy optyalzację współczyków acrzy Q R rozszrzogo fltru Kalaa przprowadzoo za poocą algorytu gtyczgo alzującgo poższą fukcję clu:

4 Krzysztof Dróżdż 66 F L L s s (8) Prztowa rozwąza staow odyfkację tgo algorytu, która polga a wprowadzu dyaczj adaptacj współczyków q 44 q 55 acrzy kowaracj Q fltru Kalaa. Elt wprowadzający wspoaą adaptację jst zaprojktoway syst rozyty, którgo sygała wjścowy są aktuala styowaa wartość paratru oduł różcy poędzy ot lktroagtyczy styoway ot skręty, a podstaw wartośc którgo dtyfkoway jst aktualy sta strowago obktu (statyczy lub dyaczy). W przypadku wystąpa wartośc tgo sygału przkraczającj ustaloy próg rozpozaway jst sta dyaczy układu. W przcwy przypadku dtyfkoway jst sta statyczy. Następ, odpowdo dla dago stau, przstraja są współczyk acrzy Q. Strukturę systu rozytgo przdstawoo a rysuku. Zastosowa fukcj przyalżośc zych wjścowych zaprztowao a rysuku 3. Wartośc sgltoów oawago systu rozytgo dobrao za poocą algorytu gtyczgo alzując astępującą fukcję clu: E a F s L L ) ( 3 (9) L L s s a Rys.. Struktura systu rozytgo

5 Zastosowa zodyfkowago rozytgo fltru Kalaa w strowau Rys. 3. Fukcj przyalżośc zych wjścowych: (a) S wy (b) 4. WYBRANE WYNIKI BADAŃ Badaa syulacyj rozpoczęto od tstowaa klasyczgo algorytu lowgo rozszrzogo fltru Kalaa pracującgo w zakętj strukturz strowaa. Założoo zakrs za paratru w gracach od N do 4 N. Jakość styacj prędkośc slka, aszyy roboczj otu skrętgo oża było uzać za zadowalającą. W pozostałych występowały duż wartośc błędów styacj. Wspoaą wadę alżało wylować. W ty clu zastosowao zaprojktoway syst rozyty wprowadzający dyaczą adaptację współczyków q 44 q 55 acrzy Q. Rzultaty badań wskazują a uzyska zaczącj poprawy jakośc styacj wszystkch wlkośc. Wybra wyk przdstawoo a rysuku 4. W clu porówaa obu tod oblczoo wartośc błędów styacj stosując pożj przdstawoą zalżość: x x x,,.,.., (0) gdz: x - poszczgól wlkośc rzczywst, x - wlkośc styowa, - lczba próbk. Zstaw oblczoych błędów styacj przdstawoo w tabl. W clu zwryfkowaa badań syulacyjych przprowadzoo tsty ksprytal a staowsku składający sę z dwóch aszy prądu stałgo o ocy 500W połączoych sprężysty wał. Wyk tych badań, potwrdzając prawdłową pracę układu, przdstawoo a rysuku 5. abla. Zstaw wartośc błędów styacj Mtoda δω δω δ s δ L δ [p.u] [p.u] [p.u] [p.u] [s] NRFK 7,3E-4 0,0E-4 9,66E-4 375,40E-4 434,46E-4 RFK 6,37E-4 7,46E-4 80,94E-4 37,36E-4 359,94E-4

6 68 Krzysztof Dróżdż Rys. 4. Przbg syulacyj: sygałów wjścowych rozytgo fltru Kalaa - otu lktroagtyczgo (a) prędkośc slka apędowgo (b), rzczywstych styowaych wlkośc wraz z błęda styacj: prędkośc slka apędowgo (c, f), prędkośc aszyy roboczj (d, g), otu skrętgo (, h), otu obcąża (, l), stałj czasowj aszyy roboczj (j, ) współczyków układu rgulacj (k, )

7 Zastosowa zodyfkowago rozytgo fltru Kalaa w strowau Rys. 5. Przbg ksprytal prędkośc slka apędowgo aszyy roboczj (a), rzczywstj styowaj prędkośc slka apędowgo oraz błędu styacj (b, ), rzczywstj styowaj prędkośc aszyy roboczj oraz błędu styacj (c,f), otów: lktroagtyczgo, skrętgo obcąża (d), stałj czasowj aszyy roboczj (g) współczyków układu rgulacj (h, ) 5. WNIOSKI W jszj pracy przprowadzoo badaa syulacyj w zakętj strukturz strowaa dla obu algorytów, a podstaw których wykoao porówa jakośc styacj wszystkch wlkośc. Wyk badań syulacyjych zodyfkowago rozytgo fltru Kalaa potwrdzoo tsta ksprytaly. Na podstaw przprowadzoych badań oża sforułować astępując wosk: zastosowa zaprojktowago systu rozytgo wprowadzającgo dyaczą adaptację współczyków q 44 q 55 acrzy kowaracj Q fltru Kalaa w zaczący sposób poprawa jakość styacj wszystkch wlkośc, wykorzysta algorytów gtyczych w procsach optyalzacj wartośc współczyków acrzy Q sgltoów systu rozytgo

8 70 Krzysztof Dróżdż uożlwa uzyska wyżj wyoj poprawy jakośc styacj wszystkch wlkośc, co pozytyw wpływa a pracę struktury rgulacj, podczas doboru wartośc sgltoów szczgólą uwagę alży zwrócć a odpowd sforułowa fukcj clu. LIERAURA [] Dróżdż K., Jaszwsk D., Szabat K., 6th Itratoal Powr Elctrocs ad Moto Cotrol Cofrc ad Exposto (PEMC), , 04. [] Dróżdż K., Szabat K., Adaptacyj strowa układu dwuasowgo z wykorzysta rozytgo fltru Kalaa, Przgląd Elktrotchczy, NR 06/04, 40-44, 04. [3] Jaszwsk D., Ral-t cotrol of drv wth lstc couplg basd o otor posto asurd oly, 0 IEEE Itratoal Syposu o Idustral Elctrocs (ISIE), , 0. [4] J J., Surog H., A ovl acclrato stato algorth for chacal vbrato supprsso of two-ass syst, 7th Itratoal Cofrc o Elctrcal Machs ad Systs (ICEMS), -5, 04. [5] Szabat K., Struktury strowaa lktryczych układów apędowych z połącz sprężysty, Prac Naukow Istytutu Maszy, Napędów Poarów Elktryczych Poltchk Wrocławskj, r 6, Wrocław 008. [6] Szabat K., Orłowska-Kowalska., Adaptv Cotrol of wo-mass Syst usg Nolar Extdd Kala Fltr, IEEE Idustral Elctrocs, IECON 006-3d Aual Cofrc o, , 006. [7] Szabat K., Orłowska-Kowalska., Prforac Iprovt of Idustral Drvs Wth Mchacal Elastcty Usg Nolar Adaptv Kala Fltr, rasacto o Idustral Elctrocs, vol. 55, o. 3, , 008. [8] Zoubk H., Pacas M., wo stps towards spd stato ad codrlss dtfcato of two-ass-systs wth xtdd spd adaptv obsrvr structur, IECON 0-37th Aual Cofrc o IEEE Idustral Elctrocs Socty, , 0. APPLICAION OF HE MODIFIED FUZZY KALMAN FILER IN HE ADAPIVE CONROL OF HE WO-MASS SYSEM I ths papr ssus rlatd to a applcato of th odfd fuzzy Kala fltr a adaptv cotrol structur of th two-ass syst ar prstd. A proposd odfcato of th Kala fltr cossts troducg a adaptato of slctd coffcts of th covarac atrx. For ths purpos a fuzzy syst has b dsgd. h o-l adaptato of th coffcts s basd o two sgals cotag forato about a stat of th cotrolld syst. h proposd algorth has b tstd by sulato ad xprt a closd-loop cotrol structur. I coparso to th classcal xtdd Kala fltr, th rsarch has show a sgfcat provt of th stato qualty of all stat varabls ad a paratr that ar rlatd to th cosdrd otor drv syst.

Podobne dokumenty

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Nr 70 Politechniki Wrocławskiej Nr 70

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Nr 70 Politechniki Wrocławskiej Nr 70 Prace Naukowe Istytutu Maszy, Napędów Poarów Elektryczych Nr 7 Poltechk Wrocławskej Nr 7 Studa Materały Nr 34 4 Krzysztof DRÓŻDŻ* estyacja, fltr Kalaa, układ dwuasowy, tłuee drgań PORÓWNANIE JAKOŚCI ESYMACJI