Запропоновано новий метод компенсації нелінійних властивостей інвертора напруги, що базується на струмі, який оцінюється адаптивною моделлю, та не вимагає завчасного знання параметрів інвертора та системи керування на відміну від методів, які передбачають використання виміряних струмів і завчасного визначення параметрів інвертора. Вперше формалізовано структуру спостерігача стану асинхронного двигуна, що базується на використанні його анізотропних властивостей та дозволяє виконувати виділення сигналів корисних анізотропій, не використовує параметри схеми заміщення, на відміну від методів, які передбачають використання моделі ідеалізованого асинхронного двигуна. На основі аналізу існуючих структур адаптивних систем з задавальною моделлю показано доцільність застосування системи зі змінною структурою, що дозволить суттєво підвищити стійкість приводу в зоні низьких кутових швидкостей.

Дисертацію присвячено синтезу бездатчикової системи ідентифікації положення ротора та керування вентильним реактивним двигуном на основі теорії штучних нейронних мереж. Синтезовано нейронні мережі, спільною рисою яких є набір вхідних величин: струми фаз та іноді напруга живлення, а також відсутність величини потокозчеплення, яка використовується в абсолютній більшості бездатчикових систем керування. Досліджено три нейронні мережі, а саме: прямого поширення сигналу для ідентифікації кута положення ротора; із самоорганізовною картою Кохонена та навчальною парадигмою "переможець забирає все" для визначення сигналів на ключах керування; прямого поширення сигналу для визначення кута положення ротора, а також вмикання та комутації секції, величини яких дозволяють формувати жорсткі механічні характеристики. Працездатність синтезованих нейроестиматорів/нейроконтролерів на основі описаних нейронних мереж підтверджено результатами комп'ютерного моделювання.

Дисертація присвячена питанням розробки та дослідження нових, адаптивних до варіацій, активних опорів статора та ротора систем непрямого векторного керування асинхронними двигунами (АД). Розроблено узагальнений метод синтезу алгоритмів одночасної ідентифікації активних опорів статора та ротора АД, які є простішими за відомі теоретично обгрунтовані рішення для наступних режимів роботи АД: за нерухомого ротору, за постійної та довільної кутової швидкості АД. Встановлені невідомі раніше властивості одночасної робастності до варіацій активних опорів машини надають можливість використання алгоритму робастного векторного керування (РВК) для побудови систем векторного керування, адаптивних до варіацій активних опорів статора та ротора АД. На основі алгоритму ідентифікації, синтезованого без обмежень на режим роботи, розв’язано загальнотеоретичну задачу адаптивного до одночасних варіацій активних опорів статора та ротора непрямого векторного керування потоком і кутовою швидкістю (моментом) АД. Переваги розробленої адаптивної системи у порівнянні з відомими адаптивними до варіацій активного опору ротора системами, що полягають у покращанні динамічних і енергетичних показників за параметричних збурень, підтверджені на основі повномасштабних експериментальних досліджень і математичного моделювання.

Досліджено компенсації реактивної потужності асинхронних електроприводів та електроприводів постійного струму з тиристорними перетворювачами напруги (ТПН). Розроблено методи для визначення діючого значення реактивного струму асинхронного електропривода з ТПН та електроприводів постійного струму з однофазним та трифазним ТПН з урахуванням кута керування тиристорів. Одержано співвідношення для визначення ємності компенсуючих конденсаторів для заданого кута керування тиристорів, які враховують: для асинхронних електроприводів з ТПН - діюче значення реактивної складової струму холостого ходу; для електроприводів постійного струму з ТПН - діюче значення змінної складової випрямленого струму кола якоря. Удосконалено співвідношення для визначення коефіцієнтів корисної дії двигунів у процесі живленні від ТПН, які враховують: для асинхронних - відношення квадратів діючого значення першої гармоніки струму до діючого значення струму статора; для електроприводів постійного струму - відношення квадратів постійної складової випрямленого струму якоря до діючого значення.

Вперше, на підставі загальної теорії нелінійних диференціальних рівнянь, розроблено метод дослідження параметричних чутливостей складних динамічних систем мультиплікативним представленням матриці коефіцієнтів нелінійних динамічних систем і матриці допоміжних параметричних чутливостей. Вперше розроблено математичні моделі перехідної й усталеної параметричної чутливості електромеханічних пристроїв комп'ютеризованих систем управління та показано її ефективність для їх опису, зокрема для асинхронного три- й однофазного конденсаторного мотора. Вперше розроблено математичну модель перехідної параметричної чутливості трифазного електромеханічного пристрою за однофазного живлення з метою аналізу його несиметричних станів. Вдосконалено математичні моделі трифазних виконавчих електромеханічних пристроїв, на випадок однофазного живлення з метою аналізу несиметричних станів системи, пов'язаних з обривами в колах живлення та появи під час цього можливих розривних часових функцій струмів.

Доведено, що релейно-векторні полеорієнтовані системи керування машин подвійного живлення (МПЖ) з орієнтацією за вектором потокозчеплення кола, яке живиться від керованого перетворювача, мають кращі показники якості процесів керування у порівнянні з іншими орієнтаціями. Уперше встановлено, що релейно-векторні системи керування МПЖ забезпечують знижене значення динамічного падіння швидкості у порівнянні з електроприводами на базі асинхронних короткозамкнених двигунів. Уперше розроблено алгоритм комутації фаз кола, яке безпосередньо підключено до мережі живлення, що забезпечує реверс МПЖ з мінімальною коливальністю електромагнітного моменту двигуна. Обгрунтовано, що регулювання реактивної складової споживаної електроприводом потужності можливе шляхом цілеспрямованого керування величиною опорного вектора потокозчеплення.

Визначено шляхи покращання динаміки електромеханічних систем (ЕМС) за рахунок усунення зривних автоколивань фрикційних (АКФ) методами регульованого електроприводу. Одержано аналітичні співвідношення умов існування зривних АКФ в одно- та двомасовій ЕМС, що визначають області, де АКФ відсутні. Досліджено математичні моделі одно- та двомасової розімкнених і замкнених ЕМС з характеристикою тертя, яка лінеаризована на характерних ділянках і доповнена логічним блоком для забезпечення стану спокою виконавчого органу. Доведено на основі моделі двомасової розімкненої ЕМС з характеристикою тертя, що зміна її параметрів та алгоритмів пуску електроприводу не розширюють області, де зривні АКФ відсутні. Використання в ЕМС типових зворотних зв’язків і підпорядкованого регулювання зі стандартними та відомими налаштуваннями контурів не усувають зривних АКФ на швидкостях, нижчих за критичну швидкість розімкненої системи. Застосування нейрорегулятора та релейного регулятора забезпечують усунення зривних АКФ на швидкостях, суттєво менших за критичну швидкість розімкненої системи.

Увагу приділено вирішенню наукового завдання синтезу системи енергоформуючого керування (СЕФК) нелінійними електромеханічними системами (EMC) на базі синхронних машин з постійними магнітами (СМПМ). Проведено дослідження та аналіз наявних структур формувачів керуючих впливів (ФКВ) для СЕФК електроприводами на базі СМПМ. Запропоновано спосіб уведення додаткових впливів у ланки механічної частини EMC, за яким одержано нові структури ФКВ з параметром механічного демпфірування. Проведено аналіз і порівняльні дослідження роботи СЕФК за різних структур ФКВ з відомою системою векторного керування СМПМ на основі підпорядкованого регулювання. Запропоновано спосіб оптимального параметричного синтезу гамільтонових систем, який перевірено на СЕФК електроприводів постійного струму та на базі СМПМ. Виконано синтез СЕФК двомасовою ЕМС. Одержано ФКВ для СЕФК електричним навантаженням вітроелектроустановки на базі синхронного генератора з постійними магнітами та одно- і двомасовою механічною частинами. Запропоновано режим "оптимальної швидкодії" вітроелектроустановки. Проведено порівняння результатів експериментальних і комп'ютерних досліджень роботи СЕФК з різними структурами ФКВ.

Підвищено ефективність застосування автономних асинхронних генераторних комплексів (ААГК) із живленням споживачів зіставної потужності. Більшість резервних електростанцій експлуатується в режимах з різко змінним навантаженням. У результаті дослідження пускових процесів асинхронного електропривода із живленням від ААГК встановлено, що критичними для процесу самозбудження є саме великі пускові струми за малого коефіцієнта потужності. У результаті напруга на шинах ААГК без прийняття спеціальних заходів може зменшитися до значень, коли стійка робота ввімкнених споживачів стає неможливою, та підключені електродвигуни розганяються досить повільно або зовсім не розганяються. Зазначено, що шляхом розв'язання цієї проблеми є запропонована система регульованого пуску асинхронних двигунів з керуванням динамічним моментом, що дозволяє впровадити режими "сприятливої" комутації за рахунок пофазного підключення навантаження за визначеним алгоритмом. Для забезпечення якісних і кількісних характеристик вихідної напруги ААГК розроблено адаптивну систему стабілізації параметрів з низькою чутливістю до координатних і параметричних збурень, що працює за принципом зонного регулювання.

Розроблено та досліджено нові алгоритми ідентифікації параметрів асинхронних двигунів (АД) із частково вимірюваним вектором стану при самоналаштуванні векторно-керованих електроприводів. Розвинуто метод синтезу систем самоналаштування асинхронного електроприводу, які базуються на адаптивному оцінюванні координат АД при розімкненому керуванні, та розроблено метод ідентифікації параметрів АД із властивостями робастності до збурень, визначених неідеальностями інвертора, в умовах адаптивного регулювання струмів статора, при яких гарантується асимптотичність оцінювання невідомих параметрів АД. На основі запропонованих методів синтезовано нові алгоритми ідентифікації параметрів АД із властивостями глобальної асимптотичної стійкості при наявності компонент надлишкової параметризації та локальної асимптотичної стійкості - без їх використання. Спеціально сформовані задані тестові сигнали керування, які задовольняють умовам персистності збудження, гарантують експоненційну ідентифікацію невідомих параметрів асинхронного двигуна як при нерухомому роторі, так і при повнофазному керуванні з вільним обертанням ротора досліджуваної машини. З метою контролю рівня насичення магнітної системи в ході тестування в структурі адаптивного алгоритму ідентифікації невідомих параметрів АД передбачено спостерігач вектора потокозчеплення статора. Перевагами запропонованих рішень задачі попередньої ідентифікації параметрів, у порівнянні з існуючими, є простота практичної реалізації, можливість асимптотичної ідентифікації при нерухомому валу АД і висока швидкість збіжності похибок у нуль, що підтверджено на основі повномасштабних експериментальних досліджень і математичного моделювання.

Рассмотрены вопросы механики электропривода, электромеханические особенности электроприводов постоянного и переменного тока и взаимосвязанных электроприводов. Приведены расчеты механических и электромеханических характеристик различных электроприводов, сопротивления в их цепях. Предложена классификация статистических моментов и сил сопротивления движению, описаны электромехнические свойства электроприводов с асинхронными двигателями в двигательном режиме работы.

Приведены теоретические сведения о теории электромеханического взаимодействия в приводах машин с упругими связями. Рассмотрены способы демпфирования механических колебаний средствами электропривода. Предложена методика синтеза систем управления электроприводом на основе принципа электромеханической совместимости. Рассмотрены особенности оптимизации двухмассовой электромеханической системы с подчиненным регулированием, обоснован выбор параметров электропривода с минимальной колебательностью координат.

Рассмотрены вопросы реализации алгоритмов цифрового управления позиционным электроприводом постоянного тока, релейного векторного регулирования тока в асинхронных электроприводах с автономным инвертором тока. Проанализированы пути повышения амплитуды колебаний электромагнитных управляемых динамических виброгасителей. Освещен синтез электромеханической системы регулируемых приводов с активным подавлением упругих колебаний. Приведены результаты исследования электромеханического демпфирования данных колебаний в приводах клетей непрерывных прокатных станов с синхронным двигателем. Описаны силовые и энергетические процессы в элементах магнитопроводов электрических машин. Изучено влияние проводимости трансформаторного масла на электротермические процессы в контактах переключающих устройств. Определен механизм формирования составляющих мгновенной мощности полигармонических сигналов напряжения и тока для линейных и нелинейных систем.

Приведены теоретические сведения по теории электромеханического взаимодействия в приводах машин с упругими связями. Рассмотрены способы депфирования механических колебаний средствами электропривода. Предложена методика синтеза систем управления электроприводом на основе принципа электромеханической совместимости. Проанализировано влияние дополнительных обратных связей по регулируемым координатам электропривода на его демпфирующие свойства. Сделана предварительная оценка качественных показателей переходного процесса при взаимосвязи процессов в электромеханической системе.

Розкрито питання автоматизованого електроприводу типових виробничих механізмів. Розглянуто основні властивості та особливості механізмів циклічної та безперервної дії, електропривід механізмів безперервної дії з постійним і змінним навантаженнями, а також наведено приклади розрахунків даних електроприводів.

Рассмотрены вопросы теории автоматизированного электропривода. Описаны механические свойства электроприводов постоянного и переменного тока. Приведены основные показатели регулирования частоты вращения электропривода, изложены основы его динамики. Освещены способы регулирования скорости, методы расчета и выбора мощности электродвигателей.

Освещены вопросы выбора мощности двигателя в электроприводе, переходных процессов в разомкнутых и замкнутых электроприводах, параметрического и амплитудного регулирования скорости в различных системах электропривода. Описаны методы определения времени движения электропривода при треугольной тахограмме, эквивалентных ускорений, средних перемещений, предельно допустимого времени работы механизма, а также графические и графоаналитические методы расчета механических переходных процессов для двигателей с нелинейными механическими характеристиками.

Розглянуто питання розрахунку статичних і динамічних навантажень електроприладів однокінцевих підйомних лебідок, електроприводів механізмів переміщення та повороту. Надано рекомендації щодо вибору двигунів для механізмів циклічної дії. Досліджено особливості проектування систем керування крановими електроприводами, а також іншими електроприводами командних маніпуляторів. Визначено основні особливості циклової автоматизації загальнопромислових установок. Розглянуто питання стосовно розрахунку та експлуатації електропривода установок з автоматичним відпрацюванням циклу.

Надано відомості про цифрові комплектні електроприводи, поширені на підприємствах України. Наведено технічні характеристики та габаритні розміри цифрових комплектних електроприводів, які містять двигуни постійного струму, асинхронні двигуни зі скалярним і векторним керуванням. Показано можливості застосування комплектних електроприводів у лабораторних стендах.

Описано системи автоматичного керування аналоговими електроприводами постійного та змінного струму, зокрема, комплектним електроприводом "Кемек" з двигуном постійного струму, асинхронним електроприводом "Размер 2М" та вентильним електроприводом ЕПБ1 з синхронним двигуном.

Описаны системы автоматического управления аналоговыми электроприводами постоянного и переменного тока, в частности, комплектным электроприводом "Кемек" с двигателем постоянного тока, асинхронным электроприводом "Размер 2М" и вентильным электроприводом ЭПБ1 с синхронным двигателем.