4.5.3. Робастне регулювання частоти обертання

Оптимальні по швидкодії і максимальному відхиленню уставки (задані значення сигналу , пропорційного відхиленню частоти, при яких здійснюються злами нелінійних характеристик в каналах регулятора частоти) перемикання структури залежать від параметрів двигуна, його початкового стану і величини накиду навантаження. При цьому перехідний процес близький до аперіодичного. Проте СЗС, в яких реалізуються алгоритми перемикання з програмною адаптацією, відповідною цим залежностям, тільки квазіоптимальні.

Перш за все, це обумовлено неточностями математичного опису процесів, що протікають в двигуні. Крім того, мають місце індивідуальні відмінності і неконтрольовані зміни параметрів двигуна в реальних умовах його експлуатації. Інша група причин неповної оптимальності пов'язана з труднощами реалізації оптимальних алгоритмів керування, головним чином, через співмірності уставок перемикання структури з рівнями високочастотних складових відхилення частоти обертання і їх похідних.

Використовування принципів адаптації для досягнення оптимальності регулювання частоти обертання утруднене недосконалістю необхідних технічних і програмних засобів визначення прискорення колінчастого валу, нечутливих до нерівномірності обертання, викликаної імпульсним характером моменту, що крутить, крутильними коливаннями, перекладанням зазорів і т.п., а також недостатньою швидкодією контурів адаптації.

Для МПСК частотою обертання більш доцільні робастниє системи, які можуть забезпечити оптимальну якість хоч би тільки в одному з можливих окремих випадків. У всій решті випадків (при змінах характеристик двигуна і зовнішніх дій) робастниє системи, що мають постійні параметри, Забезпечують якість регулювання нижче за оптимальний, але, проте, явно задовольняюче заданим вимогам.

Квазіоптимальність робастних МПСК виражається в спрощенні алгоритмів керуванняі неточності уставок перемикання структури.

Найбільший відступ від оптимальності – застосування постійних уставок перемикання структури. Уставки другого перемикання (з демпфуючо структури на лінійну) взагалі мало залежать від величин збурень і відхилень. Що ж до першого перемикання (з форсуючої структури на демпфуючу), то його уставки при робастному підході можна вибрати з умов повної оптимізації для найважчого у відпрацюванні або найвірогіднішого процесу. Як правило, це повні або достатньо великі накиди навантаження. При цьому процеси скидань навантаження або часткових накидів не будуть оптимізовані повністю, проте, інваріантні або достатньо близькі до інваріантності.

Випробування декількох варіантів оптимальних і квазіоптимальних робастних МПСК із змінною структурою підтвердили, що інваріантність досягається в набагато більшому діапазоні стрибкоподібних змін навантаження, ніж в будь–яких лінійних системах керування з жорсткою структурою. У робастних системах можна обмежитися уставками перемикання тільки по відхиленню частоти обертання і знаку похідної цього відхилення або навіть тільки по одному відхиленню, якщо в алгоритмі регулювання частоти обертання використовується дія по похідній.

Експериментально підтверджена можливість досягнення інваріантності до 0,3°/о в МПСК частотою обертання змінної структури при керуванні по відхиленню частоти обертання і зміні навантаження двигуна у всьому діапазоні зміни навантаження.