Abstract

W rozprawie podjęto zagadnienie zbadania właściwości układu napędowegopracującego w zamkniętym i bezczujnikowym układzie regulacji z maszyną indukcyjną klatkową przy uszkodzeniu klatki wirnika. Przeprowadzono badania w celu określenia możliwości diagnozowania i konstruowania nowych metod diagnostycznych dedykowanych dla bezczujnikowych układów sterowania z maszyną indukcyjną. W modelu maszyny w układzie dwuosiowym z możliwością modelowania uszkodzenia prętów i połączeń czołowych wirnika klatkowego dzięki zastosowaniu zaproponowanego algorytmu sprzężenia wraz z zastosowaniem transformacji układu wielofazowego do układu ortogonalnego, nie ma konieczności obliczania pełnego modelu wielofazowego maszyny składającego się Nb+4 równań różniczkowych, czyli układu 32 równań dla badanej maszyny. Przedstawiono i zaimplementowano metodę transformacji prądów oczkowych do postaci rozszerzonego wektora przestrzennego, którego wymiar determinuje liczba prętów wirnika. Wykazano kompensowanie symptomów uszkodzenia w przebiegach momentu elektromagnetycznego i prędkości kątowej wirnika. Pokazano również istnienie wzmocnionych składowych harmonicznych związanych z uszkodzeniem w zmiennych układu regulacji. W pracy zbadano charakterystyki częstotliwościowe trzech wybranych struktur obserwatorów zmiennych stanu oraz estymatora MRAS. Przedstawione w pracy charakterystyki pozwalają na określenie możliwości odtwarzania także innych symptomów uszkodzeń niż uszkodzenie wirnika. Wykazano, że badane estymatory mają właściwości filtrów dolnoprzepustowych o różnych częstotliwościach odcięcia. Przedstawione wyniki potwierdziły tezę, że właściwości bezczujnikowego układu regulacji z maszyną indukcyjną z uszkodzonym wirnikiem zależą od struktury oraz właściwości transmisyjnych stosowanego estymatora zmiennych stanu.Przez połączenie opracowanego modelu asymetrycznej maszyny z modelem multiskalarnego układu regulacji oraz z modelem wybranego estymatora zbudowano modele bezczujnikowych układów regulacji. Na ich podstawie określono występujące symptomy uszkodzenia, a także zbadano zakres uszkodzenia, przy którym bezczujnikowy układ regulacji pracuje poprawnie. Wykazano istnienie najwyraźniejszych symptomów uszkodzenia w zmiennych sterujących w układzie regulacji. Na podstawie zidentyfikowanych symptomów uszkodzenia określono możliwości konstruowania metod deterministycznych do diagnostyki układu napędowego z maszyną indukcyjną i układem regulacji prędkości kątowej wirnika. Dla celów diagnostycznych uszkodzenia wirnika zaproponowano wykorzystanie zmiennych pochodzących z układu regulacji, które charakteryzują się korzystnymi względnymi amplitudami pulsacji, co ułatwia izolację sygnału diagnostycznego. Na podstawie przeprowadzonych badań symulacyjnych i eksperymentalnych zaproponowano deterministyczną metodę diagnozowania klatki wirnika dla zamkniętego układu regulacji. Sposób wnioskowania diagnostycznego w zaproponowanej metodzie jest niezależny od sposobu pomiaru czy estymacji prędkości kątowej. Metoda ta jest niezależna od zakresu kompensacji pulsacji związanych z uszkodzeniem przez układ regulacji w zmiennych mechanicznych, co wynika z wyboru odpowiednich zmiennych do analizy oraz algorytmu wnioskowania na podstawie zagregowanej wartości amplitud składowych harmonicznych.

Author (1)