ПНИПУ: создан алгоритм, который избавит лифты и электромобили от рывков
Рывки лифта, вибрации стиральных машин или задержки при разгоне электромобиля часто возникают не из-за самого двигателя, а из-за системы его управления. Ученые Пермского Политеха разработали "самонастраивающийся" алгоритм управления электродвигателем, который позволяет системе быстрее реагировать на изменения нагрузки. Точность управления при этом увеличилась на 14,8%. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Во многих современных устройствах — от бытовой техники до промышленного оборудования и электромобилей — используются синхронные двигатели с постоянными магнитами. Внутри них вращается ротор с магнитами, а вокруг находится статор с электромагнитами. Контроллер по специальному алгоритму включает электромагниты, создавая магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться с заданной скоростью.
Однако большинство алгоритмов управления рассчитываются на усредненные условия работы. В реальности же нагрузка может меняться резко — например, когда в лифт одновременно заходят несколько человек или белье в стиральной машине сбивается в комок. В таких ситуациях системе требуется время, чтобы скорректировать ток в двигателе. Пока происходит эта настройка, возникают рывки, провалы скорости и вибрации.
Такие перепады не только создают дискомфорт, но и ускоряют износ техники. Повышенные нагрузки приводят к повреждению подшипников и других механических элементов, а также увеличивают энергопотребление.
Чтобы решить проблему, исследователи разработали алгоритм, который адаптирует систему управления к текущим условиям работы двигателя. Он анализирует разницу между заданной и фактической скоростью вращения и автоматически корректирует управляющие сигналы.
"Мы добавили в регулятор специальный блок — алгоритм, который работает как "цифровой наблюдатель". Он постоянно отслеживает отклонение скорости и мгновенно добавляет корректирующий сигнал к командам регулятора", — рассказал доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Сергей Сторожев.
Эффективность метода проверили с помощью компьютерного моделирования. Исследователи сравнили работу обычного контроллера и системы с новым алгоритмом при резких изменениях нагрузки.
"При нормальных условиях оба контроллера работают примерно одинаково. Но при резком увеличении нагрузки классический регулятор начинает терять стабильность, появляются провалы скорости и рывки. Адаптивный алгоритм продолжает точно управлять двигателем", — отметил заведующий кафедрой автоматики и телемеханики ПНИПУ Александр Южаков.
По расчетам ученых, точность управления двигателем увеличилась на 14,8%. Даже при намеренно ухудшенных настройках системы адаптивный регулятор показал преимущество — его эффективность оказалась выше стандартного примерно на 9,6%.
Авторы работы отмечают, что новый алгоритм можно внедрить без замены оборудования — достаточно обновить программное обеспечение микроконтроллера. Это позволит сделать работу электродвигателей более плавной и надежной в лифтах, бытовой технике, промышленном оборудовании и электротранспорте.