Identifying an Electromechanical System’s Mathematical Model
Abstract
The article considers application of real interpolation method for identifying a linear dynamic system (specifically, an electromechanical system) which allows the system transfer function to be identified from the system unsteady motion transients. In so doing, the test signals presented in the form of readout arrays in the time domain are approximated, and the transfer function coefficients are calculated at real points (interpolation nodes). The identification method mathematical description is presented which consists in calculating the test signals convolution and weight functions and involves solution of a system of linear algebraic equations. The time transformation of test signals is used to bring their duration to the normalized time. By using this approach, the most significant coefficients of the identified transfer function that have a significant effect on the system dynamic behavior are determined, as well as the least significant coefficients which can be excluded from the mathematical model for simplifying it.
The requirements for test signals, for the quantization of representing them in the time domain and for the interpolation nodes are specified. A software for implementing the identification method has been developed in the Matlab system environment which can be used in research applications on a personal computer or in microprocessor control systems. The possibility of implementing the real interpolation method by means of microprocessor software and hardware facilities is pointed out. To this end, an experimental electric drive control system has been develope, which involves means for generating reference signals, for measuring test signals and for carrying out computations according to the identification method. The software for performing identification tasks has been developed using model-oriented programming techniques and integrated in the electric drive control system software. The study activities included model and full-scale experiments on identifying the electromechanical system elements.
References
2. Нивин А.Е., Саушев А.В., Шошмин В.А. Идентификация системы управления электропривода на основе функций Лагерра // Вестник гос. ун-та морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2013. № 2 (18). С. 46—50.
3. Саушев А.В., Троян Д.И. Идентификация электроприводов портовых перегрузочных машин // Вестник гос. ун-та морского и речного флота им. Адмирала С.О. Макарова. 2015. № 5 (33). С. 169—183.
4. Павлов Ю.Н., Лапин Д.В., Тихомирова Е.А., Шавырин И.Б. Метод повышения точности идентификации при экспериментальных испытаниях динамических объектов // Наука и Образование. 2015. № 9. С. 215—224.
5. Дилигенская А.Н. Идентификация объектов управления. Самара: Изд-во Самарского гос. техн. ун-та, 2009.
6. Спасибов В.М., Каменских И.А, Ведерников Ю.А. Частотные и статистические методы идентификации систем управления. Тюмень: Изд-во Тюменского индустриального ун-та, 2016.
7. Терехин А.А., Даденков Д.А. Обзор способов идентификации параметров асинхронного электропривода // Вестник Пермского национал. исследовательского политехн. ун-та. Серия «Электротехника, информационные технологии, системы управления». 2017. № 2. С. 55—66.
8. Алексеев А.С., Замятин С.В., Суходоев М.С., Пушкарев М.В. Получение математического описания динамических объектов по экспериментальным данным на основе вещественного интерполяционного метода // Научный вестник Новосибирского гос. техн. ун-та. 2011. № 2. С. 73—82.
9. Рудницкий В.А., Алексеев А.С., Курганкин В.В. Идентификация объектов управления в форме дискретных передаточных функций на основе вещественного интерполяционного метода // Известия Томского политехн. ун-та. 2012. Т. 320. № 5. С. 89—94.
10. Алексеев А.С., Антропов А.А., Гончаров В.И., Замятин С.В., Рудницкий В.А. Вещественный интерполяционный метод в задачах автоматического управления. Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2009.
11. Курганкин В.В., Замятин С.В., Алексеев А.С. Применение встраиваемых систем управления для решения задачи идентификации // Известия Томского политехн. ун-та. 2011. № 5. С. 39—42.
12. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов. М.: Академия, 2005.
13. Иванков В.А., Тарарыкин С.В., Тютиков В.В., Красильникъянц Е.В. Модальное управление взаимосвязанными электроприводами с упругими звеньями и зазорами в кинематических передачах // Вестник ИГЭУ. 2006. № 3. С. 43—48.
14. Полющенков И.С. Разработка системы управления электропривода на основе метода модельно-ориентированного программирования // Вестник МЭИ. 2016. № 6. С. 87—95.
15. Полющенков И.С. Разработка программного обеспечения для управления электроприводом в технологической системе с применением метода модельно-ориентированного программирования // Вестник МЭИ. 2017. № 4. С. 83—91.
---
Для цитирования: Полющенков И.С. Идентификация математической модели электромеханической системы // Вестник МЭИ. 2019. № 1. С. 69—78. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-69-78.
#
1. Deych A.M. Identifikatsiya Dinamicheskikh Ob′ektov. M.: Energiya, 1979. (in Russian).
2. Nivin A.E., Saushev A.V., Shoshmin V.A. Identifikatsiya Sistemy Upravleniya Elektroprivoda na Osnove Funktsiy Lagerra. Vestnik Gos. Un-ta Morskogo i Rechnogo Flota im. Admirala S.O. Makarova. 2013;2 (18):46—50. (in Russian).
3. Saushev A.V., Troyan D.I. Identifikatsiya Elektroprivodov Portovykh Peregruzochnykh Mashin. Vestnik Gos. Un-ta Morskogo i Rechnogo Flota im. Admiral S.O. Makarova. 2015;5 (33):169—183. (in Russian).
4. Pavlov Yu.N., Lapin D.V., Tikhomirova E.A., Shavyrin I.B. Metod Povysheniya Tochnosti Identifikatsiipri Eksperimental'nykh Ispytaniyakh Dinamicheskikh Ob′ektov. Nauka i Obrazovanie. 2015;9:215—224. (in Russian).
5. Diligenskaya A.N. Identifikatsiya Ob′ektov Upravleniya. Samara: Izd-vo Samarskogo Gos. Tekhn. Un-ta, 2009. (in Russian).
6. Spasibov V.M., Kamenskikh I.A, Vedernikov Yu.A. Chastotnye i Statisticheskie Metody Identifikatsii Sistem Upravleniya. Tyumen': Izd-vo Tyumenskogo Industrial'nogo Un-ta, 2016. (in Russian).
7. Terekhin A.A., Dadenkov D.A. Obzor Sposobov Identifikatsii Parametrov Asinkhronnogo Elektroprivoda. Vestnik Permskogo Natsional. Issledovatel'skogo Politekhn. Un-ta. Seriya «Elektrotekhnika, Informatsionnye Tekhnologii, Sistemy Upravleniya». 2017;2:55—66. (in Russian).
8. Alekseev A.S., Zamyatin S.V., Sukhodoev M.S., Pushkarev M.V. Poluchenie Matematicheskogo Opisaniya Dinamicheskikh Ob′ektov po Eksperimental'nym Dannym na Osnove Veshchestvennogo Interpolyatsionnogo Metoda. Nauchnyy Vestnik Novosibirskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2011;2:73—82. (in Russian).
9. Rudnitskiy V.A., Alekseev A.S., Kurgankin V.V. Identifikatsiya Ob′ektov Upravleniya v Forme Diskretnykh Peredatochnykh Funktsiy na Osnove Veshchestvennogo Interpolyatsionnogo Metoda. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2012;320;5:89—94. (in Russian).
10. Alekseev A.S., Antropov A.A., Goncharov V.I., Zamyatin S.V., Rudnitskiy V.A. Veshchestvennyy Interpolyatsionnyy Metod v Zadachakh Avtomaticheskogo Upravleniya. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekh. Un-ta, 2009. (in Russian).
11. Kurgankin V.V., Zamyatin S.V., Alekseev A.S. Primenenie Vstraivaemykh Sistem Upravleniya dlya Resheniya Zadachi Identifikatsii. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2011;5:39—42. (in Russian).
12. Terekhov V.M., Osipov O.I. Sistemy Upravleniya Elektroprivodov. M.: Akademiya, 2005. (in Russian).
13. Ivankov V.A., Tararykin S.V., Tyutikov V.V., Krasil'nik′yants E.V. Modal'noe Upravlenie Vzaimosvyazannymi Elektroprivodami s Uprugimi Zven'yami i Zazorami v Kinematicheskikh Peredachakh. Vestnik IGEU. 2006;3: 43—48. (in Russian).
14. Polyushchenkov I.S. Razrabotka Sistemy Upravleniya Elektroprivoda na Osnove Metoda Model'no-orientirovannogo Programmirovaniya. Vestnik MEI. 2016;6:87—95. (in Russian).
15. Polyushchenkov I.S. Razrabotka Programmnogo Obespecheniya dlya Upravleniya Elektroprivodom v Tekhnologicheskoy Sisteme s Primeneniem Metoda Model'no-orientirovannogo Programmirovaniya. Vestnik MEI. 2017;4:83—91.
---
For citation: Polyushchenkov I.S. Identifying an Electromechanical System’s Mathematical Model. MPEI Vestnik. 2019;1:69—78. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-69-78.
