Changeset 1454
- Timestamp:
- 04/26/12 00:25:16 (13 years ago)
- Location:
- applications/dual/vahala/DP
- Files:
-
- 3 modified
Legend:
- Unmodified
- Added
- Removed
-
applications/dual/vahala/DP/dp_clanky.bib
r1446 r1454 211 211 doi={10.1109/ACC.1999.782390}, 212 212 ISSN={},} 213 214 @book{Astrom2008, 215 title={Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers}, 216 author={{\AA}str{\"o}m, K.J. and Murray, R.M.}, 217 isbn={978-0-691-13576-2}, 218 lccn={2007061033}, 219 year={2008}, 220 publisher={Princeton University Press} 221 } -
applications/dual/vahala/DP/prac_verz.lyx
r1453 r1454 140 140 Ze skupiny všech těchto strojů se však zaměřuje pouze na jejich specifickou 141 141 podskupinu obsahující permanentní magnety. 142 Je tomu tak proto, že oproti synchronním strojům s buzením vykazují synchronní143 stroje s permanentními magnety celou řadu výhod, teší se stále větší oblibě144 a nacházejí mnoho aplikací v praxi142 Je tomu tak proto, že oproti synchronním strojům s elektrickým buzením 143 vykazují synchronní stroje s permanentními magnety celou řadu výhod, teší 144 se stále větší oblibě a nacházejí mnoho aplikací v praxi 145 145 \begin_inset CommandInset citation 146 146 LatexCommand cite … … 215 215 216 216 \begin_layout Plain Layout 217 218 \emph on 219 Ilustrativní obrázek konstrukce PMSM: Vnější kruh představuje stator se 220 zuby, na kterých je navinuto statorové vinutí (v obrázku není zobrazeno). 217 Ilustrativní nákres konstrukce PMSM: Vnější kruh představuje stator se zuby, 218 na kterých je navinuto statorové vinutí (v obrázku není zobrazeno). 221 219 Vnitřní kruh reprezentuje rotor, na jehož povrchu jsou umístěny permanentní 222 220 magnety s barevně rozlišenými póly. 221 \emph on 222 223 223 \begin_inset CommandInset label 224 224 LatexCommand label … … 246 246 lze motor umístit přímo dovnitř kola vozidla, dalším příkladem je pak přímý 247 247 pohon bubnu automatické pračky. 248 Existují i všakdalší konstrukce PMSM, například s otočným statorem i rotorem.248 Existují však i další konstrukce PMSM, například s otočným statorem i rotorem. 249 249 \end_layout 250 250 … … 268 268 ), kde jsou permanentní magnety umístěny uvnitř rotoru. 269 269 Tyto stroje mají nepatrně odlišné vlastnosti, které ale mají významný vliv 270 při návrhu řízení těchto strojů, detailněji bude rozebráno dále v textu. 270 při návrhu řízení těchto strojů, detailněji bude rozebrána tato problematika 271 dále v textu. 271 272 Pod PMSM se ještě někdy zahrnují reluktanční motory, které jsou založeny 272 273 na poněkud odlišném principu a nebudeme se jimi v textu zabývat. … … 278 279 279 280 \begin_layout Standard 280 Specifická konstrukce PMSM stručně popsaná výše má oproti asynchronním strojům281 a synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod.282 Má samozřejmě i své nevýhody.281 Specifická konstrukce PMSM, stručně popsaná výše, má oproti asynchronním 282 strojům a synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod, existují 283 samozřejmě i některé nevýhody. 283 284 Následující přehlded základních odlišností od ostatních střídavých strojů 284 285 čerpá ze zdrojů … … 315 316 316 317 \begin_layout Itemize 317 není třeba318 \emph on319 320 \emph default321 složitě přivádět322 \emph on323 324 \emph default325 napájení326 \emph on327 328 \emph default329 na rotor330 \end_layout331 332 \begin_layout Itemize333 318 nedojde k poruše na rotorovém vinutí 334 319 \end_layout … … 429 414 pro jeho řízení a simulovat jeho chování je nutné jej vhodným způsobem 430 415 popsat. 431 Za tímto účelem bude v této části popsán model tohoto zařízení v podobě432 diferenciálních a případně diferenčních rovnic zachycující jeho chování.416 Za tímto účelem bude následovat popis modelu tohoto zařízení v podobě diferenci 417 álních a případně diferenčních rovnic zachycující jeho chování. 433 418 \end_layout 434 419 … … 459 444 460 445 \begin_layout Plain Layout 461 462 \emph on463 446 Souřadné systémy používané pro popis PMSM znázorněné na zjednodušeném modelu: 464 447 na statorové části jsou umístěny pouze tři cívky reprezentující statorová 465 448 vinutí jednotlivých fází a jako rotor pak slouží jediný permanentní magnet. 449 450 \begin_inset Formula $a-b-c$ 451 \end_inset 452 453 ve směru os vinutí jednotlivých fází, 454 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 455 \end_inset 456 457 statorová ortogonální soustava a 458 \begin_inset Formula $d-q$ 459 \end_inset 460 461 rotorová ortogonální soustava. 462 \emph on 463 466 464 \begin_inset CommandInset label 467 465 LatexCommand label … … 486 484 K popisu PMSM se užívá dvou kvalitativně zcela rozdílných typů fyzikálních 487 485 veličin. 488 Jedná se o veličiny mechanické jako poloha (úhel natočení rotoru) a otáčky489 (rychlost otáčení), dále pak lze uvažovatzátěžný moment nebo tření.490 D alší uvažované veličiny jsou elektrické, především elektrické proudy a491 napětí, a dále indukčnosti a rezistance.486 V prvním případě se jedná o veličiny mechanické jako poloha (úhel natočení 487 rotoru) a otáčky (rychlost otáčení), dále pak zátěžný moment nebo tření. 488 Druhým uvažovaným typem jsou veličiny elektrické, především elektrické 489 proudy a napětí, a dále indukčnosti a rezistance. 492 490 \end_layout 493 491 494 492 \begin_layout Standard 495 493 Elektrické veličiny se nejčastěji uvažují v jednom ze tří souřadných systémů 496 vyobrazených na obrázku494 znázorněných na obrázku 497 495 \begin_inset CommandInset ref 498 496 LatexCommand ref … … 570 568 571 569 \begin_layout Standard 572 Žádná z výše zmiňovaných souřadných soustav není univerzálně nejlepší. 570 Žádnou z výše zmiňovaných souřadných soustav nelze označit za univerzálně 571 nejlepší. 573 572 Pro každý účel se nejlépe hodí jen některá z nich a proto je důležité umět 574 573 mezi nimi přecházet, tedy převádět jednotlivé veličiny. … … 758 757 \end_inset 759 758 760 761 \end_layout762 763 \begin_layout Standard764 759 Inverzní transformace je 765 760 \begin_inset Formula … … 782 777 \end_layout 783 778 779 \begin_layout Standard 780 Alternativně bude v textu použito i komplexního zápisu souřadných soustav 781 782 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 783 \end_inset 784 785 a 786 \begin_inset Formula $d-q$ 787 \end_inset 788 789 . 790 Transformace mezi nimi pak bude zapisována jako násobení 791 \begin_inset Formula $e^{j\phi}$ 792 \end_inset 793 794 pro transformaci z 795 \begin_inset Formula $d-q$ 796 \end_inset 797 798 do 799 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 800 \end_inset 801 802 , respektive 803 \begin_inset Formula $e^{-j\phi}$ 804 \end_inset 805 806 pro transformaci opačnou. 807 \end_layout 808 784 809 \begin_layout Subsection 785 810 Model PMSM … … 1053 1078 1054 1079 . 1055 Protože se jedná o mechanickou veličinu, budeme vycházet ze základních1056 zákonů mechaniky. 1057 Nejdříve užijeme vztahu pro točivý moment ( 1058 \ emph on1059 torque 1060 \emph default 1061 )1080 1081 \end_layout 1082 1083 \begin_layout Standard 1084 Protože se jedná o mechanickou veličinu, budeme vycházet ze základních zákonů 1085 mechaniky. 1086 Nejdříve užijeme vztahu pro točivý moment 1062 1087 \begin_inset Formula $T$ 1063 1088 \end_inset … … 1076 1101 \end_inset 1077 1102 1078 značí moment hybnosti ( 1079 \emph on 1080 angular momentum 1081 \emph default 1082 ). 1103 značí moment hybnosti. 1083 1104 Pro ten dále platí 1084 1105 \begin_inset Formula $l=J\omega_{mech}$ … … 1089 1110 \end_inset 1090 1111 1091 označuje moment setrvačnosti ( 1092 \emph on 1093 moment of inertia 1094 \emph default 1095 ) a předpokládáme ho jako známou konstantu, 1112 označuje moment setrvačnosti a předpokládáme ho jako známou konstantu, 1113 1096 1114 \begin_inset Formula $\omega_{mech}$ 1097 1115 \end_inset … … 1557 1575 \end_inset 1558 1576 1559 ) a jejím rozepsání zlvášť na reálnou a imaginární sl užku rotorové souřadné1577 ) a jejím rozepsání zlvášť na reálnou a imaginární složku rotorové souřadné 1560 1578 soustavy 1561 1579 \begin_inset Formula $r$ … … 1611 1629 \end_inset 1612 1630 1613 ), tyto rovnice však již mají poměrně dosti komplikovaný zápis.1631 ), tyto rovnice však již mají relativně dosti komplikovaný zápis. 1614 1632 \end_layout 1615 1633 … … 1718 1736 \end_inset 1719 1737 1720 ), užití převodního vztahu pro otáčky(1738 ), užití převodního vztahu ( 1721 1739 \begin_inset CommandInset ref 1722 1740 LatexCommand ref … … 1858 1876 Toto diskretizační schéma je sice méně přesné, ale oproti tomu je jednoduché 1859 1877 na výpočet a tedy odstatečně rychlé. 1860 Diskretizační časový krok je totiž volen s ohledem na reálný systém, kde1861 odpovídávzorkovací frekvenci použitých senzorů.1878 Diskretizační časový krok je volen s ohledem na reálný systém, kde odpovídá 1879 vzorkovací frekvenci použitých senzorů. 1862 1880 To je obvykle velmi krátký časový okamžik (řádově sto mikrosekund) a chyba 1863 1881 v důsledku diskretizace Eulerovou metodou tedy není velká. … … 1941 1959 Prvním krokem při návrhu řízení motoru je obvykle zvládnutí řízení stroje 1942 1960 bez zátěže. 1943 Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment a proto pro něj1944 budou obvykle uvedeny rovnice zvlášť.1961 Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment a proto pro budou 1962 obvykle uvedeny rovnice bez něj. 1945 1963 \end_layout 1946 1964 … … 1961 1979 \end_inset 1962 1980 1963 ) a užijeme zmiňované Eulerovy metody.1981 ) a užijeme zmiňované Eulerovy metody. 1964 1982 Derivaci tedy nahradíme konečnou diferencí 1965 1983 \begin_inset Formula … … 2069 2087 \begin{eqnarray*} 2070 2088 \frac{d}{dt}\left(i_{d}\cos\vartheta-i_{q}\sin\vartheta\right) & = & \frac{di_{d}}{dt}\cos\vartheta-\frac{di_{q}}{dt}\sin\vartheta-i_{d}\omega\sin\vartheta-i_{q}\omega\cos\vartheta,\\ 2071 \frac{d}{dt}\left(i_{d}\sin\vartheta+i_{q}\cos\vartheta\right) & = & \frac{di_{d}}{dt}\sin\vartheta+\frac{di_{q}}{dt}\cos\vartheta+i_{d}\omega\cos\vartheta-i_{q}\omega\sin\vartheta 2089 \frac{d}{dt}\left(i_{d}\sin\vartheta+i_{q}\cos\vartheta\right) & = & \frac{di_{d}}{dt}\sin\vartheta+\frac{di_{q}}{dt}\cos\vartheta+i_{d}\omega\cos\vartheta-i_{q}\omega\sin\vartheta. 2072 2090 \end{eqnarray*} 2073 2091 2074 2092 \end_inset 2075 2093 2076 a nyní zřejmě získáme diferenciální rovnici pro2094 Nyní zřejmě získáme diferenciální rovnici pro 2077 2095 \begin_inset Formula $i_{d}$ 2078 2096 \end_inset … … 2234 2252 \end_inset 2235 2253 2236 ) a diskretizaci provedeme opět stejným způsobem pomocí Eulerovy metody.2254 ) a diskretizaci provedeme opět stejným způsobem pomocí Eulerovy metody. 2237 2255 Popis PMSM pomocí diferenčních rovnic v souřadné soustavě 2238 2256 \begin_inset Formula $d-q$ … … 2258 2276 \end_inset 2259 2277 2260 Přičemž zátěžný moment2278 Zátěžný moment 2261 2279 \begin_inset Formula $T_{L}$ 2262 2280 \end_inset … … 2350 2368 2351 2369 \begin_layout Standard 2370 2371 \series bold 2352 2372 Nepřesnost rovnic popisujících reálný stroj: 2353 2373 \end_layout … … 2371 2391 2372 2392 \begin_layout Standard 2393 2394 \series bold 2373 2395 Vliv užití reálných zařízení: 2374 2396 \end_layout … … 2401 2423 2402 2424 \begin_layout Standard 2425 2426 \series bold 2403 2427 V důsledku bezsenzorového návrhu pak dále přibývá neznalost: 2404 2428 \end_layout … … 2454 2478 Tento problém je však zcela zásadní, protože se jedná o otáčení stroje 2455 2479 na opačnou stranu. 2456 Pro správný běh stroje je tedy třeba odhadovat polohu2480 Pro správný běh stroje je tedy třeba vhodně odhadovat polohu 2457 2481 \begin_inset Formula $\vartheta$ 2458 2482 \end_inset … … 2462 2486 \end_inset 2463 2487 2488 nebo alternativně znaménko otáček 2489 \begin_inset Formula $\mathrm{sign}\,\omega$ 2490 \end_inset 2491 2464 2492 . 2465 2493 \end_layout … … 2472 2500 Seznam výše popsaných vlivů způsobujících nepřesnost uvažovaného modelu 2473 2501 stroje se pokusíme zahrnout pod vhodný model šumu. 2474 Skutečný šum, který by se vyskytovalna reálném stroji, lze očekávat velmi2502 Skutečný šum, který se vyskytuje na reálném stroji, lze očekávat velmi 2475 2503 komplikovaný a jeho popis není ani prakticky realizovatelný. 2476 2504 Výhodnější tedy je uvažovat některý z klasických modelů šumu a jeho parametry … … 2482 2510 V tomto textu bude uvažován model aditivního vzájemně nezávislého bílého 2483 2511 Gaussovského šumu. 2484 Jedná se sice o relativně jednoduchý model šumu, ale jeho výhodou je, že2485 proněj existuje celá řada efektivních algoritmů.2512 Jedná se o relativně jednoduchý model šumu, ale jeho výhodou je, že pro 2513 něj existuje celá řada efektivních algoritmů. 2486 2514 Střední hodnota pro šum bude uvažována nulová a kovarianční matice je nutno 2487 2515 vhodně zvolit s ohledem na výše popsané neurčitosti. … … 2517 2545 Druhý typ šumu bude reprezentovat chybu měření a bude mít přímý vliv na 2518 2546 měřené veličiny. 2547 \end_layout 2548 2549 \begin_layout Subsubsection 2550 Stochastický model systému 2551 \end_layout 2552 2553 \begin_layout Standard 2554 PMSM tedy budeme dále uvažovat jako stochastický diskrétní systém popsaný 2555 rovnicemi 2556 \begin_inset Formula 2557 \begin{eqnarray*} 2558 x_{t+1} & = & f\left(x_{t},u_{t}\right)+w_{t},\\ 2559 y_{t} & = & h\left(x_{t}\right)+v_{t}, 2560 \end{eqnarray*} 2561 2562 \end_inset 2563 2564 pro 2565 \begin_inset Formula $t=1,\ldots,T$ 2566 \end_inset 2567 2568 , kde 2569 \begin_inset Formula $x_{t}$ 2570 \end_inset 2571 2572 je vektor stavu, 2573 \begin_inset Formula $u_{t}$ 2574 \end_inset 2575 2576 vektor řízení, 2577 \begin_inset Formula $y_{t}$ 2578 \end_inset 2579 2580 vektor pozorování (měření) a vektory 2581 \begin_inset Formula $v_{t}$ 2582 \end_inset 2583 2584 a 2585 \begin_inset Formula $w_{t}$ 2586 \end_inset 2587 2588 představují na sobě vzájemně nezávislý aditivní bílý Gaussovský šum s nulovou 2589 střední hodnotou a kovariančními maticemi 2590 \begin_inset Formula $R_{t}$ 2591 \end_inset 2592 2593 a 2594 \begin_inset Formula $Q_{t}$ 2595 \end_inset 2596 2597 v tomto pořadí. 2598 Funkce 2599 \begin_inset Formula $f$ 2600 \end_inset 2601 2602 představuje vývoj systému daný například rovnicemi ( 2603 \begin_inset CommandInset ref 2604 LatexCommand ref 2605 reference "eq:diskretni-system-albe-ls" 2606 2607 \end_inset 2608 2609 ), ( 2610 \begin_inset CommandInset ref 2611 LatexCommand ref 2612 reference "eq:diskretni-system-dq-ls" 2613 2614 \end_inset 2615 2616 ) nebo ( 2617 \begin_inset CommandInset ref 2618 LatexCommand ref 2619 reference "eq:diskretni-system-dq-ldq" 2620 2621 \end_inset 2622 2623 ) a 2624 \begin_inset Formula $h$ 2625 \end_inset 2626 2627 je známou funkcí měření. 2628 2519 2629 \end_layout 2520 2630 … … 2726 2836 tok synchronně a tedy ze znalosti statorového toku lze vypočítat, na základě 2727 2837 rovnic stroje, úhel rotorového toku, tedy polohu hřídele. 2728 Problém tohoto přístupu je především v citlivosti na chyby a (především2729 teplotní)změny rezistance statoru.2838 Problém tohoto přístupu je především v citlivosti na šum a (především teplotní) 2839 změny rezistance statoru. 2730 2840 Dále metoda funguje špatně při nízkých otáčkách. 2731 2841 \end_layout … … 2736 2846 2737 2847 \begin_layout Standard 2738 Jedná se především o rozšíření konceptu zpětné elektromotorické síly na 2739 IPMSM, kde navíc vystupují rozdílné indukčnosti. 2740 Umožňuje tedy užití metod pro SMPMSM založených na EMF i pro IPMSM. 2848 V tomto případě se jedná pouze o rozšíření konceptu zpětné elektromotorické 2849 síly na IPMSM, kde vystupují rozdílné indukčnosti. 2850 Stručně řečeno tedy umožňuje snadnou aplikaci metod vyvinutých pro SMPMSM 2851 založených na zpětné elektromotorické síle i pro IPMSM. 2741 2852 \end_layout 2742 2853 … … 2794 2905 Dalšími nevýhodami jsou vyšší výpočetní a časová náročnost. 2795 2906 Detailnímu popisu algoritmu rozšířeného Kalmanova filtru a jeho následné 2796 aplikaci na PMSM bude věnována zvláštní pozornost dále v textu (část 2907 aplikaci na PMSM bude věnována zvláštní pozornost dále v textu, viz odstavec 2908 2797 2909 \begin_inset CommandInset ref 2798 2910 LatexCommand ref … … 2801 2913 \end_inset 2802 2914 2803 ) a ( 2804 \series bold 2805 odkaz 2806 \series default 2807 ). 2915 a část 2916 \begin_inset CommandInset ref 2917 LatexCommand ref 2918 reference "sec:EKF-implementace-matice" 2919 2920 \end_inset 2921 2922 . 2808 2923 \end_layout 2809 2924 … … 2819 2934 natočení stroje. 2820 2935 Tato chyba je pak obvykle minimalizována PI regulátorem. 2821 Příkladem je využití napěťového modelu a proudového modelu k určení chyby2822 magnetického toku, ze které je určena rychlost.2936 Příkladem je využití napěťového a proudového modelu k určení chyby magnetického 2937 toku, ze které je následně stanovena rychlost. 2823 2938 Jinou možností je užít jako jeden z modelů samotný PMSM. 2824 2939 Nevýhodou této metody je silná závislost na přesnosti parametrů stroje, … … 2832 2947 \begin_layout Standard 2833 2948 Návrh pro případ známé velikosti toku permanentních magnetů. 2834 Výhodou je zvládnutí kompenzace konstantní posun napětí, avšaj má problémy2949 Výhodou je zvládnutí kompenzace konstantního posun napětí, avšaj má problémy 2835 2950 při nízkých otáčkách. 2836 2951 \end_layout … … 2880 2995 2881 2996 (saliency) především u IPMSM, případně na lokálních anizotropiích v důsledku 2882 saturace magnetickým tokem typick ypro SMPMSM.2997 saturace magnetickým tokem typickými pro SMPMSM. 2883 2998 Detailněji se základní metodou injetkáže zabývají v 2884 2999 \begin_inset CommandInset citation … … 2917 3032 key "PCB1,PCK1" 2918 3033 2919 \end_inset2920 2921 .2922 2923 \end_layout2924 2925 \begin_layout Standard2926 Přídavný injektovaný signál je označován jako2927 \begin_inset Quotes gld2928 \end_inset2929 2930 nosný2931 \begin_inset Quotes grd2932 \end_inset2933 2934 a je periodický o dané frekvenci vzhledem k času nebo prostoru.2935 Nosný signál je modulován aktuální prostorovou orientací anizotropií stroje2936 a následně je signál extrahován z výstupu stroje a demodulován.2937 Tím postupem je obecně získávána hodnota úhlu natočení.2938 2939 \end_layout2940 2941 \begin_layout Standard2942 Výhodné je injektovat do2943 \begin_inset Formula $d$2944 \end_inset2945 2946 osy, kde nedochází k rušení momentu.2947 Dále injektáží do2948 \begin_inset Formula $d$2949 \end_inset2950 2951 osy lze užít saturace tokem pro motory s nevýraznými výstupky, což však2952 není vhodné pro aplikace při silném zatížení.2953 Další možností je injektovat ve statorových souřadnicích2954 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$2955 3034 \end_inset 2956 3035 … … 2984 3063 \end_layout 2985 3064 3065 \begin_layout Standard 3066 Přiblížení základního principu funkce injektážních metod je uvedeno dále 3067 v textu v odstavci 3068 \begin_inset CommandInset ref 3069 LatexCommand ref 3070 reference "sub:Priblizeni-metody-vysokofrekvenc" 3071 3072 \end_inset 3073 3074 . 3075 \end_layout 3076 2986 3077 \begin_layout Subsubsection 2987 3078 Injektáž velmi vysokých frekvencí … … 2996 3087 \end_inset 2997 3088 2998 nedetekuje anizotropie v důsledku saturace případně anizotropie samotného 2999 rotoru rotoru. 3089 nedetekuje anizotropie v důsledku saturace případně anizotropie rotoru. 3000 3090 Místo toho je založena na neideálních vlastnostech (anizotropiích) samotných 3001 3091 permanentních magnetů. … … 3042 3132 Je založena na měření proudové odezvy vyvolané přepínáním invertoru s pulzně-ší 3043 3133 řkovou modulací (PWM) a užitím těchto proudů k výpočtu polohy rotoru. 3044 Výhodou je jednoduchý výpočet a dále , že není třeba rovnic pro motor a3045 tedy metoda je necitlivá na změnu/nepřesné hodnoty parametrů.3134 Výhodou je jednoduchý výpočet a dále to, že není třeba rovnic pro motor 3135 a tedy je metoda necitlivá na změnu a nepřesné hodnoty parametrů. 3046 3136 Oproti tomu je však citlivá na chyby toku, které způsobují špatný odhad. 3047 Další nevýhodou této metodyje rušení proudů v ustáleném stavu.3137 Další nevýhodou je rušení proudů v ustáleném stavu. 3048 3138 \end_layout 3049 3139 … … 3072 3162 Postup je založen na sycení a změně indukčnosti statoru s pozicí magnetů 3073 3163 na rotoru. 3074 Za klidu jsou do statorových fází aplikovány napěťové pulzy a z proudů3075 je následně vupočítána informace o poloze.3164 Za klidu stroje jsou do statorových fází aplikovány napěťové pulzy a z 3165 proudů je následně vupočítána informace o poloze. 3076 3166 Příkladem může být technika představená v 3077 3167 \begin_inset CommandInset citation … … 3103 3193 Počáteční poloha je získávána z odezvy na injektovaný proudový nebo napěťový 3104 3194 vysokofrekvenční signál. 3195 Jedná se o podobný přístup jako vysokofrekvenční injektáže. 3105 3196 \end_layout 3106 3197 … … 3187 3278 pří vyšších otáčkách dobře a pro nízké selhávají. 3188 3279 Je tedy nasnadě oba typy metod vhodným způsobem zkombinovat a získat tak 3189 způsob jak odhadovat stavov ých veličinv celém rozsahu rychlostí stroje.3280 způsob jak odhadovat stavové veličiny v celém rozsahu rychlostí stroje. 3190 3281 Základní idea tedy je pří nízkých otáčkách využívat odhadů z injektáží 3191 3282 a při zvýšení otáček injektáže vypnout, aby nezpůsobovali rušení a dále … … 3301 3392 \begin_inset CommandInset citation 3302 3393 LatexCommand cite 3303 key " Fernandes2010,Hammel2010"3394 key "Hammel2010,Fernandes2010" 3304 3395 3305 3396 \end_inset … … 3558 3649 \end_inset 3559 3650 3560 , kdy se v podstatě jedná o integraci, dále provedeme zjednodušení výsledných 3561 vztahů pomocí základních goniometrických vzorců a užijeme označení 3651 , kdy se v podstatě jedná o integraci. 3652 Dále provedeme zjednodušení výsledných vztahů pomocí základních goniometrických 3653 vzorců a užijeme označení 3562 3654 \begin_inset Formula $\theta=\vartheta-\hat{\vartheta}$ 3563 3655 \end_inset … … 3943 4035 Pro mnoho regulátorů je obvyklé uvažovat jako referenční hodnotu nulu, 3944 4036 příkladem může být PI regulátor nebo standartní lineárně kvadratický regulátor. 3945 Požadavek řízení na n ulové hodnoty je pak třeba vhodně ošetřit.4037 Požadavek řízení na nenulové hodnoty je pak třeba vhodně ošetřit. 3946 4038 Příklad takového postupu představuje úprava lineárně kvadratického řízení 3947 4039 pro PMSM v části … … 4197 4289 složka však dodává lepší stabilitu a schopnost odstranit konstatní regulační 4198 4290 odchylku. 4199 Cenou za to je pomalejší konvergence. 4200 ( 4201 \series bold 4202 citace 4203 \series default 4204 ) 4291 Cenou za to je pomalejší konvergence 4292 \begin_inset CommandInset citation 4293 LatexCommand cite 4294 key "Astrom2008" 4295 4296 \end_inset 4297 4298 . 4205 4299 \end_layout 4206 4300 … … 4213 4307 \begin_inset CommandInset citation 4214 4308 LatexCommand cite 4215 key " shfpmsmct2007,Peroutka2009"4309 key "Peroutka2009,shfpmsmct2007" 4216 4310 4217 4311 \end_inset … … 4449 4543 Tato kapitola však bude obsahovat i popis klasických technik pro řízení 4450 4544 a odhadování, které jsou často užívány v této práci. 4451 Jedná se zejména o algoritmu rozšířeného Kalmanova filtru a lineárně kvadratick4452 ý regulátor.4545 Jedná se zejména o algoritmus rozšířeného Kalmanova filtru a lineárně kvadratic 4546 ký regulátor. 4453 4547 \end_layout 4454 4548 … … 4468 4562 na základě jejich charakteristických vlastností do několika skupin. 4469 4563 Toto rozdělení je obzvláště výhodné při práci se suboptimálními metodami. 4470 Rozčlenění je provedeno na základě dostupnosti pozorování m (měřením) stavu4564 Rozčlenění je provedeno na základě dostupnosti pozorování (měření) stavu 4471 4565 systému pro návrh řídícího zásahu a vychází z 4472 4566 \begin_inset CommandInset citation … … 4491 4585 nevyhodnocuje jejich skutečný dopad, výsledky často nejsou dostačující 4492 4586 pro náročnější aplikace. 4493 Příkladem užití s PMSM může být skalární volt/herz řízení, viz odstavec4587 Příkladem užití může být skalární volt/herz řízení pro PMSM, viz odstavec 4494 4588 4495 4589 \begin_inset CommandInset ref … … 4664 4758 \emph default 4665 4759 (CE). 4666 Oproti tomu duální řízení předpokládá stavové veličiny jako náhodné veličiny4667 a uchovává si o nich statistickou informaci.4760 Oproti tomu duální řízení obvykle předpokládá stavové veličiny jako náhodné 4761 veličiny a uchovává si o nich statistickou informaci. 4668 4762 Příkladem může být, že odhad z estimátoru uvažujeme ve tvaru střední hodnoty 4669 4763 a variance dané veličiny a předpokládáme, že skutečná hodnota se nachazí … … 4961 5055 počtu proměnných. 4962 5056 Tuto funkci je navíc třeba uchovávat mezi jednotlivými časovými kroky v 4963 její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu .5057 její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu ve vybraném bodě. 4964 5058 4965 5059 \begin_inset CommandInset citation … … 5735 5829 \end_inset 5736 5830 5737 ) zjednodušit do tvaru5831 ) zjednodušit na tvar 5738 5832 \begin_inset Formula 5739 5833 \begin{eqnarray} … … 5771 5865 , výpočtu aposteriorní kovarianční matice Kalmanova filtru 5772 5866 \begin_inset Formula $P_{t}=J_{t}^{-1}$ 5867 \end_inset 5868 5869 , viz 5870 \begin_inset CommandInset citation 5871 LatexCommand cite 5872 key "TichavskyPCRB" 5873 5773 5874 \end_inset 5774 5875 … … 5818 5919 \begin_layout Standard 5819 5920 Zobecnění Kalmanova filtru představuje rozšířený Kalmanův filtr uvedený 5820 v následujícím odstavci, zobecnění LQ regulátoru pak bude provedeno v odstavci5821 následujícímpomocí vhodné linearizace systému.5921 v následujícím odstavci, zobecnění LQ regulátoru pak bude provedeno v dalším 5922 odstavci pomocí vhodné linearizace systému. 5822 5923 \end_layout 5823 5924 … … 5947 6048 5948 6049 matici derivací 5949 \begin_inset Formula $\left(C_{t}\right)_{ij}=\frac{\partial h_{i}}{\partial x_{j}}\left(\ overline{\hat{x}}_{t},0\right)$6050 \begin_inset Formula $\left(C_{t}\right)_{ij}=\frac{\partial h_{i}}{\partial x_{j}}\left(\tilde{x}_{t},0\right)$ 5950 6051 \end_inset 5951 6052 … … 5955 6056 5956 6057 představuje aproximaci stavu vypočtenou z odhadu bez šumu 5957 \begin_inset Formula $\tilde{x}_{t}=f\left(\ overline{\hat{x}}_{t},u_{t-1},0\right)$6058 \begin_inset Formula $\tilde{x}_{t}=f\left(\hat{x}_{t-1},u_{t-1},0\right)$ 5958 6059 \end_inset 5959 6060 … … 6218 6319 . 6219 6320 Tento algoritmus má lepší numerické vlastnosti, umožňuje snadnější výpočet 6220 maticové inverze (inver ze pouze trojúhelníkové matice) a lze pomocí něj6221 implementovat i složitější kvadratickou ztrátovou funkci (nejen dva členy6222 pro penalizaci stavu a vstupů).6321 maticové inverze (invertována pouze trojúhelníková matice) a lze pomocí 6322 něj implementovat i složitější kvadratickou ztrátovou funkci (nejen dva 6323 členy pro penalizaci stavu a vstupů). 6223 6324 \end_layout 6224 6325 … … 6320 6421 u_{t}\\ 6321 6422 x_{t} 6322 \end{array}\right) 6423 \end{array}\right), 6323 6424 \] 6324 6425 6325 6426 \end_inset 6326 6427 6327 a dále využijeme vlastnosti6428 kde využijeme vlastnosti 6328 6429 \begin_inset Formula $Q_{Z}^{T}Q_{Z}=I$ 6329 6430 \end_inset … … 6402 6503 6403 6504 \begin_layout Standard 6404 Tato kapitola je věnována spojení předchozích dvou, tedy stručně řečeno6405 a plikaci vybraných algoritmů popsaných v kapitole o teorii řízení na konkrétní6406 systém PMSMuvedený v první kapitole.6505 Tato kapitola je věnována spojení předchozích dvou, tedy aplikaci vybraných 6506 algoritmů popsaných v kapitole o teorii řízení na konkrétní systém, PMSM, 6507 uvedený v první kapitole. 6407 6508 Nejdříve budou uvedeny konkrétní matice používané pro rozšířený Kalmanův 6408 6509 filtr a následně i pro výpočet aposteriorních Cramer-Raových mezí. … … 6452 6553 \begin_layout Standard 6453 6554 Dále je uvažován PMSM v bezsenzorovém návrhu, to znamená, že mechanické 6454 veličiny jakopoloha a otáčky nejsou měřeny.6555 veličiny poloha a otáčky nejsou měřeny. 6455 6556 Měřenými veličinami jsou pouze proudy v osách 6456 6557 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ … … 6532 6633 6533 6634 \begin_layout Standard 6534 V této práci byl jako pozorovatel používán zejménarozšířený Kalmanův filtr.6635 V této práci byl jako pozorovatel používán rozšířený Kalmanův filtr. 6535 6636 Budeme-li vycházet z popisu PMSM pomocí rovnic ( 6536 6637 \begin_inset CommandInset ref … … 6776 6877 6777 6878 a 6778 \begin_inset Formula $\left(C_{t}\right)_{ij}=\frac{\partial h_{i}}{\partial x_{j}}\left(\ overline{\hat{x}}_{t},0\right)$6879 \begin_inset Formula $\left(C_{t}\right)_{ij}=\frac{\partial h_{i}}{\partial x_{j}}\left(\tilde{x}_{t},0\right)$ 6779 6880 \end_inset 6780 6881 … … 6851 6952 \end_inset 6852 6953 6853 do stavu a rovnou je definovatjako měření, tedy6954 do stavu a definovat je přímo jako měření, tedy 6854 6955 \begin_inset Formula 6855 6956 \begin{eqnarray*} … … 6938 7039 6939 7040 je postup zcela analogický, jen výchozí rovnice jsou jiné. 6940 V praxi jsou však rovnice relativně složité a proto nejsou uvedeny přímo7041 V praxi jsou však rovnice poměrně složité a proto nejsou uvedeny přímo 6941 7042 zde v textu, lze je však nalézt v příloze. 6942 7043 \end_layout 6943 7044 6944 7045 \begin_layout Standard 6945 Redukovaný model pro různé indukčnosti již v textu ani v příloze uveden 6946 není, ale jeho případné odvození je možno relativně snadno provést jako 6947 zjednodušení modelu plného. 6948 6949 \series bold 6950 (možná přidat i redukovaný -- je v PCRB) 7046 Matice pro redukovaný model při uvažování různých indukčností jsou pak opět 7047 uvedeny v příloze. 6951 7048 \end_layout 6952 7049 … … 7038 7135 je vyjádřena jako úhel (v radiánech), má smysl ji uvažovat pouze v intervalu 7039 7136 7040 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $7041 \end_inset 7042 7043 (případně s vyloučením jedné z krajních hodnot).7137 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 7138 \end_inset 7139 7140 . 7044 7141 V modelu pro výpočet PCRB je však 7045 7142 \begin_inset Formula $\vartheta$ … … 7058 7155 7059 7156 rovnoměrně rozdělena v intervalu 7060 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $7157 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 7061 7158 \end_inset 7062 7159 … … 7071 7168 7072 7169 jen do velikosti variance rovnoměrného rozdělení na intervalu 7073 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $7170 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 7074 7171 \end_inset 7075 7172 … … 7079 7176 7080 7177 . 7081 Nad touto hranicí nemá smysl PCRB7178 Nad touto hranicí nemá smysl mez 7082 7179 \begin_inset Formula $\vartheta$ 7083 7180 \end_inset … … 7206 7303 Správný postup by vyžadoval odvodit vztahy pro skutečnou, tedy negaussovskou, 7207 7304 hustotu úhlu natočení. 7208 To je však poměrně náročn ý úkol, především z důvodu, že skutečná hustota7209 úhlu natočení není ani přesně známa a proto se dále v textu omezíme na7210 přístup využívající ořez normální hustoty.7305 To je však poměrně náročná úloha, především z důvodu, že skutečná hustota 7306 úhlu natočení není ani přesně známa. 7307 Proto se dále v textu omezíme na přístup využívající ořez normální hustoty. 7211 7308 \end_layout 7212 7309 … … 7576 7673 \end_inset 7577 7674 7578 pak již řídíme na nulovou hodnotu.7675 pak již regulujeme na nulovou hodnotu. 7579 7676 Tuto substituci, která závisí na 7580 7677 \begin_inset Formula $\overline{\omega}$ … … 7706 7803 7707 7804 byl řešen experimentálně a bude mu věnována pozornost v části zabývající 7708 se experimenty ( 7709 \series bold 7710 odkaz 7711 \series default 7712 ). 7805 se experimenty, viz odstavec 7806 \begin_inset CommandInset ref 7807 LatexCommand ref 7808 reference "sub:LQ-regulator-volba-param" 7809 7810 \end_inset 7811 7812 . 7713 7813 \end_layout 7714 7814 … … 7725 7825 přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 7726 7826 Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru 7727 \begin_inset Formula $\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)$ 7728 \end_inset 7729 7730 . 7827 \begin_inset Formula 7828 \[ 7829 \left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right). 7830 \] 7831 7832 \end_inset 7833 7731 7834 Penalizační matice 7732 7835 \begin_inset Formula $S_{t}$ 7733 7836 \end_inset 7734 7837 7735 bude m opět,jako matice7838 bude podobně jako matice 7736 7839 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7737 7840 \end_inset 7738 7841 7739 , nalezena experimentálně, detailněji viz ( 7740 \series bold 7741 odkaz 7742 \series default 7743 ). 7744 Takovýto člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ řízení nevystupuje a 7745 jeho přidání již není tak snadné. 7842 , nalezena experimentálně, detailněji viz odstavec 7843 \begin_inset CommandInset ref 7844 LatexCommand ref 7845 reference "sub:LQ-regulator-volba-param" 7846 7847 \end_inset 7848 7849 . 7850 7851 \end_layout 7852 7853 \begin_layout Standard 7854 Zmiňovaný člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ regulátoru nevystupuje 7855 a jeho přidání již není tak snadné. 7746 7856 Při implementaci takto modifikovaného algoritmu je třeba vycházet z návrhu 7747 7857 LQ algoritmu, založeného na maticovém QR rozkladu, viz odstavec … … 7836 7946 7837 7947 dále pracujeme s vektorem 7838 \begin_inset Formula $\ left(\begin{array}{c}7948 \begin_inset Formula $\tilde{x}_{t}=\left(\begin{array}{c} 7839 7949 u_{t-1}\\ 7840 7950 x_{t} … … 7917 8027 7918 8028 \begin_layout Standard 7919 Volm ětedy rozdílnou časově nezávislou penalizaci řízení v osách8029 Volme tedy rozdílnou časově nezávislou penalizaci řízení v osách 7920 8030 \begin_inset Formula $d-q$ 7921 8031 \end_inset … … 8001 8111 \end_inset 8002 8112 8003 vypočtemejako8113 je vypočten jako 8004 8114 \begin_inset Formula 8005 8115 \begin{eqnarray*} … … 8027 8137 \end_inset 8028 8138 8029 v ypočtená vbodě8139 v bodě 8030 8140 \begin_inset Formula $x_{0}$ 8031 8141 \end_inset … … 8142 8252 \end_inset 8143 8253 8144 p latí8254 přibližně platí 8145 8255 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t+1}\approx d\overline{\omega}_{t}$ 8146 8256 \end_inset … … 8260 8370 má, obdobně jako matice pro EKF v tomto případě, relativně komplikovaný 8261 8371 zápis. 8262 Z tohoto důvodu nebude opět uvedena zde v textu, ale je zařazena až do 8263 přílohy. 8372 Z tohoto důvodu opět nebude uvedena zde v textu, ale je zařazena do přílohy. 8264 8373 Navíc je zde změna i v matici 8265 8374 \begin_inset Formula $B_{t}$ … … 8467 8576 lineární a lze opět použít lineárně kvadratický algoritmus. 8468 8577 Členy 8469 \begin_inset Formula $\pm b\omega_{t}\begin{array}{c} 8470 \sin\\ 8471 \cos 8472 \end{array}\vartheta_{t}$ 8473 \end_inset 8474 8578 \begin_inset Formula $b\omega_{t}\sin\vartheta_{t}$ 8579 \end_inset 8580 8581 a 8582 \family roman 8583 \series medium 8584 \shape up 8585 \size normal 8586 \emph off 8587 \bar no 8588 \strikeout off 8589 \uuline off 8590 \uwave off 8591 \noun off 8592 \color none 8593 \lang english 8594 8595 \begin_inset Formula $-b\omega_{t}\cos\vartheta_{t}$ 8596 \end_inset 8597 8598 8599 \family default 8600 \series default 8601 \shape default 8602 \size default 8603 \emph default 8604 \bar default 8605 \strikeout default 8606 \uuline default 8607 \uwave default 8608 \noun default 8609 \color inherit 8610 \lang czech 8475 8611 zde pak vystupují jako konstanty a projeví se jako korekce vynásobená konstanto 8476 8612 u … … 8508 8644 8509 8645 . 8510 Dále je třeba upozornit na důležitý detail. 8646 8647 \end_layout 8648 8649 \begin_layout Standard 8650 Dále je třeba upozornit na důležitý detail. 8511 8651 Na první pohled by se mohlo zdát, že jsme z rovnic kompletně odstranili 8512 8652 závislost na úhlu natočení … … 8525 8665 \end_inset 8526 8666 8527 je samozřejmětřeba provést transformaci (8667 je třeba provést transformaci ( 8528 8668 \begin_inset CommandInset ref 8529 8669 LatexCommand ref … … 9129 9269 \end_inset 9130 9270 9131 prováděno pomocí symbolický výpočtů v programu Matlab, výsledek je pak 9132 uveden v příloze ( 9133 \series bold 9134 zatím teda není 9135 \series default 9136 ). 9271 na matici 9272 \begin_inset Formula $\overline{A}_{hyp}$ 9273 \end_inset 9274 9275 prováděno numericky, tedy konstantní člen 9276 \begin_inset Formula $\gamma=f\left(\xi_{0}\right)-A_{hyp}\xi_{0}$ 9277 \end_inset 9278 9279 byl vždy vypočítán pro každý čas 9280 \begin_inset Formula $t$ 9281 \end_inset 9282 9283 . 9137 9284 Protože uvažujeme redukovaný model je třeba dále užít zřetězení dvou LQ 9138 9285 regulátorů, podobně jako v případě bez hyperstavu v odstavci … … 9292 9439 9293 9440 . 9294 Pro LQ regulátor je matici opět třeba rozšířit o konstantní člen, který 9295 byl počítán symbolicky a je možné jej nalézt v příloze ( 9296 \series bold 9297 zatím teda ne 9298 \series default 9299 ). 9441 Pro LQ regulátor je matici třeba rozšířit o konstantní člen 9442 \begin_inset Formula $\gamma=f\left(\xi_{0}\right)-A_{hyp}\xi_{0}$ 9443 \end_inset 9444 9445 , který byl opět počítán numericky pro každý čas 9446 \begin_inset Formula $t$ 9447 \end_inset 9448 9449 . 9300 9450 Výhodou je opět dostupnost odhadu kovarianční matice 9301 9451 \begin_inset Formula $P$ … … 9318 9468 9319 9469 \begin_layout Standard 9320 Dalším z implementovaných algoritmů je jednoduchý návrh založený na 9470 Dalším z implementovaných algoritmů je jednoduchý duální návrh založený 9471 na 9321 9472 \emph on 9322 9473 bikriteriální metodě … … 9611 9762 9612 9763 \begin_layout Standard 9613 Vzhledem k tomu, že předchozí dvě verze bikriteriální metody byly založeny 9614 na myšlence, že optimálníbuzení je takové, které zvyšuje otáčky.9764 Předchozí dvě verze bikriteriální metody byly založeny na myšlence, že optimální 9765 buzení je takové, které zvyšuje otáčky. 9615 9766 Velikosti otáček je totiž úměrná zpětná elektromotorická síla, ze které 9616 9767 jsou následně odhadovány hodnoty neměřených stavových veličin. … … 9633 9784 Hodnoty těchto variancí byly získávány užitím redukované verze rozšířeného 9634 9785 Kalmanova filtru, který byl napočítáván pro každý možný budící zásah zvlášť. 9635 Množina budících zásahů byla uvažována závislá na parametru9786 Množina budících zásahů byla konkrétně uvažována závislá na parametru 9636 9787 \begin_inset Formula $\varepsilon$ 9637 9788 \end_inset … … 9905 10056 \end_inset 9906 10057 10058 v 10059 \begin_inset Formula $\overline{R}$ 10060 \end_inset 10061 9907 10062 pak představuje nulový blok vhodné velikosti. 9908 10063 \end_layout … … 10048 10203 kvalitu řízení a jednotlivé algoritmy budou mezi sebou porovnány z různých 10049 10204 hledisek. 10050 Na závěr bude rozebrána jejich vhodnost pro různé aplikace.10205 Na závěr bude rozebrána jejich vhodnost pro praktické aplikace. 10051 10206 \end_layout 10052 10207 … … 10144 10299 \end_inset 10145 10300 10146 , naprostá většina provedených simulací v tomto textu je všaktohoto typu.10301 , naprostá většina provedených simulací v tomto textu je tohoto typu. 10147 10302 \end_layout 10148 10303 … … 10619 10774 napětí pomocí po částech lineární aproximace volt-ampérové charakteristiky. 10620 10775 O tento úbytek je následně zvýšena hodnota požadovaného řídícího napětí. 10621 Nevýhodami takového přístupu je, že taková kompenzace není zpětnovazební10776 Nevýhodami takového přístupu je, že užívaná kompenzace není zpětnovazební 10622 10777 a dále je v podstatě nastavena na kompenzaci simulátoru a pro reálný stroj 10623 10778 by bylo třeba vytvořit kompenzaci novou. … … 10735 10890 je závislý na délce časového horizontu. 10736 10891 Dále v textu tedy bude uvažováno normované verze takového součtu, která 10737 odpovídá průměrnékvadratické chybě za jeden časový krok.10892 odpovídá střední kvadratické chybě za jeden časový krok. 10738 10893 \end_layout 10739 10894 … … 10748 10903 \begin_layout Standard 10749 10904 Časový horizont pro porovnání použitých metod bude obvykle volen v délce 10750 15 10751 \begin_inset Formula $s$ 10752 \end_inset 10753 10754 , případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 10905 15 s, případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 10755 10906 Jako referenční signál bude sloužit několik testovacích profilů, v textu 10756 10907 budou dále označovány jako: … … 10814 10965 \end_inset 10815 10966 10816 , kde je znázorněn pro amplitudu 10817 \begin_inset Formula $10$ 10818 \end_inset 10819 10820 . 10967 , kde je uvažována amplituda 10. 10821 10968 \end_layout 10822 10969 … … 10842 10989 10843 10990 \begin_layout Plain Layout 10844 10991 Příklad profilů požadovaných otáček na časovém horizontu 15 s s amplitudou 10992 10993 \begin_inset Formula $10\:\mathrm{rad}/\mathrm{s}$ 10994 \end_inset 10995 10996 : nahoře trojúhleníkový a dole lichoběžníkový profil 10845 10997 \emph on 10846 Příklad profilů požadovaných otáček na časovém horizontu 10847 \begin_inset Formula $15\:\mathrm{s}$ 10848 \end_inset 10849 10850 s amplitudou 10851 \begin_inset Formula $10\:\mathrm{rad}/\mathrm{s}$ 10852 \end_inset 10853 10854 : nahoře trojúhleníkový a dole lichoběžníkový profil 10998 . 10855 10999 \begin_inset CommandInset label 10856 11000 LatexCommand label … … 10903 11047 10904 11048 byl popsán lineárně kvadratickéhý regulátor pro PMSM. 10905 Některé jeho parametry však nebyly specifikovány a navíc je možná celá 10906 řada implementací například dle volby ztrátové funkce nebo souřadného systému. 11049 Některé jeho parametry však nebyly specifikovány. 11050 Navíc je možná celá řada implementací například dle volby ztrátové funkce 11051 nebo souřadného systému. 10907 11052 V následujících odstavcích budou porovnány různé verze LQ regulátoru a 10908 11053 bude z nich vybrán vhodný zástupce, který bude tuto … … 10936 11081 ). 10937 11082 Právě hodnoty této matice byly voleny experimentálně tak, aby bylo dosaženo 10938 co nejlepšího výsledného řízení ve smyslu minimální průměrnékvadratické11083 co nejlepšího výsledného řízení ve smyslu minimální střední kvadratické 10939 11084 chyby. 10940 Matice 11085 Volba jednotlivých prvků matice 11086 \begin_inset Formula $R$ 11087 \end_inset 11088 11089 však nemá smysl sama o sobě a je třeba je volit relativně vzhledem k velikosti 11090 prvků matice 11091 \begin_inset Formula $Q$ 11092 \end_inset 11093 11094 . 11095 Ta má pouze jeden nenulový prvek 11096 \begin_inset Formula $q$ 11097 \end_inset 11098 11099 , který byl pro jednoduchost volen 11100 \begin_inset Formula $1$ 11101 \end_inset 11102 11103 . 11104 11105 \end_layout 11106 11107 \begin_layout Standard 11108 Matice 10941 11109 \begin_inset Formula $R$ 10942 11110 \end_inset … … 10979 11147 . 10980 11148 Pro různé dvojice těchto prvků byly provedeny experimenty a vyhodnocena 10981 velikost průměrnékvadratické chyby.11149 velikost střední kvadratické chyby. 10982 11150 Jako příklad budou uvedeny dva takové experimenty: První na 10983 11151 \emph on … … 11065 11233 \end_inset 11066 11234 11067 na velikost průměrnékvadratické chyby.11235 na velikost střední kvadratické chyby. 11068 11236 Vlevo je zachycen výsledek jednoduchého modelu při užití referenčního profilu 11069 11237 vysoké otáčky -- lichoběžník a vpravo pak výsledek ze simulátoru s profilem … … 11073 11241 \end_inset 11074 11242 11075 reprezentuje průměrnoukvadratickou chybu.11243 reprezentuje střední kvadratickou chybu. 11076 11244 \begin_inset CommandInset label 11077 11245 LatexCommand label … … 11102 11270 \end_inset 11103 11271 11104 , se kterými bylo dosaženo nejlepších výsledků ve smyslu minimální průměrné11272 , se kterými bylo dosaženo nejlepších výsledků ve smyslu minimální střední 11105 11273 chyby, jsou v souřadné soustavě 11106 11274 \begin_inset Formula $d-q$ … … 11171 11339 Testování jednotlivých možností probíhalo na simulátoru i za použití jednoduchéh 11172 11340 o modelu pro různá nastavení a referenční profily. 11173 Opět byla vyhodnocována průměrná kvadratická chyba, protože však tento11174 ukazatel není vhodný pro srovnání za různých simulačních podmínek a na11175 různých profilech, byly pouze zaznamenávány počty, kolikrát každá z možností 11176 penalizace dosáhlanejmenší chyby.11341 Opět byla vyhodnocována střední kvadratická chyba, protože však tento ukazatel 11342 není vhodný pro srovnání za různých simulačních podmínek a na různých profilech 11343 , byly pouze zaznamenávány počty, kolikrát každá z možností penalizace dosáhla 11344 nejmenší chyby. 11177 11345 Na grafu obrázek jsou pak tyto hodnoty zachyceny. 11178 11346 Jako nejvýhodnější se ukázalo využití pouze penalizace přírůstků. … … 11198 11366 \begin_layout Plain Layout 11199 11367 Vliv rozdílné penalizace řídícího zásahu. 11200 Na grafu jsou zachyceny počty, kdy daná kategorie dosáhla nejnižší průměrné11368 Na grafu jsou zachyceny počty, kdy daná kategorie dosáhla nejnižší střední 11201 11369 chyby za různých experimentálních podmínek. 11202 11370 Význam kategorií je následující: 1 -- penalizace pouze hodnot napětí; 2 … … 11243 11411 \end_inset 11244 11412 11245 a oba tyto případ echzde budou uvažovány pro experimentální porovnání.11413 a oba tyto případy zde budou uvažovány pro experimentální porovnání. 11246 11414 \end_layout 11247 11415 … … 11252 11420 11253 11421 jsou rovnice popisující PMSM lineární až na smíšené členy obsahující součin 11254 proudu a otáček a v případě zanedbání těchto členů by rovnice byly lineární11255 zcela.11422 proudu a otáček. 11423 V případě zanedbání těchto členů by rovnice byly lineární zcela. 11256 11424 To by přineslo značnou výhodu, protože by bylo možno celý algoritmus LQ 11257 11425 regulátoru předpočítat a výpočet řícícího zásahu značně usnadnit. … … 11354 11522 označován v tomto odstavci. 11355 11523 Jednotlivé výše zmiňované metody pro řízení PMSM byly opět porovnávány 11356 především na základě dosažených průměrných kvadratických chyb, tyto hodnoty11524 především na základě dosažených středních kvadratických chyb, tyto hodnoty 11357 11525 při užití simulátoru jsou uvedeny v tabulce 11358 11526 \begin_inset CommandInset ref … … 11973 12141 11974 12142 \begin_layout Plain Layout 11975 Hodnoty průměrnékvadratické chyby dosažené na simulátoru pro jednotlivé12143 Hodnoty střední kvadratické chyby dosažené na simulátoru pro jednotlivé 11976 12144 uvažované algoritmy při různých profilech referenčních otáček. 11977 12145 … … 12034 12202 Oproti tomu metody řízení založené na LQ regulátoru tímto nedostatkem netrpí 12035 12203 a dokáží pracovat i s malou amplitudou referenčních otáček. 12036 Tento výsledek, tedy rozdíl algoritmu(12204 Tento výsledek, tedy rozdíl mezi ( 12037 12205 \begin_inset Formula $PI$ 12038 12206 \end_inset 12039 12207 12040 ) a obecně nějak ého(12208 ) a obecně nějakým ( 12041 12209 \begin_inset Formula $LQ$ 12042 12210 \end_inset 12043 12211 12044 ) je zachycen na grafech obrázek12212 ) algoritmem je zachycen na grafech v obrázku 12045 12213 \begin_inset CommandInset ref 12046 12214 LatexCommand ref … … 12263 12431 vysoké otáčky 12264 12432 \emph default 12265 jsou zachyceny na grafech obrázku12433 jsou zachyceny na grafech v obrázku 12266 12434 \begin_inset CommandInset ref 12267 12435 LatexCommand ref … … 12295 12463 12296 12464 ), ostatní použité algoritmy si pro vysoké hodnoty otáček počínají relativně 12297 dobře při srovnání na základě průměrné kvadratické chyby celkem vyrovněně.12465 dobře při srovnání na základě střední kvadratické chyby celkem vyrovnaně. 12298 12466 Hodnoty této chyby shrnuje tabulka 12299 12467 \begin_inset CommandInset ref … … 12473 12641 12474 12642 \begin_layout Standard 12475 Na základě dosažených hodnot průměrného kvadrátuchyby byl nakonec jako12643 Na základě dosažených hodnot střední kvadratické chyby byl nakonec jako 12476 12644 nejvhodnější zástupce vektorového řízení s lineárně kvadratickým regulátorem 12477 12645 vybrán algoritmus ( … … 12649 12817 \end_inset 12650 12818 12651 , byla v provedených experimentech volena 12652 \begin_inset Formula $5V$ 12653 \end_inset 12654 12655 . 12819 , byla v provedených experimentech volena 5 V. 12656 12820 \end_layout 12657 12821 … … 12694 12858 12695 12859 \begin_layout Standard 12696 Hodnoty průměrnékvadratické chyby pro jednotlivé verze bikriteriální metody12860 Hodnoty střední kvadratické chyby pro jednotlivé verze bikriteriální metody 12697 12861 na různých profilech referenčních otáček jsou zachyceny na obrázku 12698 12862 \begin_inset CommandInset ref … … 12792 12956 12793 12957 \begin_layout Plain Layout 12794 Hodnoty průměrné kvadratické chyby pro jednotlivé verze (viz legenda) bikriteriá12795 lní metody, při současném užití vektorového řízení s a) PI nebo b) LQ regulátory.12958 Hodnoty střední kvadratické chyby pro jednotlivé verze (viz legenda) bikriteriál 12959 ní metody, při současném užití vektorového řízení s a) PI nebo b) LQ regulátory. 12796 12960 V grafech označuje 12797 12961 \begin_inset Formula $\delta$ 12798 12962 \end_inset 12799 12963 12800 průměrnoukvadratickou chybu.12964 střední kvadratickou chybu. 12801 12965 Referenční profily otáček jsou následující: 1 -- nulový; 2 -- nízké otáčky 12802 12966 trojúhelníky; 3 -- nízké otáčky lichoběžníky; 4 -- průchody nulou trojúhelníky; … … 12849 13013 12850 13014 \begin_layout Standard 12851 Hodnoty průměrnékvadratické chyby jsou zachyceny na obrázku13015 Hodnoty střední kvadratické chyby jsou zachyceny na obrázku 12852 13016 \begin_inset CommandInset ref 12853 13017 LatexCommand ref … … 12864 13028 , ale je způsobováno značné rušení při dosahování požadavku na otáčky a 12865 13029 výsledné řízení je nedostačující. 12866 Lepší výsledky byly získány přidáváním konstanty k řízení v ose 13030 Lepší výsledky byly získány přidáváním konstanty k řízení v ose 12867 13031 \begin_inset Formula $d$ 12868 13032 \end_inset … … 12893 13057 Kvalita jimi poskytovaného řízení byla opět experimentálně ověřena pomocí 12894 13058 simulátoru PMSM. 12895 Srovnání bylo provedeno především na základě dosažených průměrných kvadratickýc12896 hchyb na jeden časový krok a tyto hodnoty jsou zaznamenány v grafu na obrázku13059 Srovnání bylo provedeno především na základě dosažených středních kvadratických 13060 chyb na jeden časový krok a tyto hodnoty jsou zaznamenány v grafu na obrázku 12897 13061 12898 13062 \begin_inset CommandInset ref … … 12949 13113 12950 13114 \begin_layout Plain Layout 12951 Hodnoty průměrnékvadratické chyby algoritmu využívajícího hyperstav pro13115 Hodnoty střední kvadratické chyby algoritmu využívajícího hyperstav pro 12952 13116 plný a redukovaný model PMSM. 12953 13117 V grafech označuje … … 12955 13119 \end_inset 12956 13120 12957 průměrnoukvadratickou chybu.13121 střední kvadratickou chybu. 12958 13122 Referenční profily otáček jsou následující: 1 -- nulový; 2 -- nízké otáčky 12959 13123 trojúhelníky; 3 -- nízké otáčky lichoběžníky; 4 -- průchody nulou trojúhelníky; … … 13009 13173 \end_inset 13010 13174 13011 je v tomto smyslu daleko lepší, protože jej ich velikost můžeme získat právě13012 z e zpětné elektromotorické síly.13013 V nulových otáčkách navíctato veličina není nepozorovatelná, ale nulová.13175 je v tomto smyslu daleko lepší, protože její velikost odpovídá velikosti 13176 zpětné elektromotorické síly. 13177 V nulových otáčkách tedy tato veličina není nepozorovatelná, ale nulová. 13014 13178 \end_layout 13015 13179 … … 13201 13365 \begin_layout Subsection 13202 13366 Výsledky dosažené pomocí PCRB 13367 \begin_inset CommandInset label 13368 LatexCommand label 13369 name "sub:Výsledky-dosažené-pomocí-pcrb" 13370 13371 \end_inset 13372 13373 13203 13374 \end_layout 13204 13375 … … 13256 13427 stále roste, teoreticky až ke své krajní hodnotě odpovídající varianci 13257 13428 uniformního rozdělení na intervalu 13258 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $13429 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 13259 13430 \end_inset 13260 13431 … … 13442 13613 Vliv přidaného signálu byl zkoumán zejména na profilu nulových otáček, 13443 13614 kdy je nejvíce patrný. 13444 Pro výpočet PCRB byl uvažován vysokofrekvenční signál o amplitudě 13445 \begin_inset Formula $5V$ 13446 \end_inset 13447 13448 a frekvenci 13449 \begin_inset Formula $1000Hz$ 13450 \end_inset 13451 13452 . 13615 Pro výpočet PCRB byl uvažován vysokofrekvenční signál o amplitudě 5 V a 13616 frekvenci 1000 Hz. 13453 13617 Narozdíl od běžných injektážních metod však tento signál nebyl nijak vyhodnocov 13454 13618 án a byl pouze zkoumán jeho vliv na pozorovatelnost stavu, konkrétně PCRB … … 13805 13969 kompromis mezi optimálním řízením a buzením. 13806 13970 Nachází-li se v nulových otáčkach a je-li požadovaná hodnota otáček také 13807 nulová, jako v uvažovaném případě, není pravděpodobně třeba příliš velké 13971 nulová, jako v uvažovaném případě, není pravděpodobně třeba příliš velkého 13808 13972 buzení. 13809 13973 \end_layout … … 13877 14041 13878 14042 je náhodnou veličinou s rovnoměrným rozdělením na intervalu 13879 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $14043 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 13880 14044 \end_inset 13881 14045 … … 13887 14051 13888 14052 . 13889 Realizaci jedné nebo druhé varianty není možno okamžitě poznat z modelu 14053 14054 \end_layout 14055 14056 \begin_layout Standard 14057 Realizaci jedné nebo druhé varianty není možno okamžitě poznat z modelu 13890 14058 stroje a jejich rozpoznání je třeba řešit jinak. 13891 14059 Jednou možností je užití metod popsaných v odstavci … … 13903 14071 stroji a z této neshody mezi strojem a modelem již lze poznat, že došlo 13904 14072 ke špatnému odhadu. 13905 Problémem zmiňovaného přístupu je však právě delší časový okamžik nezbytný13906 kdetekci této chyby.14073 Problémem zmiňovaného přístupu je právě delší časový okamžik nezbytný k 14074 detekci této chyby. 13907 14075 13908 14076 \end_layout … … 13911 14079 Z důvodů zmiňovaných komplikací bude tedy dále v textu předpokládán počáteční 13912 14080 úhel natočení pouze v intervalu 13913 \begin_inset Formula $\left \langle-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $14081 \begin_inset Formula $\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $ 13914 14082 \end_inset 13915 14083 … … 13936 14104 průchody nulou 13937 14105 \emph default 13938 v časovém horizontu 13939 \begin_inset Formula $1s$ 13940 \end_inset 13941 13942 . 14106 v časovém horizontu 1 s. 13943 14107 Důvodem pro volbu tohoto profilu bylo, že profily s nižšími otáčkami způsobují 13944 14108 značné komplikace některým algoritmům, zejména založeným na PI regulátorech … … 13950 14114 13951 14115 byla volena náhodně z intervalu 13952 \begin_inset Formula $\left \langle-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $14116 \begin_inset Formula $\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $ 13953 14117 \end_inset 13954 14118 … … 13969 14133 13970 14134 \begin_layout Standard 13971 Jednotlivé porovnávané algoritmy byly porovnávány na základě průměrné kvadratick13972 é chyby (průměrná na jeden časový krok i pro jednotlivé realizace počáteční 13973 polohy14135 Jednotlivé algoritmy byly porovnávány na základě střední kvadratické chyby 14136 (střední pro jeden časový krok i pro jednotlivé realizace počáteční polohy 14137 13974 14138 \begin_inset Formula $\vartheta_{0}$ 13975 14139 \end_inset … … 14035 14199 . 14036 14200 V důsledku toho pak dosahuje relativně vyšší průměrné kvadratické chyby, 14037 aletento jev lze také pozorovat na obrázku14201 tento jev lze také pozorovat na obrázku 14038 14202 \begin_inset CommandInset ref 14039 14203 LatexCommand ref … … 14093 14257 14094 14258 \begin_layout Plain Layout 14095 a) průměrnákvadratická chyba14259 a) střední kvadratická chyba 14096 14260 \end_layout 14097 14261 … … 14224 14388 \begin_layout Plain Layout 14225 14389 Vliv počáteční polohy na rozjezd stroje při užítí různých algoritmů. 14226 a) přehled dosažených průměrných kvadratických chyb (14390 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( 14227 14391 \begin_inset Formula $\delta$ 14228 14392 \end_inset … … 14278 14442 14279 14443 byla opět volena náhodně z intervalu 14280 \begin_inset Formula $\left \langle-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $14444 \begin_inset Formula $\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right\rangle $ 14281 14445 \end_inset 14282 14446 … … 14341 14505 Je však důležité věnovat pozornost i dosažené chybě při řízení na nulové 14342 14506 požadované otáčky. 14343 Tato chyba je zde opět reprezentována jako průměrná kvadratická chyba skutečnýc14344 ha požadovaných otáček a její hodnoty jsou pro jednotlivé algoritmy zaneseny14507 Tato chyba je zde opět reprezentována jako střední kvadratická chyba skutečných 14508 a požadovaných otáček a její hodnoty jsou pro jednotlivé algoritmy zaneseny 14345 14509 v grafu na obrázku 14346 14510 \begin_inset CommandInset ref … … 14420 14584 14421 14585 \begin_layout Plain Layout 14422 a) průměrnákvadratická chyba14586 a) střední kvadratická chyba 14423 14587 \end_layout 14424 14588 … … 14552 14716 Vliv počáteční polohy na setrvání stroje v nulových otáčkách při užítí různých 14553 14717 algoritmů. 14554 a) přehled dosažených průměrných kvadratických chyb (14718 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( 14555 14719 \begin_inset Formula $\delta$ 14556 14720 \end_inset … … 14604 14768 \emph default 14605 14769 . 14606 Jednotlivé algoritmy byly porovnány na základě průměrných kvadratických14770 Jednotlivé algoritmy byly porovnány na základě středních kvadratických 14607 14771 chyb, jejich hodnoty jsou pak zaneseny v grafu na obrázku 14608 14772 \begin_inset CommandInset ref … … 14630 14794 \begin_layout Standard 14631 14795 Především lze opět pozorovat již zmiňovanou neaktivitu vektorového PI řízení, 14632 kdy na profilu nízkých otáček s amplitudou 14633 \begin_inset Formula $1rad/s$ 14634 \end_inset 14635 14636 vůbec nedojde k roztočení stroje a v důsledku toho pak dohází k relativně 14637 větší průměrné kvadratické chybě. 14796 kdy na profilu nízkých otáček s amplitudou 1 rad/s vůbec nedojde k roztočení 14797 stroje a v důsledku toho pak dohází k relativně větší střední kvadratické 14798 chybě. 14638 14799 14639 14800 \end_layout … … 14648 14809 Regulátor totiž přidává výrazné budící zásahy pouze při dosažení nulových 14649 14810 otáček, tedy když dojde k nepozorovatelnosti systému. 14650 Tyto budící zásahy jsou však relativně velké vzhledem k amplitud eotáček,14811 Tyto budící zásahy jsou však relativně velké vzhledem k amplitudě otáček, 14651 14812 což by mohlo být překážkou pro praktickou aplikaci algoritmu. 14652 14813 \end_layout … … 14659 14820 \emph default 14660 14821 . 14661 Všechny tyto algoritmy také dosáhly relativně nízké průměrnékvadratické14822 Všechny tyto algoritmy také dosáhly relativně nízké střední kvadratické 14662 14823 chyby pro trojúhelníkový i lichoběžníkový profil. 14663 14824 Jako nejlepší z nich a i celkově se ukazuje jednoduchý injektážní návrh, 14664 14825 rozdíl oproti algortimu založeném na hyperstavu je však malý. 14665 Nízké ztráty pak dosahuje i samostatné vektorové LQ řízení.14826 Nízké chyby pak dosahuje i samostatné vektorové LQ řízení. 14666 14827 14667 14828 \begin_inset Float figure … … 14908 15069 14909 15070 \begin_layout Plain Layout 14910 Dosažené hodnoty průměrných kvadratických ztrát15071 Dosažené hodnoty středních kvadratických chyb 14911 15072 \begin_inset Formula $\delta$ 14912 15073 \end_inset … … 14978 15139 14979 15140 \begin_layout Standard 14980 Jednotlivé algoritmy pak byly porovnávány na základě dosažených průměrných15141 Jednotlivé algoritmy pak byly porovnávány na základě dosažených středních 14981 15142 kvadratických chyb, jejichž hodnoty jsou uvedeny v grafu 14982 15143 \begin_inset CommandInset ref … … 15219 15380 15220 15381 \begin_layout Standard 15221 Konečně bude podrobněji popsáno i chování jednotlivých algoritmů ve vysokých 15222 otáčkách. 15223 Pro simulace bylo užito trojúhelníkového i lichoběžníkového profilu referenčníc 15224 h otáček 15382 Následuje podrobnější popis chování jednotlivých algoritmů ve vysokých otáčkách. 15383 Pro simulace bylo užito trojúhelníkového i lichoběžníkového referenčního 15384 profilu 15225 15385 \emph on 15226 15386 vysoké otáčky … … 15325 15485 15326 15486 \begin_layout Standard 15327 Porovnání pro jednotlivé algoritmy na základě dosažených průměrných kvadratickýc15328 hchyb pak představuje graf na obrázku15487 Porovnání pro jednotlivé algoritmy na základě dosažených středních kvadratických 15488 chyb pak představuje graf na obrázku 15329 15489 \begin_inset CommandInset ref 15330 15490 LatexCommand ref … … 15803 15963 obvykle řešen užitím hybridních injektážních algoritmů. 15804 15964 15965 \end_layout 15966 15967 \begin_layout Standard 15968 Zajímavou vlastností injektáží je, že na ně lze pohlížet jako na duální 15969 metodu. 15970 Opatrnou část reprezentuje použitý řídící algoritmus, obvykle vektorové 15971 řízení. 15972 Budící část je pak zastoupena přídavným vysokofrekvenčním signálem. 15973 Zde je ale třeba zdůraznit výsledky analýzy systému pomocí aposteriorních 15974 Cramer-Raových mezí, viz odstavec 15975 \begin_inset CommandInset ref 15976 LatexCommand ref 15977 reference "sub:Výsledky-dosažené-pomocí-pcrb" 15978 15979 \end_inset 15980 15981 . 15982 Na jejich základě lze totiž zlepšení pozorovatelnosti systému vyhodnotit 15983 jako relativně nejmenší z používaných metod. 15984 Oproti tomu ale implementovaná metoda podává velmi dobré výsledky co se 15985 týče odhadů stavových veličin se špatnou pozorovatelností. 15986 Pozitivní vliv na výsledky injektážních metod tedy nelze hledat pouze v 15987 přidání budícího signálu, ale především je důležité i jeho vyhodnocování 15988 pomocí metod analýzy signálu. 15805 15989 \end_layout 15806 15990 … … 15935 16119 Nebo ekvivalentně vyvinutí metody, která zvládne odhadovat polohu v celém 15936 16120 intervalu 15937 \begin_inset Formula $\left \langle-\pi,\pi\right\rangle $16121 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 15938 16122 \end_inset 15939 16123 … … 15943 16127 \begin_layout Chapter* 15944 16128 Závěr 16129 \end_layout 16130 16131 \begin_layout Standard 16132 Hlavním záměrem této práce bylo zkoumání možosti užití duálního řízení pro 16133 regulaci synchronního stroje s permanentními magnety v bezsenzorovém návrhu. 16134 V textu je nejdříve přiblížen samotný PMSM, dále jeho matematický popis 16135 a běžně užívané postupy pro odhadování a řízení tohoto systému. 16136 Následuje kapitola věnovaná řídícím algoritmům s důrazem na řízení duální. 16137 Další části textu už jsou zaměřeny na aplikaci konkrétních algoritmů na 16138 systém synchronního stroje s permanentními magnety a jejich porovnání a 16139 vyhodnocení na základě simulací. 16140 16141 \end_layout 16142 16143 \begin_layout Standard 16144 Běžně užívané vektorové řízení založené na PI regulátorech a doplněné rozšířeným 16145 Kalmanovým filtrem jako pozorovatelem slouží za referenční, neduální, metodu. 16146 Tento základní algoritmus byl modifikován užitím lineárně kvadratického 16147 návrhu vektorového řízení. 16148 Lineárně kvadratický regulátor je sice výpočetně náročnější než PI regulátory, 16149 ale na základě simulací bylo ukázáno, že dosahuje lepších výsledků, především 16150 v problematických režimech jako nízké otáčky a průchody nulovými otáčkami. 16151 Zatím se však stále nejedná o duální metodu. 16152 Lineárně kvadratická verze vektorového řízení pak dále sloužila jako výchozí 16153 pro tvorbu složitějších algoritmů. 16154 \end_layout 16155 16156 \begin_layout Standard 16157 Dále byly implementovány pokročilejší metody, které měly za cíl zvládnout 16158 dobrý běh stroje i v nízkých nebo nulových otáčkách při komplikacích způsobenýc 16159 h špatnou pozorovatelností polohy stroje. 16160 Právě zlepšení pozorovatelnosti za účelem poskytnutí lepšího řízení je 16161 oblastí, kde by se měly s výhodou projevit duální algoritmy. 16162 16163 \end_layout 16164 16165 \begin_layout Standard 16166 Za tímto účelem jsou nejběžněji využívány injektážní metody, případně metody 16167 hybridní, které kombinují injektáže s jiným typem pozorovatele ve vyšších 16168 otáčkách. 16169 Jako zástupce těchto metod byl implementován jednoduchý injektážní návrh, 16170 který kombinuje vysokofrekvenční injektáž s rozšířeným Kalmanovým filtrem 16171 a je dále doplněn lineárně kvadratickým vektorovým řízením. 16172 Narozdíl od hybridních metod však nedochází k omezování injektovaného signálu 16173 s rostoucími otáčkami. 16174 Pomocí tohoto algoritmu bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, což je v 16175 souladu s velkým zájmem o injektážní, případně hybridní, metody v odborné 16176 literatuře a snaze o nasazení jejich v praxi. 16177 Největším nedostatkem injektážních metod jsou však jejich specifické požadavky 16178 na konstrukci stroje a tedy nemožnost nasazení na všechny dostupné typy 16179 PMSM. 16180 \end_layout 16181 16182 \begin_layout Standard 16183 Následujícím testovaným duálním algoritmem bylo užití bikriteriální metody. 16184 Podstata tohoto přístupu spočívá ve stanovení dvou kriterií, pro opatrné 16185 řízení a optimální buzení, která jsou minimalizována zvlášť. 16186 Kvůli komplikacím s nalezením opatrného řízení bylo místo něj užito standardníh 16187 o vektorového řízení založeného buď na LQ nebo PI regulátorech. 16188 Pro budící složku bylo zkoumáno několik možností o různé složitosti. 16189 Nakonec byla vybrána verze s LQ regulátorem a pěti současně běžícími EKF 16190 pro výběr minimální variance jako nejlepší zástupce bikriteriální metody. 16191 U tohoto algoritmu se podařilo experimentálně prokázat duální vlastnosti 16192 a celkově poskytoval relativně dobré výsledky. 16193 Větším problémem ale bylo chování při nízkých otáčkách, kdy budící zásahy 16194 způsobovaly výraznější chybu řízení. 16195 Pro méně náročné aplikace by však tento algoritmus mohl být dostačující. 16196 \end_layout 16197 16198 \begin_layout Standard 16199 Posledním zkoumaným přístupem k duálnímu řízení byla aplikace hyperstavu. 16200 Jedná se v podstatě o rozšíření základního stavu systému o kovariance jednotliv 16201 ých stavových veličin. 16202 V důsledku této úpravy je pak stručně řečeno možno pracovat kromě odhadu 16203 těchto veličin i s jejich přesností. 16204 Na systém popsaný hyperstavem byl dále použit EKF pro odhadování a LQ regulátor 16205 pro vektorové řízení, který navíc zahrnoval i vhodnou penalizaci kovariancí. 16206 Experimentálně bylo opět ověřeno, že se jedná o duální přístup a bylo dosaženo 16207 relativně velmi dobrých výsledků. 16208 Jednoduchý injektážní návrh sice poskytoval výsledky zpravidla lepší, avšak 16209 algoritmus s hyperstavem nevyžaduje žádné speciální vlastnosti stroje jako 16210 například anizotropie rotoru. 16211 Nevýhodou užití hyperstavu je ale poměrně větší výpočetní náročnost, která 16212 zatím brání jeho efektivnímu nasazení na skutečném zařízení. 16213 \end_layout 16214 16215 \begin_layout Standard 16216 V této práci je předložena alternativa k běžně užívanému vektorovému řízení 16217 a je zde prezentován pohled na injektážní metody v rámci duálního řízení. 16218 Dále byly na PMSM v bezsenzorovém návrhu aplikovány dvě další duální metody 16219 s nimiž se podařilo dosáhnout poměrně velmi dobrých výsledků. 16220 Je zde samozřejmě prostor k dalšímu výzkumu a modifikacím, aby bylo možno 16221 efektivně nasadit prezentované algoritmy za jakýchkoliv podmínek. 16222 V každém případě ale lze konstatovat, že užití konceptu duálního řízení 16223 je dobrou cestu řešení problému bezsenzorového řízení synchronních strojů. 16224 15945 16225 \end_layout 15946 16226 … … 15961 16241 15962 16242 \begin_layout Standard 15963 V příloze jsou zařazeny komplikovanější formální úpravy výrazů, které nejsou 16243 \begin_inset ERT 16244 status open 16245 16246 \begin_layout Plain Layout 16247 16248 16249 \backslash 16250 pagenumbering{roman} 16251 \end_layout 16252 16253 \end_inset 16254 16255 16256 \end_layout 16257 16258 \begin_layout Standard 16259 V příloze jsou zařazeny složitější formální úpravy výrazů, které nejsou 15964 16260 zařazeny v hlavní části textu především z důvodu jejich komplikovaného 15965 16261 zápisu. … … 16232 16528 \end_inset 16233 16529 16530 Matice 16531 \begin_inset Formula $C$ 16532 \end_inset 16533 16534 je stejná jako v případě stejných indukčností. 16535 \end_layout 16536 16537 \begin_layout Subsubsection 16538 Redukovaný model 16539 \end_layout 16540 16541 \begin_layout Standard 16542 V případě redukovaného modelu pro různé indukčnosti, jsou matice 16543 \begin_inset Formula $A_{t}$ 16544 \end_inset 16545 16546 a 16547 \begin_inset Formula $C_{t}$ 16548 \end_inset 16549 16550 pro užití v EKF ve tvaru 16551 \begin_inset Formula 16552 \begin{eqnarray*} 16553 A_{t} & = & \left[\begin{array}{cc} 16554 \frac{d\omega_{t+1}}{d\omega_{t}} & \frac{d\omega_{t+1}}{d\vartheta_{t}}\\ 16555 \frac{d\vartheta_{t+1}}{d\omega_{t}} & \frac{d\vartheta_{t+1}}{d\vartheta_{t}} 16556 \end{array}\right],\\ 16557 C_{t} & = & \left[\begin{array}{cc} 16558 \frac{di_{\alpha,t+1}}{d\omega_{t}} & \frac{di_{\alpha,t+1}}{d\vartheta_{t}}\\ 16559 \frac{di_{\beta,t+1}}{d\omega_{t}} & \frac{di_{\beta,t+1}}{d\vartheta_{t}} 16560 \end{array}\right]. 16561 \end{eqnarray*} 16562 16563 \end_inset 16564 16234 16565 16235 16566 \end_layout … … 16358 16689 \end_layout 16359 16690 16691 \begin_layout Subsubsection 16692 16693 \end_layout 16694 16360 16695 \begin_layout Standard 16361 16696