Changeset 1462 for applications/dual
- Timestamp:
- 05/04/12 00:12:29 (13 years ago)
- Location:
- applications/dual/vahala/DP
- Files:
-
- 2 modified
Legend:
- Unmodified
- Added
- Removed
-
applications/dual/vahala/DP/DP_text.lyx
r1461 r1462 398 398 za odborné vedení, hodnotné rady a připomínky. 399 399 Dále patří poděkování přítelkyni Bc. 400 Pavle Procházkové za pečlivé přečtení textu a pomoc ís opravou gramatických400 Pavle Procházkové za pečlivé přečtení textu a pomoc s opravou gramatických 401 401 chyb. 402 402 … … 618 618 in so called sensorless design. 619 619 Possibility of dual control methods utilization is stressed. 620 Attention s is paid to the synchronous machine itself, its mathematical621 description and commonly used algorithms for estimation and control in 622 sensorlessmode.620 Attention is paid to the synchronous machine itself, its mathematical descripti 621 on and commonly used algorithms for estimation and control in sensorless 622 mode. 623 623 Next, the text is concerned with theoretical aspects of control, where 624 624 dual control is emphasized. … … 632 632 \series medium 633 633 \emph on 634 Key 635 \begin_inset space \space{} 636 \end_inset 637 638 words: 634 Keywords: 639 635 \emph default 640 636 PMSM, dual control, bicriterial method, hyperstate, LQG … … 738 734 Dobré teoretické pozadí pro bezsenzorové řízení by však mohl poskytnout 739 735 právě koncept duálního řízení, které se snaží nalézt kompromis mezi co 740 nejpřesnějším řízením a současně dobrým odhadováním neměřených veličin. 736 nejpřesnějším řízením a 737 \begin_inset space ~ 738 \end_inset 739 740 současně dobrým odhadováním neměřených veličin. 741 741 Teorie ohledně duálního řízení je již značně rozvinuta a hojně popsána 742 742 v literatuře, například … … 771 771 Na závěr pak budou zařazeny experimenty, teoretická analýza jednotlivých 772 772 užitých algoritmů a výsledky simulací. 773 Nedílnou součástí bude i diskuze a shrnutí dosažených výsledků. 773 Nedílnou součástí bude i diskuze a 774 \begin_inset space ~ 775 \end_inset 776 777 shrnutí dosažených výsledků. 774 778 \end_layout 775 779 … … 836 840 . 837 841 Nákres je pouze ilustrativní, ale zobrazuje hlavní části PMSM: Vnější kruh 838 představuje stator se zuby, na kterých je navinuto statorové vinutí (v 839 obrázku není zobrazeno). 842 představuje stator se zuby, na 843 \begin_inset space ~ 844 \end_inset 845 846 kterých je navinuto statorové vinutí (v obrázku není zobrazeno). 840 847 Vnitřní kruh reprezentuje rotor, na jehož povrchu jsou umístěny permanentní 841 848 magnety s barevně rozlišenými póly. … … 927 934 \begin_layout Standard 928 935 Specifická konstrukce PMSM, stručně popsaná výše, má oproti asynchronním 929 strojům a synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod, existují 930 samozřejmě i některé nevýhody. 936 strojům a 937 \begin_inset space ~ 938 \end_inset 939 940 synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod, existují samozřejmě 941 i některé nevýhody. 931 942 Následující přehled základních odlišností od ostatních střídavých strojů 932 943 čerpá ze zdrojů … … 1035 1046 1036 1047 \begin_layout Itemize 1037 problematika zkratu, při které může teoreticky dojít až k demagnetizaci1048 problematika zkratu, při kterém může teoreticky dojít až k demagnetizaci 1038 1049 permanentních magnetů 1039 1050 \end_layout … … 1049 1060 \begin_layout Standard 1050 1061 Právě poslední zmiňovaný nedostatek, to jest komplikace při návrhu řízení 1051 PMSM a způsoby jak se s tímto nedostatkem vypořádat jsou ústředním tématem 1052 této práce. 1062 PMSM a 1063 \begin_inset space ~ 1064 \end_inset 1065 1066 způsoby, jak se s tímto nedostatkem vypořádat, jsou ústředním tématem této 1067 práce. 1053 1068 \end_layout 1054 1069 … … 1059 1074 \begin_layout Standard 1060 1075 Aby bylo možno systém PMSM lépe pochopit, pracovat s ním, odvozovat algoritmy 1061 pro jeho řízení a simulovat jeho chování je nutné jej vhodným způsobem1076 pro jeho řízení a simulovat jeho chování, je nutné jej vhodným způsobem 1062 1077 popsat. 1063 1078 Za tímto účelem bude následovat popis modelu tohoto zařízení v podobě diferenci 1064 álních a případně diferenčních rovnic zachycující jeho chování. 1079 álních a 1080 \begin_inset space ~ 1081 \end_inset 1082 1083 případně diferenčních rovnic zachycujících jeho chování. 1065 1084 \end_layout 1066 1085 … … 1132 1151 veličin. 1133 1152 V prvním případě se jedná o veličiny mechanické jako poloha (úhel natočení 1134 rotoru) a otáčky (rychlost otáčení), dále pak zátěžný moment nebo tření. 1153 rotoru) a 1154 \begin_inset space ~ 1155 \end_inset 1156 1157 otáčky (rychlost otáčení), dále pak zátěžný moment nebo tření. 1135 1158 Druhým uvažovaným typem jsou veličiny elektrické, především elektrické 1136 1159 proudy a napětí, a dále indukčnosti a rezistance. … … 1217 1240 Žádnou z výše zmiňovaných souřadných soustav nelze označit za univerzálně 1218 1241 nejlepší. 1219 Pro každý účel se nejlépe hodí jen některá z nich a proto je důležité umět1220 mezi nimi přecházet, tedy převádět jednotlivé veličiny.1242 Pro každý účel se nejlépe hodí jen některá z nich, a proto je důležité 1243 umět mezi nimi přecházet, tedy převádět jednotlivé veličiny. 1221 1244 \end_layout 1222 1245 … … 1297 1320 \end_inset 1298 1321 1299 je na n íkolmá a tedy její příspěvek je nulový.1322 je na ni kolmá a tedy její příspěvek je nulový. 1300 1323 Osy 1301 1324 \begin_inset Formula $b$ … … 1306 1329 \end_inset 1307 1330 1308 promítn utédo osy1331 promítneme do osy 1309 1332 \begin_inset Formula $\beta$ 1310 1333 \end_inset 1311 1334 1312 získáme vztah1335 a získáme vztah 1313 1336 \begin_inset Formula 1314 1337 \[ … … 1386 1409 \end_inset 1387 1410 1388 kolem společného počátku souřadných soustav, což vede na převodní vztah1411 kolem společného počátku souřadných soustav, což vede k převodnímu vztahu 1389 1412 1390 1413 \begin_inset Formula … … 1430 1453 \end_inset 1431 1454 1432 a 1455 a 1456 \begin_inset space ~ 1457 \end_inset 1458 1459 1433 1460 \begin_inset Formula $d-q$ 1434 1461 \end_inset … … 1468 1495 Pro tvorbu modelu PMSM vyjdeme z fyzikálních zákonů popisujících hlavní 1469 1496 děje odehrávající se v synchronním stroji. 1470 Jedná se především o jevy elektrické, mechanické a vzájemnou přeměnu elektrické 1471 a mechanické energie. 1497 Jedná se především o jevy elektrické, mechanické a 1498 \begin_inset space ~ 1499 \end_inset 1500 1501 vzájemnou přeměnu elektrické a mechanické energie. 1472 1502 Složitější jevy jako proměnlivost parametrů s teplotou, sycení materiálu 1473 1503 magnetickým tokem, případně vliv napájecí elektroniky v tomto modelu uvažovány … … 1623 1653 \end_inset 1624 1654 1625 ) a provedeme derivaci, získáme 1655 ) a 1656 \begin_inset space ~ 1657 \end_inset 1658 1659 provedeme derivaci, získáme 1626 1660 \begin_inset Formula 1627 1661 \[ … … 1647 1681 \end_inset 1648 1682 1649 rozepíšeme zvlášť reálnou a imaginární složku statorov esoustavy1683 rozepíšeme zvlášť reálnou a imaginární složku statorové soustavy 1650 1684 \begin_inset Formula $s$ 1651 1685 \end_inset … … 1998 2032 \end_inset 1999 2033 2000 ) již získáme vyjádření pro m ement2034 ) již získáme vyjádření pro moment 2001 2035 \begin_inset Formula $T_{el}$ 2002 2036 \end_inset … … 2052 2086 \end_inset 2053 2087 2054 Tuto rovnic elze opět užitím vztahu (2088 Tuto rovnici lze opět užitím vztahu ( 2055 2089 \begin_inset CommandInset ref 2056 2090 LatexCommand ref … … 2059 2093 \end_inset 2060 2094 2061 ) upravit tak, aby v ní vystupoval ielektrické otáčky2095 ) upravit tak, aby v ní vystupovaly elektrické otáčky 2062 2096 \begin_inset Formula $\omega$ 2063 2097 \end_inset … … 2095 2129 Pro použití s některými, především injektážními, metodami je do modelu PMSM 2096 2130 třeba zahrnout anizotropie, které následně usnadní odhadování polohy. 2097 Možností, jak zavést anizotropie je uvažování různých indukčností v osách2131 Možností, jak zavést anizotropie, je uvažování různých indukčností v osách 2098 2132 2099 2133 \begin_inset Formula $d$ … … 2115 2149 . 2116 2150 Tok permanentních magnetů interaguje s cívkami statoru a mění jejich vlastnosti 2117 , což vede právě na rozdílné indukčnostiv osách2151 , což vede právě k rozdílným indukčnostem v osách 2118 2152 \begin_inset Formula $d$ 2119 2153 \end_inset … … 2195 2229 \end_inset 2196 2230 2197 je vyjádřen podobně , jako pro stejné indukčnosti,jako součet toku indukovaného2231 je vyjádřen podobně jako pro stejné indukčnosti jako součet toku indukovaného 2198 2232 cívkami a toku permanentních magnetů, tedy 2199 2233 \begin_inset Formula … … 2346 2380 \end_inset 2347 2381 2348 Výsledkem užití mvztahu pro okamžitý výkon2382 Výsledkem užití vztahu pro okamžitý výkon 2349 2383 \begin_inset Formula $P$ 2350 2384 \end_inset … … 2361 2395 \end_inset 2362 2396 2363 ), a převodního vztahu pro otáčky ( 2397 ), a 2398 \begin_inset space ~ 2399 \end_inset 2400 2401 převodního vztahu pro otáčky ( 2364 2402 \begin_inset CommandInset ref 2365 2403 LatexCommand ref … … 2525 2563 Diskretizační časový krok je volen s ohledem na reálný systém, kde odpovídá 2526 2564 vzorkovací frekvenci použitých senzorů. 2527 To je obvykle velmi krátký časový okamžik (řádově sto mikrosekund) a chyba 2528 v důsledku diskretizace Eulerovou metodou tedy není velká. 2565 To je obvykle velmi krátký časový okamžik (řádově sto mikrosekund) a 2566 \begin_inset space ~ 2567 \end_inset 2568 2569 chyba v důsledku diskretizace Eulerovou metodou tedy není velká. 2529 2570 Významnějším důvodem pro tuto metodu je však uvažování praktické aplikace 2530 2571 v reálném čase, kdy je třeba v průběhu jedné vzorkovací periody vypočítat 2531 2572 odhad stavových veličin a následně řídící zásah. 2532 Jednodušší diferenční rovnice ,znamenají jednodušší popis systému a tedy2573 Jednodušší diferenční rovnice znamenají jednodušší popis systému a tedy 2533 2574 rychlejší výpočet všech uvažovaných algoritmů nezbytný pro potenciální 2534 2575 nasazení v reálné aplikaci. … … 2606 2647 Prvním krokem při návrhu řízení motoru je obvykle zvládnutí řízení stroje 2607 2648 bez zátěže. 2608 Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment a proto pro budou2649 Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment, a proto budou 2609 2650 obvykle uvedeny rovnice bez něj. 2610 2651 \end_layout … … 2697 2738 \end_inset 2698 2739 2699 ) a pomocí převodního vztahu (2740 ) a pomocí převodního vztahu ( 2700 2741 \begin_inset CommandInset ref 2701 2742 LatexCommand ref … … 2739 2780 \end_inset 2740 2781 2741 Nyní z řejmě získáme diferenciální rovnici pro2782 Nyní získáme diferenciální rovnici pro 2742 2783 \begin_inset Formula $i_{d}$ 2743 2784 \end_inset … … 2822 2863 \end_inset 2823 2864 2824 a tedy2865 , a tedy 2825 2866 \begin_inset Formula 2826 2867 \[ … … 2830 2871 \end_inset 2831 2872 2832 Rovnice popisující změnu polohy v čase je samozřejmě stejná 2873 Rovnice popisující změnu polohy v čase je samozřejmě stejná: 2833 2874 \begin_inset Formula 2834 2875 \[ … … 2973 3014 \end_inset 2974 3015 2975 mají ale poměrně komplikovaný zápis a proto nebudou uváděny přímo zde v 2976 textu, lze je však nalézt v příloze. 3016 mají ale poměrně komplikovaný zápis, a 3017 \begin_inset space ~ 3018 \end_inset 3019 3020 proto nebudou uváděny přímo zde v textu, lze je však nalézt v příloze. 2977 3021 2978 3022 \end_layout … … 3107 3151 \end_inset 3108 3152 3109 zle vypozorovat symetrii těchto rovnic na substituci stavových veličin3153 lze vypozorovat symetrii těchto rovnic na substituci stavových veličin 3110 3154 3111 3155 \begin_inset Formula $\left(\omega,\vartheta\right)\longleftrightarrow\left(-\omega,\vartheta+\pi\right)$ … … 3299 3343 Elektrická napětí na vstupu předpokládáme známá, protože se obvykle jedná 3300 3344 o řídící veličiny. 3301 Je však třeba poznamenat, že napětí požadovaná řídícím algoritmem a skutečná 3302 napětí dodaná napájecí elektronikou se mohou často značně lišit. 3345 Je však třeba poznamenat, že napětí požadovaná řídícím algoritmem a 3346 \begin_inset space ~ 3347 \end_inset 3348 3349 skutečná napětí dodaná napájecí elektronikou se mohou často značně lišit. 3303 3350 Vliv a řešení tohoto konkrétního problému bude podrobněji diskutován dále 3304 3351 v textu, viz … … 3397 3444 S bezsenzorovými metodami byly na počátku spojeny problémy s výpočetní náročnost 3398 3445 í. 3399 To se však změnilo s dostupností moderních výkon ých elektronických prvků3400 umožňujících implementaci náročnějších algoritmů a tím byl umožněn rozvoj3446 To se však změnilo s dostupností moderních výkonných elektronických prvků 3447 umožňujících implementaci náročnějších algoritmů, a tím byl umožněn rozvoj 3401 3448 bezsenzorového řízení. 3402 3449 V posledních letech tak byl současně v akademické i průmyslové sféře odstartová … … 3405 3452 pokud se neprodraží více než původně uvažované senzory. 3406 3453 Nelze tedy bezsenzorový návrh příliš usnadnit přidáním dalších elektrických 3407 senzorů (například napěťových), užití nejvýkonnějších dostupných procesorů,3454 senzorů (například napěťových), užitím nejvýkonnějších dostupných procesorů, 3408 3455 případně požadavkem na jinou nebo speciální konstrukci samotného motoru 3409 3456 … … 3481 3528 \begin_layout Standard 3482 3529 Metoda využívá toho, že v synchronním stroji rotuje statorový a rotorový 3483 tok synchronně a tedy ze znalosti statorového toku lze vypočítat,na základě3484 rovnic stroje ,úhel rotorového toku, tedy polohu hřídele.3530 tok synchronně, a proto lze ze znalosti statorového toku vypočítat na základě 3531 rovnic stroje úhel rotorového toku, tedy polohu hřídele. 3485 3532 Problém tohoto přístupu je především v citlivosti na šum a (především teplotní) 3486 3533 změny rezistance statoru. … … 3506 3553 Předchozí metody založené na otevřené smyčce jsou limitovány především přesností 3507 3554 , s jakou uvažované parametry v modelu odpovídají skutečným hodnotám stroje. 3508 Obzvláště při nízkých otáčkách sechyby parametrů mohou nepříznivě ovlivňovat3555 Obzvláště při nízkých otáčkách chyby parametrů mohou nepříznivě ovlivňovat 3509 3556 dynamiku systému. 3510 3557 Užitím pozorovatelů založených na uzavřené smyčce lze zvýšit robustnost … … 3560 3607 \end_inset 3561 3608 3562 a část 3609 a 3610 \begin_inset space ~ 3611 \end_inset 3612 3613 část 3563 3614 \begin_inset CommandInset ref 3564 3615 LatexCommand ref … … 3578 3629 veličin z jiné množiny vstupů. 3579 3630 Chyba mezi estimovanými veličinami jednotlivých modelů je pak úměrná úhlovému 3580 posunu mezi dvěma odhadovanými vektory magnetického toku a tedy i úhlu 3581 natočení stroje. 3631 posunu mezi dvěma odhadovanými vektory magnetického toku a 3632 \begin_inset space ~ 3633 \end_inset 3634 3635 tedy i úhlu natočení stroje. 3582 3636 Tato chyba je pak obvykle minimalizována PI regulátorem. 3583 3637 Příkladem je využití napěťového a proudového modelu k určení chyby magnetického … … 3735 3789 3736 3790 nedetekuje anizotropie v důsledku saturace případně anizotropie rotoru. 3737 Místo toho je založen ana neideálních vlastnostech (anizotropiích) samotných3791 Místo toho je založen na neideálních vlastnostech (anizotropiích) samotných 3738 3792 permanentních magnetů. 3739 Z tohoto důvodu ji lze využít v případech kdy ostatní metody selhávají,3740 napříkladz důvodu nepřítomnosti klasických anizotropií.3793 Z tohoto důvodu lze metodu využít v případech, kdy ostatní selhávají, například 3794 z důvodu nepřítomnosti klasických anizotropií. 3741 3795 Pro správnou funkčnost metody je však nutné užití velmi vysokých frekvencí 3742 3796 v řádu stovek … … 3779 3833 Je založena na měření proudové odezvy vyvolané přepínáním invertoru s pulzně-ší 3780 3834 řkovou modulací (PWM) a užitím těchto proudů k výpočtu polohy rotoru. 3781 Výhodou je jednoduchý výpočet a dále to, že není třeba rovnic pro motor 3782 a tedyje metoda necitlivá na změnu a nepřesné hodnoty parametrů.3835 Výhodou je jednoduchý výpočet a dále to, že není třeba rovnic pro motor, 3836 a proto je metoda necitlivá na změnu a nepřesné hodnoty parametrů. 3783 3837 Oproti tomu je však citlivá na chyby toku, které způsobují špatný odhad. 3784 3838 Další nevýhodou je rušení proudů v ustáleném stavu. … … 3925 3979 pří vyšších otáčkách dobře a pro nízké selhávají. 3926 3980 Je tedy nasnadě oba typy metod vhodným způsobem zkombinovat a získat tak 3927 způsob jak odhadovat stavové veličiny v celém rozsahu rychlostí stroje. 3928 Základní idea tedy je pří nízkých otáčkách využívat odhadů z injektáží 3929 a při zvýšení otáček injektáže vypnout, aby nezpůsobovali rušení a dále 3930 se řídit jen na základě odhadů ze zpětné elektromotorické síly. 3981 způsob, jak odhadovat stavové veličiny v celém rozsahu rychlostí stroje. 3982 Základní ideou tedy je při nízkých otáčkách využívat odhadů z injektáží 3983 a při zvýšení otáček injektáže vypnout, aby nezpůsobovaly rušení a 3984 \begin_inset space ~ 3985 \end_inset 3986 3987 dále se řídit jen na základě odhadů ze zpětné elektromotorické síly. 3931 3988 Tento postup je použit v 3932 3989 \begin_inset CommandInset citation … … 3961 4018 V nízkých otáčkách je pak doplňován injektáží, ta s rostoucími otáčkami 3962 4019 postupně vymizí. 3963 Obdobně v4020 Obdobně je v 3964 4021 \begin_inset CommandInset citation 3965 4022 LatexCommand cite … … 3968 4025 \end_inset 3969 4026 3970 jeužit estimátor založený na napěťovém modelu, v nízkých otáčkách je přidána4027 užit estimátor založený na napěťovém modelu, v nízkých otáčkách je přidána 3971 4028 vysokofrekvenční injektáž. 3972 4029 Amplituda injektáže s rostoucími otáčkami lineárně klesá a navíc je nad … … 4018 4075 náročnost způsobenou právě současným během více modelů. 4019 4076 Příkladem může být sekvenční metoda Monte Carlo označovaná také jako Particle 4020 Filter. 4021 4077 Filter 4022 4078 \begin_inset CommandInset citation 4023 4079 LatexCommand cite … … 4026 4082 \end_inset 4027 4083 4028 4084 . 4029 4085 \end_layout 4030 4086 4031 4087 \begin_layout Subsection 4032 Přiblížení metody vysokofrekvenční injektáží4088 Přiblížení metody vysokofrekvenčních injektáží 4033 4089 \begin_inset CommandInset label 4034 4090 LatexCommand label … … 4051 4107 4052 4108 . 4053 Popis je založen ona4109 Popis je založen na 4054 4110 \begin_inset CommandInset citation 4055 4111 LatexCommand cite … … 4072 4128 \end_inset 4073 4129 4074 jeinjektovaný harmonický signál4130 injektovaný harmonický signál 4075 4131 \begin_inset Formula 4076 4132 \[ … … 4124 4180 4125 4181 \begin_layout Enumerate 4126 otáčky jsou dostatečně nízké, aby byla zanedbatelná zpětná elektromotorická4127 síla a poklesy napětí v důsledku rezistance obvodu4182 otáčky jsou dostatečně nízké, aby zpětná elektromotorická síla a poklesy 4183 napětí v důsledku rezistance obvodu byly zanedbatelné 4128 4184 \end_layout 4129 4185 … … 4178 4234 4179 4235 \begin_layout Standard 4180 Nejdříve je injektov anývysokofrekvenční signál do estimované osy4236 Nejdříve je injektován vysokofrekvenční signál do estimované osy 4181 4237 \begin_inset Formula $d$ 4182 4238 \end_inset … … 4262 4318 \end_inset 4263 4319 4264 a proto provedeme transformaci (4320 , a proto provedeme transformaci ( 4265 4321 \begin_inset CommandInset ref 4266 4322 LatexCommand ref … … 4307 4363 \end_inset 4308 4364 4309 ) a vypočteme proudy 4365 ) a 4366 \begin_inset space ~ 4367 \end_inset 4368 4369 vypočteme proudy 4310 4370 \begin_inset Formula $i_{dq}$ 4311 4371 \end_inset … … 4342 4402 4343 4403 \begin_layout Standard 4344 Návrh systému předpokládá měření proudů ve statorových souřadnicích a tedy4345 jenutné provést transformaci (4404 Návrh systému předpokládá měření proudů ve statorových souřadnicích a je 4405 nutné provést transformaci ( 4346 4406 \begin_inset CommandInset ref 4347 4407 LatexCommand ref … … 4433 4493 4434 4494 \begin_layout Standard 4435 Izolovat přímo vysokofrekvenční signál však není snadné a proto se používá4495 Izolovat přímo vysokofrekvenční signál však není snadné, a proto se používá 4436 4496 následující postup: Proud v estimované ose 4437 4497 \begin_inset Formula $q$ … … 4571 4631 4572 4632 . 4573 Není však příliš vhodné mzískávat odhad4633 Není však příliš vhodné získávat odhad 4574 4634 \begin_inset Formula $\vartheta$ 4575 4635 \end_inset … … 4582 4642 \end_inset 4583 4643 4584 ) přímým výpočtem, protože takový tovýsledek by byl velmi nepřesný.4644 ) přímým výpočtem, protože takový výsledek by byl velmi nepřesný. 4585 4645 Je tomu tak proto, že samotná hodnota ( 4586 4646 \begin_inset CommandInset ref … … 4590 4650 \end_inset 4591 4651 4592 ) je relativně nepřesná v důsledku demodulace a dále může být značně zatížena 4593 šumem. 4652 ) je relativně nepřesná v důsledku demodulace a 4653 \begin_inset space ~ 4654 \end_inset 4655 4656 dále může být značně zatížena šumem. 4594 4657 Výhodnější proto je použít vhodný zpětnovazební regulátor, například PI, 4595 4658 a regulovat hodnotu ( … … 4605 4668 4606 4669 na nulu. 4607 Další možností jak zpřesnit výsledek získaný demodulací vysokofrekvenčního4608 signálu je užití Kalmanova filtru4670 Další možností, jak zpřesnit výsledek získaný demodulací vysokofrekvenčního 4671 signálu, je užití Kalmanova filtru 4609 4672 \begin_inset CommandInset citation 4610 4673 LatexCommand cite … … 4637 4700 \end_inset 4638 4701 4639 ) zřejměrovna nule.4702 ) rovna nule. 4640 4703 Dalším problémem je, že v ( 4641 4704 \begin_inset CommandInset ref … … 4653 4716 \end_inset 4654 4717 4655 a vztah je tedy nelineární.4718 , a vztah je tedy nelineární. 4656 4719 Budeme-li chtít využít lineární zpětnovazební regulátor pro regulaci 4657 4720 \begin_inset Formula $\theta$ … … 4772 4835 nebo volt/hertz řízení, protože regulovanou veličinou je právě poměr napětí 4773 4836 a frekvence. 4774 Snahou řízení je udržet poměr napětí a frekvence konstantní. 4837 Snahou řízení je udržet poměr napětí a 4838 \begin_inset space ~ 4839 \end_inset 4840 4841 frekvence konstantní. 4775 4842 Úhlová rychlost rotoru může být určena nepřímo výpočtem z frekvence napájecího 4776 4843 napětí. … … 4822 4889 Je řízen přímo moment stroje a základní princip je následující: Kruhová 4823 4890 trajektorie statorového toku se rozdělí na šest symetrických částí. 4824 Velikost ivektorů statorového toku a elektromagnetického momentu v souřadnicích4891 Velikost vektorů statorového toku a elektromagnetického momentu v souřadnicích 4825 4892 4826 4893 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ … … 4828 4895 4829 4896 je pak držena v předem stanovených mezích prostřednictvím vhodného spínání 4830 přímo jedné ze šesti kombinací na invertoru. 4831 4897 přímo jedné ze šesti kombinací na invertoru 4832 4898 \begin_inset CommandInset citation 4833 4899 LatexCommand cite 4834 key " shfpmsmct2007,vcmdtc2006"4835 4836 \end_inset 4837 4838 4839 \end_layout 4840 4841 \begin_layout Standard 4842 Touto metodou text již dále nezabývá a je zde uvedena jen pro úplnost.4900 key "vcmdtc2006,shfpmsmct2007" 4901 4902 \end_inset 4903 4904 . 4905 \end_layout 4906 4907 \begin_layout Standard 4908 Touto metodou se text již dále nezabývá a je zde uvedena jen pro úplnost. 4843 4909 \end_layout 4844 4910 … … 4922 4988 PI (proporcionálně integrační) regulátor je jednoduchý systém, který v sobě 4923 4989 kombinuje dvě základní části: Proporcionální část, což je ve své podstatě 4924 zesilovač a integrální část reprezentovanou integrátorem.4990 zesilovač, a integrální část reprezentovanou integrátorem. 4925 4991 V tomto systému se vyskytují dvě konstanty 4926 4992 \begin_inset Formula $K_{p}$ … … 5055 5121 \lang czech 5056 5122 přičemž zanedbáváme poslední člen se zátěžným momentem. 5057 Požadované hodnoty bychom chtěli dosáhnout v následujícím kroku a tedy5123 Požadované hodnoty bychom chtěli dosáhnout v následujícím kroku, tudíž 5058 5124 získáme rovnici 5059 5125 \begin_inset Formula … … 5085 5151 \end_inset 5086 5152 5087 a 5153 a 5154 \begin_inset space ~ 5155 \end_inset 5156 5157 5088 5158 \begin_inset Formula $i_{q}$ 5089 5159 \end_inset 5090 5160 5091 a jejich odchylky jsou regulovány na nulu. 5161 a 5162 \begin_inset space ~ 5163 \end_inset 5164 5165 jejich odchylky jsou regulovány na nulu. 5092 5166 Toto je provedeno pro každou složku zvlášť a výstupem jsou řídící napětí 5093 5167 v souřadnicích … … 5137 5211 5138 5212 , které byly získány v předchozím kroku. 5139 To vede na následující tvar5213 To vede k následujícímu tvaru 5140 5214 \begin_inset Formula 5141 5215 \begin{eqnarray*} … … 5163 5237 \end_inset 5164 5238 5165 Následně je ještě vhodné provést korekce v důsledku zanedbaných členů a5239 Následně je ještě vhodné provést korekce v důsledku zanedbaných členů, a 5166 5240 to ve tvaru 5167 5241 \begin_inset Formula … … 5202 5276 Velká pozornost je zde věnována pojmu duální řízení. 5203 5277 Tato koncepce zde bude jednak obecně popsána, ale budou uvedeny i konkrétní 5204 případy jak ji řešit.5278 případy, jak ji řešit. 5205 5279 Důraz přitom bude kladen především na jednoduché suboptimální algoritmy, 5206 5280 které jsou dostatečně jednoduché, aby byla, alespoň teoreticky, možná jejich … … 5209 5283 5210 5284 \begin_layout Standard 5211 Dále budou uvedeny aposteriorní Cramer-Raovy meze jako nástroj využiteln ému5285 Dále budou uvedeny aposteriorní Cramer-Raovy meze jako nástroj využitelný 5212 5286 k porovnání jednotlivých algoritmů, především z pohledu, jak dobře dokáží 5213 5287 zlepšit pozorovatelnost systému. … … 5245 5319 5246 5320 \begin_layout Subsubsection 5247 Říd icí strategie založené na otevřené smyčce5321 Řídící strategie založené na otevřené smyčce 5248 5322 \end_layout 5249 5323 … … 5327 5401 5328 5402 , není často v literatuře zdůrazňován a rozlišován rozdíl mezi strategií 5329 založené na uzavřené smyčce (closed-loop) a zpětnovazební strategií (feedback). 5403 založené na uzavřené smyčce (closed-loop) a 5404 \begin_inset space ~ 5405 \end_inset 5406 5407 zpětnovazební strategií (feedback). 5330 5408 Řídící strategie pracující v uzavřené smyčce uvažuje všechna budoucí pozorování 5331 5409 a tedy využívá znalosti, že smyčka zůstane uzavřena až do konce uvažovaného 5332 5410 časového horizontu. 5333 Tuto znalost se snaží zužitkovat ,především v tom smyslu, že současný řídící5411 Tuto znalost se snaží zužitkovat především v tom smyslu, že současný řídící 5334 5412 zásah může ovlivnit nejistotu týkající se budoucích stavů, to je také nazýváno 5335 5413 jako … … 5360 5438 například neznámými parametry, nepozorovatelnými stavovými veličinami nebo 5361 5439 samotnou strukturou systému. 5362 Snahou je tuto neurčitost snížit a poskytnout řízení srovnatelné kvality ,5440 Snahou je tuto neurčitost snížit a poskytnout řízení srovnatelné kvality 5363 5441 jako v případě stejného systému bez neurčitosti. 5364 5442 … … 5396 5474 Opatrná 5397 5475 \emph default 5398 část ,má za cíl pokud možno co nejlépe kontrolovat systém a snažit se dosáhnout5476 část má za cíl pokud možno co nejlépe kontrolovat systém a snažit se dosáhnout 5399 5477 optimální shody s požadavky. 5400 5478 Oproti tomu … … 5421 5499 5422 5500 \begin_layout Standard 5423 Nejdříve bude stručně popsána obecná úloha optimálního řízení a postup jak5424 nalézt její řešení.5501 Nejdříve bude stručně popsána obecná úloha optimálního řízení a postup, 5502 jak nalézt její řešení. 5425 5503 \end_layout 5426 5504 … … 5489 5567 \end_inset 5490 5568 5491 a 5569 a 5570 \begin_inset space ~ 5571 \end_inset 5572 5573 5492 5574 \begin_inset Formula $h_{t}$ 5493 5575 \end_inset … … 5541 5623 \end_inset 5542 5624 5543 jsou znám ekladné konvexní skalární funkce.5625 jsou známé kladné konvexní skalární funkce. 5544 5626 Střední hodnota 5545 5627 \begin_inset Formula $\mathrm{\mathbf{E}}$ 5546 5628 \end_inset 5547 5629 5548 je počítána vzhledem k všem náhodným veličinám (5630 je počítána vzhledem ke všem náhodným veličinám ( 5549 5631 \begin_inset Formula $x_{0}$ 5550 5632 \end_inset … … 5645 5727 5646 5728 totiž závisí na informačním vektoru, který zahrnuje všechny předchozí interakce 5647 se systémem (pozorování a řízení) a proto je funkcí obecně značně velkého5729 se systémem (pozorování a řízení), a proto je funkcí obecně značně velkého 5648 5730 počtu proměnných. 5649 5731 Tuto funkci je navíc třeba uchovávat mezi jednotlivými časovými kroky v 5650 její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu ve vybraném bodě .5732 její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu ve vybraném bodě 5651 5733 5652 5734 \begin_inset CommandInset citation … … 5656 5738 \end_inset 5657 5739 5658 5740 . 5659 5741 \end_layout 5660 5742 … … 5665 5747 \begin_layout Standard 5666 5748 Řešení úlohy optimálního řízení je známo jen v několika málo speciálních 5667 případech a jinak je třeba spoléhat na užití vhodných aproximací a suboptimální 5668 ch algoritmů. 5749 případech a 5750 \begin_inset space ~ 5751 \end_inset 5752 5753 jinak je třeba spoléhat na užití vhodných aproximací a suboptimálních algoritmů. 5669 5754 Přitom je však třeba zachovat některé důležité vlastnosti původního optimálního 5670 5755 postupu. … … 5681 5766 neurčitost tohoto stavu. 5682 5767 Dále postuloval dvě hlavní vlastnosti, které by optimální řízení, a tedy 5683 i jeho případná aproximace, měl o mít: 1) opatrně řídí systém, takaby splnil5684 referenční požadavky a2) budí (excituje) systém za účelem snížení jeho5685 neurčitost a zlepšení kvality řízení v budoucnu.5686 Důležité je tedy aktivní získávání informace a z tohoto důvodu se musí5768 i jeho případná aproximace, měly mít: 1) opatrně řídí systém tak, aby splnil 5769 referenční požadavky; 2) budí (excituje) systém za účelem snížení jeho 5770 neurčitosti a zlepšení kvality řízení v budoucnu. 5771 Důležité je tedy aktivní získávání informace, a z tohoto důvodu se musí 5687 5772 jednat o algoritmus založený na uzavřené smyčce (closed-loop). 5688 5773 \end_layout … … 5697 5782 5698 5783 , většina klasických metod pro řízení a estimaci obecně spadá do kategorie 5699 zpětnovazebních strategií (feedback) a tedytrpí nedostatky, které se snaží5784 zpětnovazebních strategií (feedback), tudíž trpí nedostatky, které se snaží 5700 5785 duální řízení odstranit. 5701 5786 Jedná se o oddělení řídící a estimační části, které následně pracují nezávisle, 5702 i když obecně tyto dvě části nezávislé nejsou a navzájem se ovlivňují. 5787 i když obecně tyto dvě části nezávislé nejsou a 5788 \begin_inset space ~ 5789 \end_inset 5790 5791 navzájem se ovlivňují. 5703 5792 5704 5793 \end_layout … … 5720 5809 hodnotě. 5721 5810 Duální řízení tedy na rozdíl od postupů založených na CE principu uvažuje 5722 kromě odhadu stavové veličiny i to, jak je tento odhad přesný a tomu také5811 kromě odhadu stavové veličiny i to, jak je tento odhad přesný, a tomu také 5723 5812 přizpůsobuje řídící zákroky. 5724 5813 … … 5726 5815 5727 5816 \begin_layout Standard 5728 Je-li použito pouze opatrné řízení pro stochastický systém us neurčitostí,5817 Je-li použito pouze opatrné řízení pro stochastický systém s neurčitostí, 5729 5818 lze jeho chování obvykle označit jako 5730 5819 \begin_inset Quotes gld … … 5737 5826 , tedy takové, aby nedošlo ke zvyšování dopadu neurčitostí na celkovou ztrátu. 5738 5827 Oproti tomu řízení využívající duálního efektu může být méně opatrné a 5739 přidat budící signál, aby snížilo neurčitost v budoucnu a tím celkově vylepšilo 5740 své výsledky. 5741 5828 přidat budící signál, aby snížilo neurčitost v budoucnu, a tím celkově 5829 vylepšilo své výsledky 5742 5830 \begin_inset CommandInset citation 5743 5831 LatexCommand cite … … 5746 5834 \end_inset 5747 5835 5748 5836 . 5749 5837 \end_layout 5750 5838 … … 5769 5857 Nutnost pracovat s celým vektorem, jehož velikost roste v čase, je však 5770 5858 značným problémem pro nalezení optimálního řízení takového systému. 5771 Snahou jak tento problém řešitje nalezení popisu označovaného jako5859 Snahou, jak tento problém řešit, je nalezení popisu označovaného jako 5772 5860 \emph on 5773 5861 dostatečná statistika … … 5793 5881 . 5794 5882 V případě, že je toto rozdělení normální, stačí k jeho popisu první dva 5795 momenty, tedy vektor střední hodnoty a kovarianční matice. 5796 5883 momenty, tedy vektor střední hodnoty a kovarianční matice 5797 5884 \begin_inset CommandInset citation 5798 5885 LatexCommand cite … … 5801 5888 \end_inset 5802 5889 5803 5890 . 5804 5891 \end_layout 5805 5892 … … 5813 5900 \end_inset 5814 5901 5815 : Jako výchozí zde slouží klasicky definovaný stav usystému5902 : Jako výchozí zde slouží klasicky definovaný stav systému 5816 5903 \begin_inset Formula $x_{t}$ 5817 5904 \end_inset … … 5870 5957 V tom případě je pak algoritmus EKF na systém použit dvakrát. 5871 5958 Poprvé formálně na původní stav a následně na hyperstav. 5872 Výhodou tohoto přístupu je, že kromě odhadu samotných stavových veličin ,5959 Výhodou tohoto přístupu je, že kromě odhadu samotných stavových veličin 5873 5960 jsou k dispozici i odhady jejich kovariancí a je možno s nimi pracovat 5874 5961 při návrhu řízení. 5875 Hlavními nevýhodami jsou růst velikost hyperstavu (obecně kvadraticky s5876 velikostí původního stavu) a dále komplikace při výpočtu derivací rovnic5962 Hlavními nevýhodami jsou růst velikosti hyperstavu (obecně kvadraticky 5963 s velikostí původního stavu) a dále komplikace při výpočtu derivací rovnic 5877 5964 EKF na stavu. 5878 5965 … … 5905 5992 5906 5993 \begin_layout Standard 5907 Je proto snahou oba přístupy vhodně kombinovat a využ it výhod obou za současného5994 Je proto snahou oba přístupy vhodně kombinovat a využít výhod obou za současného 5908 5995 potlačení jejich nedostatků. 5909 5996 Příkladem takového postupu je bikriteriální metoda, která bude podrobněji 5910 popsána dále. 5911 5997 popsána dále 5912 5998 \begin_inset CommandInset citation 5913 5999 LatexCommand cite … … 5916 6002 \end_inset 5917 6003 5918 6004 . 5919 6005 \end_layout 5920 6006 … … 6087 6173 \emph default 6088 6174 (open-loop feedback, OLF) také uvažuje systém bez zpětné vazby, ale jen 6089 pro budoucí chčasové kroky (6175 pro budoucí časové kroky ( 6090 6176 \begin_inset Formula $t+1$ 6091 6177 \end_inset … … 6126 6212 6127 6213 \begin_layout Itemize 6128 Pro srovnání zde bude uvedena i aproximace, která vede na již zmiňovaný6129 přístup 6214 Pro srovnání zde bude uvedena i aproximace, která vede k již zmiňovanému 6215 přístupu 6130 6216 \emph on 6131 6217 Certainty Equivalence … … 6269 6355 \begin_layout Standard 6270 6356 V základním návrhu je přidáván vysokofrekvenční signál stále, bez ohledu 6271 na okolnosti a tedy tento návrh se příliš nesnaží o nalezení kompromisu 6272 mezi opatrným řízením a buzením. 6357 na okolnosti, tudíž se tento návrh příliš nesnaží o nalezení kompromisu 6358 mezi opatrným řízením a 6359 \begin_inset space ~ 6360 \end_inset 6361 6362 buzením. 6273 6363 Velkou výhodou ale je, že to příliš nevadí, obzvláště při nízkých otáčkách, 6274 6364 protože vysokofrekvenční signál má minimální vliv na samotný chod stroje. … … 6282 6372 dvěma modely, s injektáží a bez ní. 6283 6373 Jeden je určen pro dobrou estimaci a druhý pro nízké ztráty při řízení. 6284 To vede k velkému zlepšení, protože přídavný signál je injektován ,jen,6374 To vede k velkému zlepšení, protože přídavný signál je injektován jen, 6285 6375 když je opravdu potřeba. 6286 6376 \end_layout … … 6289 6379 Hlavním problémem injektáží z hlediska duálního řízení je, že se jedná o 6290 6380 přístup pouze pro jeden konkrétní případ, který byl navržen s využitím 6291 konkrétních vlastností PMSM a pro předem určený účel. 6381 konkrétních vlastností PMSM a 6382 \begin_inset space ~ 6383 \end_inset 6384 6385 pro předem určený účel. 6292 6386 Injektovaný vysokofrekvenční signál je užívaný z důvodu menšího vlivu na 6293 6387 chod samotného stroje. … … 6302 6396 Dalším zásadním problémem je, že injektáže fungují pouze na motory s anizotropie 6303 6397 mi nějakého typu a jejich aplikace na SMPMSM je tedy značně omezena. 6304 Jedná se tedy sice o funkční metodu, kterou však lze aplikovat pouze na6305 podskupinuvšech dostupných strojů.6306 \end_layout 6307 6308 \begin_layout Standard 6309 Je tedy na místě položit otázku, jestli takový topřídavný signál může být6398 Jedná se sice o funkční metodu, kterou však lze aplikovat pouze na podskupinu 6399 všech dostupných strojů. 6400 \end_layout 6401 6402 \begin_layout Standard 6403 Je tedy na místě položit otázku, jestli takový přídavný signál může být 6310 6404 optimálním buzením a nebo mu být alespoň v nějakém smyslu blízko. 6311 6405 Odpovědět samozřejmě není snadné z důvodu praktické neřešitelnosti problému … … 6351 6445 6352 6446 . 6353 Tedy reprezentujeminimální chybu, které se odhadovací algoritmus v uvažovaném6447 Reprezentuje tedy minimální chybu, které se odhadovací algoritmus v uvažovaném 6354 6448 případě dopustí. 6355 PCRB lze tedyvyužít ke srovnání jednotlivých uvažovaných duálních algoritmů6449 PCRB lze proto využít ke srovnání jednotlivých uvažovaných duálních algoritmů 6356 6450 v tom smyslu, že je možné vyhodnocovat, jak každý z nich dokáže zlepšit 6357 6451 odhad stavových veličin a zvýšit pozorovatelnost v kritických režimech. … … 6372 6466 6373 6467 \begin_layout Subsubsection 6374 Definice 6468 Definice PCRB 6375 6469 \end_layout 6376 6470 … … 6667 6761 optimálního pozorovatele a optimální regulátor při současném zachování 6668 6762 optimality celého návrhu. 6669 Optimálním pozorovatelem pro tento případ je Kalmanův filtr a optimální 6670 řešení problému řízení je LQ regulátor. 6671 6763 Optimálním pozorovatelem pro tento případ je Kalmanův filtr a 6764 \begin_inset space ~ 6765 \end_inset 6766 6767 optimální řešení problému řízení je LQ regulátor 6672 6768 \begin_inset CommandInset citation 6673 6769 LatexCommand cite … … 6676 6772 \end_inset 6677 6773 6678 6774 . 6679 6775 \end_layout 6680 6776 … … 6684 6780 linearizaci nelineárního systému. 6685 6781 Pro nelineární systém ale obecně neplatí separační princip a zobecněné 6686 LQG nebude optimální a bude se jednat o CE přístup v důsledku oddělení6687 estimační a řídící části.6782 LQG nebude optimální. 6783 Bude se jednat o CE přístup v důsledku oddělení estimační a řídící části. 6688 6784 \end_layout 6689 6785 … … 6763 6859 \end_inset 6764 6860 6765 vektor pozorování (měření) a vektory 6861 vektor pozorování (měření) a 6862 \begin_inset space ~ 6863 \end_inset 6864 6865 vektory 6766 6866 \begin_inset Formula $v_{t}$ 6767 6867 \end_inset … … 6834 6934 6835 6935 \begin_layout Subsubsection 6836 Algoritmus 6936 Algoritmus EKF 6837 6937 \end_layout 6838 6938 … … 6905 7005 Lineárně kvadratický regulátor (Linear-Quadratic, LQ) je primárně navržen 6906 7006 pro řízení lineárních systémů s kvadratickou ztrátovou funkcí. 6907 Dále je třeba zmínit, že existuje celá řada různých modifikací a vylepšení 6908 základního algoritmu, například pro nelineární systémy nebo lepší numerické 6909 vlastnosti. 7007 Je třeba zmínit, že existuje celá řada různých modifikací a vylepšení základníh 7008 o algoritmu, například pro nelineární systémy nebo lepší numerické vlastnosti. 6910 7009 Základní formulace podle 6911 7010 \begin_inset CommandInset citation … … 7072 7171 \end_inset 7073 7172 7074 ) však není příliš vhodný mz numerických důvodů7173 ) však není příliš vhodný z numerických důvodů 7075 7174 \begin_inset CommandInset citation 7076 7175 LatexCommand cite … … 7090 7189 . 7091 7190 Tento algoritmus má lepší numerické vlastnosti, umožňuje snadnější výpočet 7092 maticové inverze ( invertována pouze trojúhelníková matice) a lze pomocí7191 maticové inverze (je invertována pouze trojúhelníková matice) a lze pomocí 7093 7192 něj implementovat i složitější kvadratickou ztrátovou funkci (nejen dva 7094 7193 členy pro penalizaci stavu a vstupů). … … 7109 7208 7110 7209 je vhodná maticová odmocnina. 7111 Vzhledem k požadavkům po sitivní (semi)definitnosti na matice7210 Vzhledem k požadavkům pozitivní (semi)definitnosti na matice 7112 7211 \begin_inset Formula $Q_{t}$ 7113 7212 \end_inset … … 7135 7234 7136 7235 reprezentuje ztrátu v následujících časových krocích až do konce časového 7137 horizontu, jedná se o rekurzivní součet pozitivních ztrát a tedy maticová7138 odmocninamá opět smysl.7236 horizontu, jedná se o rekurzivní součet pozitivních ztrát a maticová odmocnina 7237 má opět smysl. 7139 7238 Do tohoto kvadratického výrazu je možno dosadit model vývoje pro 7140 7239 \begin_inset Formula $x_{t+1}=A_{t}x_{t}+B_{t}u_{t}$ … … 7242 7341 \end_inset 7243 7342 7244 , zřejměminimalizujeme volbou7343 , minimalizujeme volbou 7245 7344 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7246 7345 \end_inset … … 7250 7349 \end_inset 7251 7350 7252 a tedy volíme7351 , a tedy volíme 7253 7352 \begin_inset Formula 7254 7353 \[ … … 7284 7383 Následovat bude popis algoritmu využívajícího hyperstav, který vychází 7285 7384 právě z EKF a LQ regulátoru. 7286 Na závěr této kapitoly bud e ještě popsány vybrané verze bikriteriální metody7287 a návrh založený na využití injektáží.7385 Na závěr této kapitoly budou ještě popsány vybrané verze bikriteriální 7386 metody a návrh založený na využití injektáží. 7288 7387 \end_layout 7289 7388 … … 7300 7399 7301 7400 \begin_layout Standard 7302 Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, jakou se vybranými algoritmy7401 Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, kterou se vybranými algoritmy 7303 7402 pokusíme řešit. 7304 7403 Této specifikace se dále v textu budeme držet, aby byly zajištěny v jistém … … 7334 7433 \end_inset 7335 7434 7336 předpokládáme známé před vstupem do řídící elektroniky, skutečná napětí7435 předpokládáme před vstupem do řídící elektroniky známé, skutečná napětí 7337 7436 měřena nejsou. 7338 7437 … … 7350 7449 7351 7450 \begin_layout Standard 7352 V textu uvažujeme výhradně řízení otáček a referenční signál je tedy předpokládá7353 nv podobě požadované hodnoty otáček7451 V textu uvažujeme výhradně řízení otáček, referenční signál je tedy předpokládán 7452 v podobě požadované hodnoty otáček 7354 7453 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 7355 7454 \end_inset … … 7364 7463 7365 7464 \begin_layout Standard 7366 Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže je zátěžný7465 Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže, je zátěžný 7367 7466 moment 7368 7467 \begin_inset Formula $T_{L}$ … … 7405 7504 \begin_layout Standard 7406 7505 V této práci byl jako pozorovatel používán rozšířený Kalmanův filtr. 7407 Budeme-li vycházet z popisu PMSM pomocí rovnic (7506 Budeme-li vycházet z popisu PMSM pomocí rovnic pro stejné ( 7408 7507 \begin_inset CommandInset ref 7409 7508 LatexCommand ref … … 7412 7511 \end_inset 7413 7512 7414 ) pro stejné nebo(7513 ) nebo pro různé ( 7415 7514 \begin_inset CommandInset ref 7416 7515 LatexCommand ref … … 7419 7518 \end_inset 7420 7519 7421 ) pro různé indukčnosti, nabízí se více možností za jakých podmínek algoritmus7422 EKFpoužít.7520 ) indukčnosti, nabízí se více možností, za jakých podmínek algoritmus EKF 7521 použít. 7423 7522 Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo z nich. 7424 7523 … … 7455 7554 \end_inset 7456 7555 7457 vůbec nevystupuje a tedy ji z nich nelze rozumně určit.7556 vůbec nevystupuje, a tedy ji z nich nelze rozumně určit. 7458 7557 Jistou možností, kdy by mělo smysl uvažovat EKF v souřadné soustavě 7459 7558 \begin_inset Formula $d-q$ … … 7499 7598 \end_inset 7500 7599 7501 nebo je lze nalézt experimentálně.7600 , nebo je lze nalézt experimentálně. 7502 7601 V této práci posloužily jako výchozí hodnoty stanovené ve zmiňovaném zdroji 7503 7602 … … 7599 7698 \end_inset 7600 7699 7601 je pouze identitou na první dvou složkách argumentu.7700 je pouze identitou na prvních dvou složkách argumentu. 7602 7701 Vektory 7603 7702 \begin_inset Formula $w_{t}$ … … 7613 7712 \end_inset 7614 7713 7615 a 7714 a 7715 \begin_inset space ~ 7716 \end_inset 7717 7718 7616 7719 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7617 7720 \end_inset … … 7699 7802 \end_inset 7700 7803 7701 a tedyje invertována matice o rozměru7804 a je invertována matice o rozměru 7702 7805 \begin_inset Formula $4\times4$ 7703 7806 \end_inset … … 7707 7810 \end_inset 7708 7811 7709 a inverze matice 7812 a 7813 \begin_inset space ~ 7814 \end_inset 7815 7816 inverze matice 7710 7817 \begin_inset Formula $2\times2$ 7711 7818 \end_inset … … 7810 7917 7811 7918 je postup zcela analogický, jen výchozí rovnice jsou jiné. 7812 V praxi jsou však rovnice poměrně složité a proto nejsou uvedeny přímo7919 V praxi jsou však rovnice poměrně složité, a proto nejsou uvedeny přímo 7813 7920 zde v textu, lze je však nalézt v příloze. 7814 7921 Matice pro redukovaný model při uvažování různých indukčností jsou pak … … 7826 7933 \begin_layout Standard 7827 7934 Obecně byly použity čtyři typy modelů v souřadném systému 7828 \begin_inset Formula $\alpha \beta$7935 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 7829 7936 \end_inset 7830 7937 7831 7938 . 7832 7939 Souřadný systém 7833 \begin_inset Formula $d q$7940 \begin_inset Formula $d-q$ 7834 7941 \end_inset 7835 7942 … … 7837 7944 lze jednak usuzovat na základě tvaru rovnic, ale tento fakt byl ověřen 7838 7945 i experimentálně. 7839 Jednotlivé modely se liší tím, jestlije uvažován7946 Jednotlivé modely se liší tím, zda je uvažován 7840 7947 \emph on 7841 7948 plný … … 7845 7952 redukovaný 7846 7953 \emph default 7847 stav systému. 7848 Dále pak jestli byl uvažován model motoru se 7954 stav systému a dále zda je uvažován model motoru se 7849 7955 \emph on 7850 7956 stejnými … … 7911 8017 \end_inset 7912 8018 7913 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabýv athodnot7914 z celé reálné osy a následně může PCRB dosáhnout velmi vysokých hodnot.7915 Tytohodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože8019 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabývá hodnot 8020 z celé reálné osy a následně může být PCRB velmi vysoká. 8021 Vysoké hodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože 7916 8022 nejhorší případ (ve smyslu největší neznalosti parametru 7917 8023 \begin_inset Formula $\vartheta$ … … 7948 8054 \end_inset 7949 8055 7950 uvažovat a vyšší hodnoty je buď možno oříznout pevnou mezí nebo pomocí8056 uvažovat a vyšší hodnoty je buď možno oříznout pevnou mezí, nebo pomocí 7951 8057 výpočtu oříznutého normálního rozdělení, který bude užit dále. 7952 Srovnání obou možností je zachyceno na grafech Obrázek8058 Srovnání obou možností je zachyceno na grafech obrázek 7953 8059 \begin_inset CommandInset ref 7954 8060 LatexCommand ref … … 8069 8175 \begin_layout Standard 8070 8176 Postup s oříznutím normálního rozdělení je samozřejmě velmi zjednodušený. 8071 Správný postup by vyžadoval odvo dit vztahypro skutečnou, tedy negaussovskou,8177 Správný postup by vyžadoval odvození vztahů pro skutečnou, tedy negaussovskou, 8072 8178 hustotu úhlu natočení. 8073 8179 To je však poměrně náročná úloha, především z důvodu, že skutečná hustota … … 8076 8182 \end_layout 8077 8183 8078 \begin_layout Paragraph*8184 \begin_layout Subsubsection 8079 8185 Oříznuté normální rozdělení 8080 8186 \end_layout … … 8088 8194 \end_inset 8089 8195 8090 : 8091 \end_layout 8092 8093 \begin_layout Standard 8094 Oříznuté normální rozdělení pro skalární náhodnou veličinu 8196 : Oříznuté normální rozdělení pro skalární náhodnou veličinu 8095 8197 \begin_inset Formula $x$ 8096 8198 \end_inset … … 8153 8255 8154 8256 . 8155 Zřejmě tedy8257 Následně 8156 8258 \begin_inset Formula $\alpha^{2}=\beta^{2}$ 8157 8259 \end_inset … … 8170 8272 \end_inset 8171 8273 8172 a 8274 a 8275 \begin_inset space ~ 8276 \end_inset 8277 8278 8173 8279 \begin_inset Formula $\mathrm{Var}(x)=\hat{x^{2}}-\hat{x}^{2}=\hat{x^{2}}$ 8174 8280 \end_inset … … 8221 8327 \end_inset 8222 8328 8223 ), kterým PMSM není a je tedy nutné provést linearizaci.8329 ), kterým PMSM není, a je tedy nutné provést linearizaci. 8224 8330 Nelze ale přímo použít matice derivací odvozené v předchozí části 8225 8331 \begin_inset CommandInset ref … … 8267 8373 \end_inset 8268 8374 8269 a tedy 8375 , následně 8270 8376 \begin_inset Formula 8271 8377 \[ … … 8283 8389 \end_inset 8284 8390 8285 ) a předchozí rovnice tedynení homogenní, jak bychom potřebovali jako výsledek8391 ) a předchozí rovnice není homogenní, jak bychom potřebovali jako výsledek 8286 8392 linearizace pro rovnici ( 8287 8393 \begin_inset CommandInset ref … … 8292 8398 8293 8399 ). 8294 Proto tedyzvětšíme velikost matice8400 Proto zvětšíme velikost matice 8295 8401 \begin_inset Formula $A$ 8296 8402 \end_inset … … 8358 8464 jej získat znovu. 8359 8465 To může být výpočetně velmi náročné, zejména pro dlouhé časové horizonty. 8360 Jedním ze způsobů jak tento problém vyřešitje aplikace takzvaného8466 Jedním ze způsobů, jak tento problém vyřešit, je aplikace takzvaného 8361 8467 \begin_inset Quotes gld 8362 8468 \end_inset … … 8369 8475 Tento koncept spočívá v tom, že místo výpočtu rovnic v čase zpět na celém 8370 8476 horizontu je počítáme pouze na horizontu kratším, který se však v čase 8371 posunuje (klouže), takaby začínal vždy v čase aktuálním.8477 posunuje (klouže), aby začínal vždy v čase aktuálním. 8372 8478 V termínech ztrátové funkce lze princip ubíhajícího horizontu vyjádřit 8373 8479 tak, že zanedbáváme ztrátu mezi koncem kratšího horizontu a koncem původního … … 8424 8530 \end_inset 8425 8531 8426 ) však vede nařízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající8532 ) však vede k řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající 8427 8533 \begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 8428 8534 \end_inset 8429 8535 8430 , pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 8431 a zavést substituci 8536 . 8537 Pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 8538 a 8539 \begin_inset space ~ 8540 \end_inset 8541 8542 zavést substituci 8432 8543 \begin_inset Formula 8433 8544 \begin{equation} … … 8477 8588 \end_inset 8478 8589 8479 ,a ve tvaru8590 a ve tvaru 8480 8591 \begin_inset Formula 8481 8592 \begin{equation} … … 8546 8657 . 8547 8658 Požadavek založený na absolutní hodnotě nelze přímo zapsat jako kvadratickou 8548 funkci a proto je třeba vhodně zvolit matici 8659 funkci. 8660 Proto je třeba vhodně zvolit matici 8549 8661 \begin_inset Formula $R_{t}$ 8550 8662 \end_inset … … 8557 8669 \end_inset 8558 8670 8559 ) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení8671 ), aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení 8560 8672 \begin_inset Formula $u_{t}$ 8561 8673 \end_inset 8562 8674 8563 a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty8675 , a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty 8564 8676 \begin_inset Formula $U_{max}$ 8565 8677 \end_inset … … 8590 8702 \end_inset 8591 8703 8592 což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak učinit 8593 přidáním dalšího členu do ztrátové funkce.8594 Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru8704 , což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak 8705 učinit přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 8706 Tento člen budeme volit opět kvadratický, a to ve tvaru 8595 8707 \begin_inset Formula 8596 8708 \[ … … 8604 8716 \end_inset 8605 8717 8606 bude podobně jako matice8718 bude, podobně jako matice 8607 8719 \begin_inset Formula $R_{t}$ 8608 8720 \end_inset … … 8660 8772 \end_inset 8661 8773 8662 To následně vede narovnici8774 To následně vede k rovnici 8663 8775 \begin_inset CommandInset ref 8664 8776 LatexCommand ref … … 8728 8840 8729 8841 \begin_layout Standard 8730 Uvažovaná ztrátovou funkcí penalizující obecně i přírůstky řízení je ve 8731 tvaru 8842 Uvažovaná ztrátová funkce penalizující obecně i přírůstky řízení je ve tvaru 8732 8843 \begin_inset Formula 8733 8844 \begin{equation} … … 8759 8870 8760 8871 jsou zřejmě kvalitativně ekvivalentní a není důvod některou z nich upřednostňov 8761 at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci , řízenípřípadně8762 jeho přírůstků ,v těchto osách.8872 at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci (řízení, případně 8873 jeho přírůstků) v těchto osách. 8763 8874 Totéž ovšem nelze tvrdit o souřadných osách 8764 8875 \begin_inset Formula $d-q$ … … 8773 8884 \end_inset 8774 8885 8775 ) případně (8886 ), případně ( 8776 8887 \begin_inset CommandInset ref 8777 8888 LatexCommand ref … … 8780 8891 \end_inset 8781 8892 8782 ) zřejměplyne, že na otáčení stroje má vliv především8893 ) plyne, že na otáčení stroje má vliv především 8783 8894 \begin_inset Formula $q$ 8784 8895 \end_inset 8785 8896 8786 složka proudů a tedy potažmo i napětí.8787 Může se tedy zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů v8788 osách8897 složka proudů, a tedy potažmo i napětí. 8898 Může se proto zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů 8899 v osách 8789 8900 \begin_inset Formula $d-q$ 8790 8901 \end_inset … … 8999 9110 9000 9111 . 9001 V důsledku této substituce 9112 V důsledku této substituce ( 9002 9113 \begin_inset CommandInset ref 9003 9114 LatexCommand ref … … 9006 9117 \end_inset 9007 9118 9008 se rovnice (9119 ) se rovnice ( 9009 9120 \begin_inset CommandInset ref 9010 9121 LatexCommand ref … … 9152 9263 9153 9264 , která je nyní závislá na čase. 9154 Tuto matici lze opětnalézt v příloze.9265 Tuto matici lze rovněž nalézt v příloze. 9155 9266 \end_layout 9156 9267 … … 9180 9291 9181 9292 . 9182 Řízení je však redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci popisující9183 vývoj systému explicitně nevystupuje řízení9293 Řízení je však pro redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci 9294 popisující vývoj systému explicitně nevystupuje řízení 9184 9295 \begin_inset Formula $u_{t}$ 9185 9296 \end_inset … … 9188 9299 Je tedy třeba vhodným způsobem tento problém vyřešit. 9189 9300 Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátorů. 9190 V prvním kroku považovat za řízení proudy9301 V prvním kroku budeme považovat za řízení proudy 9191 9302 \begin_inset Formula $i_{\alpha,\beta}$ 9192 9303 \end_inset 9193 9304 9194 , a tedytento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy9305 , tudíž tento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy 9195 9306 \begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 9196 9307 \end_inset 9197 9308 9198 9309 . 9199 Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních hodnot 9200 proudů 9310 Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a 9311 \begin_inset space ~ 9312 \end_inset 9313 9314 referenčních hodnot proudů 9201 9315 \begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 9202 9316 \end_inset … … 9225 9339 \end_inset 9226 9340 9227 , je třeba zvolit trochu odlišný přístup,než pro plný model.9341 a je třeba zvolit trochu odlišný přístup než pro plný model. 9228 9342 Řízení budeme navrhovat ve dvou krocích. 9229 9343 V prvním kroku budeme předpokládat, že vstupem jsou proudy … … 9437 9551 \end_inset 9438 9552 9439 , když navrhujeme řízení v soustavě 9553 . 9554 Když navrhujeme řízení v soustavě 9440 9555 \begin_inset Formula $d-q$ 9441 9556 \end_inset 9442 9557 9443 je třeba provést transformaci (9558 , je třeba provést transformaci ( 9444 9559 \begin_inset CommandInset ref 9445 9560 LatexCommand ref … … 9455 9570 \end_inset 9456 9571 9457 ) zpět a obě závisí právě na úhlu natočení 9572 ) zpět. 9573 Obě tyto transformace závisí právě na úhlu natočení 9458 9574 \begin_inset Formula $\vartheta$ 9459 9575 \end_inset … … 9578 9694 , hlavní myšlenka využití hyperstavu spočívá v aplikaci EKF v jistém smyslu 9579 9695 dvakrát. 9580 To umožňuje získat kromě odhadu samotného stavu i odhad jeho kovarianční 9581 matice. 9696 To umožňuje získat kromě odhadu samotného stavu i 9697 \begin_inset space ~ 9698 \end_inset 9699 9700 odhad jeho kovarianční matice. 9582 9701 Proč je právě znalost kovarianční matice pro konkrétní uvažovaný systém 9583 PMSM výhodná bude nejdříve ukázáno pomocí Bellmanovy funkce.9702 PMSM výhodná, bude nejdříve ukázáno pomocí Bellmanovy funkce. 9584 9703 Pak již bude následovat odvození samotného algoritmu založeného na hyperstavu. 9585 9704 \end_layout … … 9607 9726 ). 9608 9727 Klasickým postupem pro nalezení optimálního řešení této úlohy je užití 9609 Bellmanovy funkce a algoritmu dynamického programování jak bylo popsáno9728 Bellmanovy funkce a algoritmu dynamického programování, jak bylo popsáno 9610 9729 v odstavci 9611 9730 \begin_inset CommandInset ref … … 9665 9784 9666 9785 \begin_layout Standard 9667 Uvažovan ou kvadratickou ztrátuza jeden časový krok9786 Uvažovaná kvadratická ztráta za jeden časový krok 9668 9787 \begin_inset Formula 9669 9788 \[ … … 9673 9792 \end_inset 9674 9793 9675 př íkonkrétní volbě matice9794 při konkrétní volbě matice 9676 9795 \begin_inset Formula $Q$ 9677 9796 \end_inset … … 9727 9846 \end_inset 9728 9847 9729 a dále jsme využili vztahu 9848 . 9849 Dále jsme využili vztahu 9730 9850 \begin_inset Formula $\mathrm{Var}\left(x\right)=\mathrm{\mathbf{E}}\left\{ x^{2}\right\} -\left(\mathrm{\mathbf{E}}\left\{ x\right\} \right)^{2}$ 9731 9851 \end_inset … … 9735 9855 \end_inset 9736 9856 9737 je známý parametr a tedy je pro výpočet střední hodnoty konstantou.9857 je známý parametr, a tedy je pro výpočet střední hodnoty konstantou. 9738 9858 Následně můžeme ve výpočtu Bellmanovy funkce 9739 9859 \begin_inset Formula $V$ … … 9776 9896 9777 9897 . 9778 Jedná se o analogii s LQG popsaným v předchozích částech ,s tím rozdílem,9898 Jedná se o analogii s LQG popsaným v předchozích částech s tím rozdílem, 9779 9899 že místo stavu je aplikován právě na hyperstav. 9780 Protože tímto přístupem již značně narůstá dimen sionalita úlohy je z výpočetníc9781 h důvodů výhodnější užití redukovaného modelu,i přes komplikace, které9900 Protože tímto přístupem již značně narůstá dimenzionalita úlohy, je z výpočetní 9901 ch důvodů výhodnější užití redukovaného modelu i přes komplikace, které 9782 9902 způsobuje při řízení. 9783 9903 \end_layout … … 9797 9917 \end_inset 9798 9918 9799 i odhad jeho kovariance v podobě matice9919 , i odhad jeho kovariance v podobě matice 9800 9920 \begin_inset Formula 9801 9921 \[ … … 9822 9942 \end_inset 9823 9943 9824 ) představují předpis její výpočet.9944 ) představují předpis pro její výpočet. 9825 9945 Z důvodu jednoduššího zápisu budou vynechány časové indexy 9826 9946 \begin_inset Formula $t$ 9827 9947 \end_inset 9828 9948 9829 a místo nic je užit horní index9949 a místo nich je užit horní index 9830 9950 \begin_inset Formula $+$ 9831 9951 \end_inset … … 9881 10001 \end_inset 9882 10002 9883 ,podobně jako pro EKF a LQ regulátor pro redukovaný model jak bylo popsáno10003 podobně jako pro EKF a LQ regulátor pro redukovaný model jak bylo popsáno 9884 10004 v předchozích částech 9885 10005 \begin_inset CommandInset ref … … 9889 10009 \end_inset 9890 10010 9891 a 10011 a 10012 \begin_inset space ~ 10013 \end_inset 10014 10015 9892 10016 \begin_inset CommandInset ref 9893 10017 LatexCommand ref … … 9913 10037 9914 10038 . 9915 Jedním ze způsobů jak je to možné provéstje derivovat každou z rovnic10039 Jedním ze způsobů, jak je to možné provést, je derivovat každou z rovnic 9916 10040 ( 9917 10041 \begin_inset CommandInset ref … … 10030 10154 \end_inset 10031 10155 10032 ) jsou z této matice vybrány 3 z jejích 4 prvků tvořící horní nebo dolní10033 trojúhelník a zapsány ve smyslu tvorby vektoru hyperstavu do sloupce.10156 ) jsou z této matice vybrány 3 z jejích 4 prvků tvořících horní nebo dolní 10157 trojúhelník a jsou zapsány ve smyslu tvorby vektoru hyperstavu do sloupce. 10034 10158 Tedy matice 10035 10159 \begin_inset Formula … … 10071 10195 pouze doplněnou nulami na vhodný rozměr. 10072 10196 Pro lineárně kvadratický regulátor platí opět totéž, co pro jednoduchý 10073 (tedy bez hyperstavu) a matici10197 (tedy bez hyperstavu): Matici 10074 10198 \begin_inset Formula $A_{hyp}$ 10075 10199 \end_inset 10076 10200 10077 je třeba rozšířit zahrnutím konstantních členů , dále je třeba ošetřit substituc10078 í řízení (10201 je třeba rozšířit zahrnutím konstantních členů. 10202 Dále je třeba ošetřit substitucí řízení ( 10079 10203 \begin_inset CommandInset ref 10080 10204 LatexCommand ref … … 10096 10220 \end_inset 10097 10221 10098 prováděno numericky , tedykonstantní člen10222 prováděno numericky a konstantní člen 10099 10223 \begin_inset Formula $\gamma=f\left(\xi_{0}\right)-A_{hyp}\xi_{0}$ 10100 10224 \end_inset … … 10105 10229 10106 10230 . 10107 Protože uvažujeme redukovaný model je třeba dále užít zřetězení dvou LQ10231 Protože uvažujeme redukovaný model, je třeba dále užít zřetězení dvou LQ 10108 10232 regulátorů, podobně jako v případě bez hyperstavu v odstavci 10109 10233 \begin_inset CommandInset ref … … 10123 10247 \end_inset 10124 10248 10125 původního stavu a tedy je možno zahrnout do kritéria například penalizaci10249 původního stavu, a tedy je možno zahrnout do kritéria například penalizaci 10126 10250 10127 10251 \begin_inset Formula $P_{\omega}$ … … 10314 10438 opatrného řízení 10315 10439 \emph default 10316 , které se pod tímto pojmem obvykle rozumí není v případě zde uvažovaného10440 , které se pod tímto pojmem obvykle rozumí, není v případě zde uvažovaného 10317 10441 systému snadné. 10318 10442 Proto místo něj využijeme některé standardní řízení, například vektorové … … 10323 10447 10324 10448 \begin_layout Standard 10325 Nyní kolem takto nalezeného řízení ,označme10449 Nyní kolem takto nalezeného řízení (označme 10326 10450 \begin_inset Formula $\tilde{u}$ 10327 10451 \end_inset 10328 10452 10329 ,stanovíme okolí, ve kterém se budeme snažit minimalizovat ztrátu pro optimální10453 ) stanovíme okolí, ve kterém se budeme snažit minimalizovat ztrátu pro optimální 10330 10454 buzení. 10331 10455 Okolí uvažujeme jako dvourozměrný interval popsaný parametrem … … 10348 10472 \begin_layout Standard 10349 10473 Velikost zpětné elektromotorické síly, na základě které jsou odhadovány 10350 mechanické veličiny, je přímo úměrná otáčkám a tedy čím jsou vyšší otáčky,10474 mechanické veličiny, je přímo úměrná otáčkám, a tedy čím jsou vyšší otáčky, 10351 10475 tím získáváme lepší odhad těchto veličin. 10352 Můžeme tedyuvažovat, že optimální buzení pro PMSM je takové, které se10476 Můžeme proto uvažovat, že optimální buzení pro PMSM je takové, které se 10353 10477 snaží maximalizovat otáčky 10354 10478 \begin_inset Formula $\omega$ … … 10457 10581 \end_inset 10458 10582 10459 ) přepsat vzhledem k rovnic e(10583 ) přepsat vzhledem k rovnici ( 10460 10584 \begin_inset CommandInset ref 10461 10585 LatexCommand ref … … 10560 10684 \end_inset 10561 10685 10562 , které není znám e apředchozím výpočtu je předpokládáno, že10686 , které není známé a v předchozím výpočtu je předpokládáno, že 10563 10687 \begin_inset Formula $u_{q,t+1}=0$ 10564 10688 \end_inset … … 10673 10797 10674 10798 \begin_layout Standard 10675 Další verze bikriteriální metody, která bude dále experimentálně zkoumána 10799 Další verze bikriteriální metody, která bude dále experimentálně zkoumána, 10676 10800 je přidání konstantního signálu do osy 10677 10801 \begin_inset Formula $d$ … … 10709 10833 \end_inset 10710 10834 10711 vyhodnocen jako význam ějsí.10712 Dále při analyzování chování bikriteriální metody založené na výpočtu více10713 EKF byloshledáno, že nejvýznamnější vliv na varianci mechanických veličin10835 vyhodnocen jako významnější. 10836 Dále bylo při analyzování chování bikriteriální metody založené na výpočtu 10837 více EKF shledáno, že nejvýznamnější vliv na varianci mechanických veličin 10714 10838 má pravý horní prvek matice 10715 10839 \begin_inset Formula $A_{t}$ … … 10772 10896 vysokofrekvenční injektáže. 10773 10897 Základní myšlenka je následující: Protože se pomocí techniky injektáží 10774 senepodařilo získat dostatečně kvalitní odhad polohy10898 nepodařilo získat dostatečně kvalitní odhad polohy 10775 10899 \begin_inset Formula $\vartheta$ 10776 10900 \end_inset … … 10793 10917 10794 10918 osy. 10795 Toto řízení je přivedeno na vstup PMSM a na jeho výstupu jsou měřeny proudy. 10919 Toto řízení je přivedeno na vstup PMSM a 10920 \begin_inset space ~ 10921 \end_inset 10922 10923 na jeho výstupu jsou měřeny proudy. 10796 10924 Z proudu v estimované 10797 10925 \begin_inset Formula $q$ … … 10845 10973 . 10846 10974 Dále je již větší část zde používaných algoritmů (LQ, EKF) popsána v předchozíc 10847 h částech textu, proto zde uvedemejen případné změny.10975 h částech textu, proto jsou zde uvedeny jen případné změny. 10848 10976 Ty jsou pouze v maticích 10849 10977 \begin_inset Formula $C$ … … 10909 11037 \end_inset 10910 11038 10911 ,platnost tohoto předpokladu byla stanovena v odstavci11039 ; platnost tohoto předpokladu byla stanovena v odstavci 10912 11040 \begin_inset CommandInset ref 10913 11041 LatexCommand ref … … 10933 11061 Obecně platí, že větší amplituda umožní snadnější zpracování signálu, především 10934 11062 z důvodu většího odstupu signálu od šumu. 10935 Naopak ale větší amplitudazpůsobuje i větší rušení v samotném PMSM.11063 Větší amplituda ale naopak způsobuje i větší rušení v samotném PMSM. 10936 11064 Obvykle je v injektážních technikách užívána amplituda menší, řádově v 10937 11065 jednotkách voltů. … … 10943 11071 10944 11072 \begin_layout Standard 10945 Asi největší komplikací tohoto přístupu, ale i injektáží obecně je vhodný11073 Asi největší komplikací tohoto přístupu, ale i injektáží obecně, je vhodný 10946 11074 postup demodulace. 10947 11075 Používá se k k tomu obecně digitálních filtrů, jejichž návrh je netriviální … … 10974 11102 \end_inset 10975 11103 10976 ale veličina11104 , ale veličina 10977 11105 \begin_inset Formula 10978 11106 \[ … … 11009 11137 \end_inset 11010 11138 11011 je však náročný a nedává příliš dobré výsledky z důvodu omezení na jeho 11012 definiční obor, proto je využita aproximace 11139 je však náročný a 11140 \begin_inset space ~ 11141 \end_inset 11142 11143 nedává příliš dobré výsledky z důvodu omezení na jeho definiční obor, proto 11144 je využita aproximace 11013 11145 \begin_inset Formula $\sin x\approx x$ 11014 11146 \end_inset … … 11048 11180 K simulování běhu skutečného zařízení PMSM bylo užito dvou kvalitativně 11049 11181 rozdílných přístupů. 11050 Prvním, jednodušším , způsobemje simulování systému pouze na základě jeho11182 Prvním, jednodušším způsobem, je simulování systému pouze na základě jeho 11051 11183 rovnic. 11052 11184 Pro tuto úlohu byl volen model PMSM ( … … 11118 11250 Dalším rozdílem pak je, že se snaží přesnějším výpočtem postihnout komplikované 11119 11251 efekty odehrávající se v reálném stroji místo toho, aby je modeloval jako 11120 šum a je tedy ve své podstatě deterministický.11252 šum, a je tedy ve své podstatě deterministický. 11121 11253 Tento typ simulací pak bude dále v textu označován jako 11122 11254 \begin_inset Quotes gld … … 11580 11712 \emph default 11581 11713 . 11582 Problém těchto úbytků je stručně takový, že po napájecím zdroji požadujeme11583 určité napětí, ale napájecí zdroj dodá napětí menší, proto také označení11714 Problém těchto úbytků je ve stručnosti takový, že po napájecím zdroji požadujem 11715 e určité napětí, ale napájecí zdroj dodá napětí menší, proto také označení 11584 11716 úbytky. 11585 11717 Skutečná napětí však neměříme a předpokládáme, že požadované napětí se … … 11593 11725 . 11594 11726 Následně může docházet k chybám, protože reálná hodnota napětí ve stroji 11595 je menší, než navrhl řídící algoritmus a tento algoritmus se o tom navíc11727 je menší, než navrhl řídící algoritmus, a tento algoritmus se o tom navíc 11596 11728 nedozví. 11597 11729 Tato situace je zachycena na obrázku … … 11607 11739 11608 11740 \begin_layout Standard 11609 Vhodným způsobem jak tento problém řešit, je úbytky napětí kompenzovat.11741 Vhodným způsobem, jak tento problém řešit, je úbytky napětí kompenzovat. 11610 11742 Kompenzace používaná v této práci je velmi jednoduchá. 11611 11743 Byla vytvořena na základě volt-ampérové charakteristiky stroje využité … … 11725 11857 \end_inset 11726 11858 11727 založeno na kvadrátu odchylky skutečných a požadovaných otáček.11859 , založeno na kvadrátu odchylky skutečných a požadovaných otáček. 11728 11860 Toto kritérium v podstatě vystihuje míru shody mezi zadanými požadavky 11729 11861 v podobě referenčního signálu a jejich skutečným naplněním. 11730 11862 Porovnání součtu těchto kvadrátů odchylek však není vhodné přímo užít, 11731 11863 protože jsou závislé na délce časového horizontu. 11732 Dále v textu tedy bude uvažována normované verze takového součtu, která11733 odpovídástřední kvadratické chybě za jeden časový krok.11864 V textu tedy bude uvažována normovaná verze takového součtu, která odpovídá 11865 střední kvadratické chybě za jeden časový krok. 11734 11866 \end_layout 11735 11867 … … 11738 11870 v tom smyslu, jak by byla náročná jeho potenciální aplikace pro řízení 11739 11871 skutečného stroje v reálném čase. 11740 Diskutována bude i přesnost jednotlivých algoritmů s jakou stanovují odhady11872 Diskutována bude i přesnost jednotlivých algoritmů, s jakou stanovují odhady 11741 11873 stavových veličin. 11742 11874 \end_layout … … 11744 11876 \begin_layout Standard 11745 11877 Časový horizont pro porovnání použitých metod bude obvykle volen v délce 11746 15 s, případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 11878 15 11879 \begin_inset space \thinspace{} 11880 \end_inset 11881 11882 s, případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 11747 11883 Jako referenční signál bude sloužit několik testovacích profilů, v textu 11748 11884 budou dále označovány jako: … … 11835 11971 \end_inset 11836 11972 11837 : nahoře trojúh leníkový a dole lichoběžníkový profil11973 : nahoře trojúhelníkový a dole lichoběžníkový profil 11838 11974 \emph on 11839 11975 . … … 11982 12118 \end_inset 11983 12119 11984 a 12120 a 12121 \begin_inset space ~ 12122 \end_inset 12123 12124 11985 12125 \begin_inset Formula $R_{q}$ 11986 12126 \end_inset … … 12158 12298 \end_inset 12159 12299 12160 ), případně jejich odchylky od požadované hodnotyzůstane nezměněn.12300 ), případně penalizace jejich odchylky od požadované hodnoty, zůstane nezměněn. 12161 12301 Pro penalizaci řídících zásahů však budeme podrobněji diskutovat tři možnosti: 12162 12302 Jednak je možné uvažovat pouze penalizaci hodnoty, tedy uvažovat člen s … … 12252 12392 \end_inset 12253 12393 12254 a oba tyto případy zde budou uvažovány pro experimentální porovnání.12394 , a oba tyto případy zde budou uvažovány pro experimentální porovnání. 12255 12395 \end_layout 12256 12396 … … 12265 12405 To by přineslo značnou výhodu, protože by bylo možno celý algoritmus LQ 12266 12406 regulátoru předpočítat a výpočet řídícího zásahu značně usnadnit. 12267 Zda je však možno zmiňované členy zanedbat a jaké to má důsledky bylo ponecháno12268 k experimentálnímu ověření.12407 Zda je však možno zmiňované členy zanedbat a jaké to má důsledky, bylo 12408 ponecháno k experimentálnímu ověření. 12269 12409 Dalším z uvažovaných modelů pro srovnání je tedy předpočítaný LQ regulátor 12270 12410 v … … 12280 12420 12281 12421 \begin_layout Standard 12282 Dálebude ještě uvažován lineárně kvadratický regulátor v souřadné soustavě12422 Rovněž bude ještě uvažován lineárně kvadratický regulátor v souřadné soustavě 12283 12423 12284 12424 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ … … 12363 12503 označován v tomto odstavci. 12364 12504 Jednotlivé výše zmiňované metody pro řízení PMSM byly opět porovnávány 12365 především na základě dosažených středních kvadratických chyb ,tyto hodnoty12505 především na základě dosažených středních kvadratických chyb; tyto hodnoty 12366 12506 při užití simulátoru jsou uvedeny v tabulce 12367 12507 \begin_inset CommandInset ref … … 13039 13179 \end_inset 13040 13180 13041 ) vůbec nezačne řídit, otáčky stroje jsou nulové a počáteční poloha rotoru 13042 zůstane nezměněna. 13181 ) vůbec nezačne řídit, otáčky stroje jsou nulové a 13182 \begin_inset space ~ 13183 \end_inset 13184 13185 počáteční poloha rotoru zůstane nezměněna. 13043 13186 Oproti tomu metody řízení založené na LQ regulátoru tímto nedostatkem netrpí 13044 13187 a dokáží pracovat i s malou amplitudou referenčních otáček. … … 13051 13194 \end_inset 13052 13195 13053 ) algoritmem je zachycen na grafech v obrázku13196 ) algoritmem, je zachycen na grafech v obrázku 13054 13197 \begin_inset CommandInset ref 13055 13198 LatexCommand ref … … 13068 13211 ) však má další důsledky i při vyšších otáčkách, kdy vykazuje chyby při 13069 13212 průchodu nulou. 13070 Jako průchod nulou je označován proces, kdy požadované otáčky mění znaménko 13213 Jako průchod nulou je označován proces, kdy požadované otáčky mění znaménko, 13071 13214 a tedy stroj přechází z rotace jedním směrem na rotaci směrem opačným. 13072 Zřejmě tedy stroj musí na jistý časový okamžik zastavita to může způsobovat13215 Stroj tedy musí na jistý časový okamžik zastavit, a to může způsobovat 13073 13216 problémy. 13074 13217 Ty jsou patrné opět hlavně pro ( … … 13303 13446 \end_inset 13304 13447 13305 ), ostatní použité algoritmy si pro vysoké hodnoty otáček počínají relativně 13306 dobře při srovnání na základě střední kvadratické chyby celkem vyrovnaně. 13448 ). 13449 Ostatní použité algoritmy si pro vysoké hodnoty otáček počínají relativně 13450 dobře a při srovnání na základě střední kvadratické chyby celkem vyrovnaně. 13307 13451 Hodnoty této chyby shrnuje tabulka 13308 13452 \begin_inset CommandInset ref … … 13497 13641 13498 13642 \begin_layout Standard 13499 Na základě simulací jejichž výsledky byly shrnuty v předchozích odstavcích13643 Na základě simulací, jejichž výsledky byly shrnuty v předchozích odstavcích, 13500 13644 byl ze všech uvažovaných implementací lineárně kvadratického regulátoru 13501 13645 vybrán jeden zástupce. … … 13542 13686 . 13543 13687 Nasazení tohoto regulátoru pro aplikace uvažující vyšší otáčky již příliš 13544 vhodn ánení.13688 vhodné není. 13545 13689 13546 13690 \end_layout … … 13587 13731 13588 13732 \begin_layout Standard 13589 Zajímavé je srovnání svýše zmiňovaných výsledků s výzkumným úkolem13733 Zajímavé je srovnání výše zmiňovaných výsledků s výzkumným úkolem 13590 13734 \begin_inset CommandInset citation 13591 13735 LatexCommand cite … … 13641 13785 řízení. 13642 13786 Jak již bylo zmíněno, nalezení opatrného řízení je v případě PMSM problematické 13643 a proto je místo něj užito standardní vektorového řízení.13787 , a proto je místo něj užito standardní vektorového řízení. 13644 13788 Je uvažováno vektorové řízení založené na PI regulátorech i na LQ regulátoru. 13645 13789 Jednotlivé verze lišící se verzí bikriteriální metody a volbou řízení byly … … 13679 13823 Především v tom smyslu, že jsou opět do jisté míry přítomny již zmiňované 13680 13824 nedostatky tohoto řídícího algoritmu. 13681 Konkrétně se jedná o problémy v nízkých otáčkách, kdy regulátor neřídí 13825 Konkrétně se jedná o problémy v nízkých otáčkách, kdy regulátor neřídí, 13682 13826 a dále pak problémy při průchodu nulovými otáčkami. 13683 13827 Také se zde objevuje nežádoucí jev, kdy se stroj začne otáčet na opačnou … … 13713 13857 Pro referenční profil středních otáček jsou vyšší chyby opět v důsledku 13714 13858 špatného chování při průchodu nulou. 13715 Dále pak pro lichoběžníkové profily často dochází k problému s rozjezdem13716 na opačnoustranu, který způsobí značný nárůst chyby.13859 Pro lichoběžníkové profily často dochází k problému s rozjezdem na opačnou 13860 stranu, který způsobí značný nárůst chyby. 13717 13861 Z obrázku je dále patrné, že verze bikriteriální metody přidávající konstantu 13718 13862 k řízení v ose … … 13857 14001 Bylo by tedy možno očekávat jisté zlepšení na profilech nulové otáčky a 13858 14002 dále při průchodech nulou na profilech střední otáčky. 13859 Výsledky simulací však napříliš velké zlepšení neukazují.14003 Výsledky simulací však příliš velké zlepšení neukazují. 13860 14004 13861 14005 \end_layout … … 14025 14169 \end_inset 14026 14170 14027 a dále byly hodnoty experimentálně upraveny na : amplituda 5 V a frekvence14171 a dále byly hodnoty experimentálně upraveny na amplitudu 5 V a frekvenci 14028 14172 1000 Hz. 14029 Tento algoritmus je dálev textu označován jako INJ.14173 Tento algoritmus je v textu označován jako INJ. 14030 14174 \end_layout 14031 14175 … … 14042 14186 14043 14187 \begin_layout Standard 14044 Jak již bylo podrobněji zmiňováno v předchozích částech textu, je hlavní14045 komplikací bezsenzorového řízení PMSM problém pozorovatelnosti neměřených14046 v eličin vnízkých otáčkách.14188 Jak již bylo podrobněji zmiňováno v předchozích částech textu, hlavní komplikací 14189 bezsenzorového řízení PMSM je problém pozorovatelnosti neměřených veličin 14190 v nízkých otáčkách. 14047 14191 Standardně je odhad těchto veličin získáván ze zpětné elektromotorické 14048 14192 síly, jejíž velikost je však přímo úměrná otáčkám stroje. … … 14052 14196 14053 14197 se stává nepozorovatelným stavem. 14054 Situace druhé neměřené veličiny --otáček14198 Situace druhé neměřené veličiny (otáček 14055 14199 \begin_inset Formula $\omega$ 14056 14200 \end_inset 14057 14201 14058 je v tomto smyslu daleko lepší, protože její velikost odpovídá velikosti14202 ) je v tomto smyslu daleko lepší, protože její velikost odpovídá velikosti 14059 14203 zpětné elektromotorické síly. 14060 14204 V nulových otáčkách tedy tato veličina není nepozorovatelná, ale nulová. … … 14062 14206 14063 14207 \begin_layout Standard 14064 Tato práce je zaměřena na duální metody řízení a s tím je spojena i volba14208 Tato práce je zaměřena na duální metody řízení, a s tím je spojena i volba 14065 14209 vhodného budícího signálu, který má za cíl pozorovatelnost stavu zlepšit. 14066 Nástrojem jak vyhodnocovat pozorovatelnost stavových veličin pro nelineární14067 systémy jsou právě aposteriorní Cramer-Raovy meze.14210 Nástrojem, jak vyhodnocovat pozorovatelnost stavových veličin pro nelineární 14211 systémy, jsou právě aposteriorní Cramer-Raovy meze. 14068 14212 V této části tedy budou předloženy výsledky analýzy modelu PMSM na základě 14069 14213 tohoto nástroje. … … 14084 14228 Ze vzorového běhu jsou získány průběhy jednotlivých stavových veličin v 14085 14229 čase, které pak slouží jako zdroj pro výpočet vlastních mezí. 14086 Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty anebo je získat aplikací14230 Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty, nebo je získat aplikací 14087 14231 vhodného regulátoru na model systému. 14088 14232 Pro tento případ bylo užíváno vektorové PI řízení (implementované jako 14089 14233 referenční) získávající odhad ze senzorů a řídící na určenou referenční 14090 14234 hodnotu. 14091 Řídící zásahy byly následně doplněny vysokofrekvenčním signálem a to v14235 Řídící zásahy byly následně doplněny vysokofrekvenčním signálem, a to v 14092 14236 souřadné soustavě 14093 14237 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ … … 14098 14242 \end_inset 14099 14243 14100 a byl testován sinový i obdélníkový signál.14244 , a byl testován sinový i obdélníkový signál. 14101 14245 Dále byla testována bikriteriální metoda, konkrétně její základní verze, 14102 14246 verze užívající pěti EKF a přidání konstantní hodnoty do osy … … 14105 14249 14106 14250 . 14107 Posledním zkoumaným algoritmem pak byl o využití hyperstavu, kterévšak14108 nevyužívá PI regulátory, ale je založen ona vektorovém řízení s LQ regulátorem.14251 Posledním zkoumaným algoritmem pak byla aplikace hyperstavu, která však 14252 nevyužívá PI regulátory, ale je založena na vektorovém řízení s LQ regulátorem. 14109 14253 \end_layout 14110 14254 … … 14224 14368 ) indukčnosti. 14225 14369 Výchozí hodnota meze byla pro všechny uvažované veličiny volena 14226 \begin_inset Formula $1,0 e-7$14227 \end_inset 14228 14229 aby byla dostatečně nízká, ale současně nenulová.14370 \begin_inset Formula $1,0\cdot10^{-7}$ 14371 \end_inset 14372 14373 , aby byla dostatečně nízká, ale současně nenulová. 14230 14374 Dále byly použity kovarianční matice 14231 14375 \begin_inset Formula $Q$ … … 14262 14406 \end_inset 14263 14407 14264 jsou měřené veličiny, tak u nich lze očekávat nízkou mez a chyba v jejich14265 odhaduje způsobena prakticky pouze chybou měření.14408 jsou měřené veličiny, lze u nich očekávat nízkou mez a chyba v jejich odhadu 14409 je způsobena prakticky pouze chybou měření. 14266 14410 Ve všech prováděných výpočtech PCRB byla hodnota této meze pro proudy 14267 14411 \begin_inset Formula $i_{\alpha\beta}$ … … 14269 14413 14270 14414 nižší než 14271 \begin_inset Formula $5,0 e-4$14272 \end_inset 14273 14274 a dále se tedy mezemi pro proudy zabývat nebudeme.14415 \begin_inset Formula $5,0\cdot10^{-4}$ 14416 \end_inset 14417 14418 , a dále se tedy mezemi pro proudy zabývat nebudeme. 14275 14419 Podobně není příliš zajímavá ani Cramer-Raova mez pro otáčky 14276 14420 \begin_inset Formula $\omega$ … … 14278 14422 14279 14423 . 14280 Ty sice již nejsou měřeny, ale mez je relativně nízká a obvykle se drží 14281 na hodnotě přibližně 14282 \begin_inset Formula $1,2e-2$ 14424 Ty sice již nejsou měřeny, ale mez je relativně nízká a 14425 \begin_inset space ~ 14426 \end_inset 14427 14428 obvykle se drží na hodnotě přibližně 14429 \begin_inset Formula $1,2\cdot10^{-2}$ 14283 14430 \end_inset 14284 14431 … … 14532 14679 14533 14680 \begin_layout Standard 14534 Užívaný vysokofrekvenční signál byl dvou typů, jednak harmonický sinový14535 signál a dáleobdélníkový signál o stejné amplitudě i frekvenci.14681 Užívaný vysokofrekvenční signál byl dvou typů, harmonický sinový signál 14682 a obdélníkový signál o stejné amplitudě i frekvenci. 14536 14683 Z těchto dvou signálů pak poskytuje lepší výsledky signál obdélníkový. 14537 14684 Důležitějším zjištěním ale je, že vysokofrekvenční signál snižuje hodnotu … … 14586 14733 14587 14734 . 14588 Všichni tři zmiňovaní zástupci dosáhli řádově lepších výsledků , oproti14589 těm z minulého odstavce založenýchna přidávání vysokofrekvenčního signálu.14735 Všichni tři zmiňovaní zástupci dosáhli řádově lepších výsledků oproti těm 14736 z minulého odstavce, založeným na přidávání vysokofrekvenčního signálu. 14590 14737 Vliv bikriteriální metody na hodnotu PCRB je srovnatelný s během stroje 14591 14738 ve vysokých otáčkách, ale s tím rozdílem, že pro aplikaci bikriteriální … … 14642 14789 14643 14790 , na přibližně 14644 \begin_inset Formula $1,4 e-2$14791 \begin_inset Formula $1,4\cdot10^{-2}$ 14645 14792 \end_inset 14646 14793 … … 14652 14799 14653 14800 dosahovala až hodnoty 14654 \begin_inset Formula $4,5 e-2$14801 \begin_inset Formula $4,5\cdot10^{-2}$ 14655 14802 \end_inset 14656 14803 … … 14664 14811 \begin_layout Standard 14665 14812 Dále byly analyzovány Cramer-Raovy meze při využití hyperstavu. 14666 Výsledné hodnoty pro redukovaný i plný stav při nulovém referenčním profil 14813 Výsledné hodnoty pro redukovaný i plný stav při nulovém referenčním profilu 14667 14814 jsou zobrazeny na obrázku 14668 14815 \begin_inset CommandInset ref … … 14806 14953 \end_inset 14807 14954 14808 b) zachyceno porovnání vybraných zástupců z předchozích odstavců.14955 b) je zachyceno porovnání vybraných zástupců z předchozích odstavců. 14809 14956 Při užití vektorového PI řízení bez dalšího buzení Cramer-Raova mez polohy 14810 14957 stále roste. … … 14903 15050 Nejprve bude věnována pozornost chování jednotlivých algoritmů při rozjezdu 14904 15051 stroje. 14905 Hlavní komplikací v tomto případě jeobecně neznalost počátečního úhlu15052 Hlavní komplikací je v tomto případě obecně neznalost počátečního úhlu 14906 15053 natočení rotoru 14907 15054 \begin_inset Formula $\vartheta$ … … 14938 15085 \begin_layout Standard 14939 15086 Realizaci jedné nebo druhé varianty není možno okamžitě poznat z modelu 14940 stroje a jejich rozpoznání je třeba řešit jinak. 14941 Jednou možností je užití metod popsaných v odstavci 15087 stroje a 15088 \begin_inset space ~ 15089 \end_inset 15090 15091 jejich rozpoznání je třeba řešit jinak. 15092 Jednou z možností je užití metod popsaných v odstavci 14942 15093 \begin_inset CommandInset ref 14943 15094 LatexCommand ref … … 14964 15115 \end_inset 14965 15116 14966 a případné rozjezdy na opačnou stranu, tedy realizaci verze 15117 . 15118 Případné rozjezdy na opačnou stranu, tedy realizace verze 14967 15119 \begin_inset Formula $\left(-\omega,\vartheta+\pi\right)$ 14968 15120 \end_inset … … 14973 15125 14974 15126 , budou detekovány a ze vzájemného porovnání jednotlivých algoritmů vyřazeny. 14975 Vhodné zvládnutí detekce, k e které realizaci symetrických verzí došlo tedy14976 zůstává nevyřešena a je vhodnák dalšímu výzkumu.15127 Vhodné zvládnutí detekce, k realizaci které ze symetrických verzí došlo, 15128 tedy zůstává nevyřešeno a je vhodné k dalšímu výzkumu. 14977 15129 \end_layout 14978 15130 … … 14989 15141 Důvodem pro volbu tohoto profilu bylo, že profily s nižšími otáčkami způsobují 14990 15142 značné komplikace některým algoritmům, zejména založeným na PI regulátorech 14991 a ve vyšších otáčkách je již odhad úhlu příliš usnadněn vyšší rychlostí 15143 a ve vyšších otáčkách je již odhad úhlu příliš usnadněn vyšší rychlostí, 14992 15144 a tedy větší zpětnou elektromotorickou silou. 14993 15145 Počáteční poloha … … 15030 15182 \end_inset 15031 15183 15032 a). 15033 A zřejmě se na něm ukazuje přínos duálních metod při zvládnutí neznámé 15034 počáteční polohy. 15184 a) a ukazuje se na něm přínos duálních metod při zvládnutí neznámé počáteční 15185 polohy. 15035 15186 15036 15187 \end_layout … … 15047 15198 \end_inset 15048 15199 15049 v čase pro jednotlivé algoritmy a různé počáteční hodnoty úhlu natočení 15050 15200 v čase pro jednotlivé algoritmy a 15201 \begin_inset space ~ 15202 \end_inset 15203 15204 různé počáteční hodnoty úhlu natočení 15051 15205 \begin_inset Formula $\vartheta_{0}$ 15052 15206 \end_inset 15053 15207 15054 ze zachycen na obrázku15208 je zachycen na obrázku 15055 15209 \begin_inset CommandInset ref 15056 15210 LatexCommand ref … … 15063 15217 je dána především tím, že jako pozorovatele užívají rozšířený Kalmanův 15064 15218 filtr a že s růstem otáček se zvyšuje pozorovatelnost systému. 15065 Celkově je ale možné pozorovat lepší výsledk uu duálních metod, konkrétně15219 Celkově je ale možné pozorovat lepší výsledky u duálních metod, konkrétně 15066 15220 u BK a LQ-HS. 15067 15221 \end_layout … … 15079 15233 15080 15234 . 15081 V důsledku toho pak dosahuje relativně vyšší střední kvadratické chyby ,15235 V důsledku toho pak dosahuje relativně vyšší střední kvadratické chyby; 15082 15236 tento jev lze také pozorovat na obrázku 15083 15237 \begin_inset CommandInset ref … … 15268 15422 15269 15423 \begin_layout Plain Layout 15270 Vliv počáteční polohy na rozjezd stroje při už ítí různých algoritmů.15424 Vliv počáteční polohy na rozjezd stroje při užití různých algoritmů. 15271 15425 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( 15272 15426 \begin_inset Formula $\delta$ … … 15343 15497 při současném požadavku na udržení stroje v klidu. 15344 15498 Oproti předchozímu odstavci zde nedochází ke zvyšování hodnoty referenčních 15345 otáček a tak vzhledem k referenčním otáčkám jepoloha stále nepozorovatelným15499 otáček, a tak je vzhledem k referenčním otáčkám poloha stále nepozorovatelným 15346 15500 stavem. 15347 15501 Ke zlepšení odhadu polohy je tedy třeba aktivního budícího zásahu, který … … 15372 15526 Konkrétně pro PI jsou všechny řídící zásahy nulové a chyba odhadu zůstává 15373 15527 v čase konstantní. 15374 V případě LQ-CE je situace nepatrně lepší achyby odhadu nezůstávají zcela15528 V případě LQ-CE je situace nepatrně lepší, chyby odhadu nezůstávají zcela 15375 15529 konstantní a dochází k drobnému zvlnění. 15376 15530 Jedná se však spíše o náhodné změny v důsledku řídících zásahů snažících … … 15395 15549 a). 15396 15550 Zřejmě lze očekávat, že v případě algoritmů, které nějakým způsobem omezují 15397 chybu odhadu polohy dojde k nárůstu chyby řízení.15551 chybu odhadu polohy, dojde k nárůstu chyby řízení. 15398 15552 V případě PI, které při požadavku na nulové otáčky stručně řečeno 15399 15553 \begin_inset Quotes gld … … 15404 15558 \end_inset 15405 15559 15406 je také chyba řízení nulová.15560 , je také chyba řízení nulová. 15407 15561 Naopak pro BK, která zvládá omezování počáteční chyby odhadu polohy relativně 15408 nejlépe je střední kvadratická chyba skutečných a požadovaných otáček vysoká. 15562 nejlépe, je střední kvadratická chyba skutečných a požadovaných otáček 15563 vysoká. 15409 15564 Vyšší chyby pak dosahuje i LQ-HS. 15410 15565 Nejlepších výsledků a současně jakéhosi kompromisu pak dosahuje algoritmus 15411 INJ, který zvlád ajíefektivně omezit chybu odhadu a současně udržet chybu15566 INJ, který zvládá efektivně omezit chybu odhadu a současně udržet chybu 15412 15567 řízení dostatečně nízkou. 15413 15568 … … 15591 15746 15592 15747 \begin_layout Plain Layout 15593 Vliv počáteční polohy na setrvání stroje v nulových otáčkách při už ítí různých15748 Vliv počáteční polohy na setrvání stroje v nulových otáčkách při užití různých 15594 15749 algoritmů. 15595 15750 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( … … 15653 15808 15654 15809 a). 15655 Dále je chování jednotlivých algoritmů možno posoudit iz průběhů otáček15810 Chování jednotlivých algoritmů je také možno posoudit z průběhů otáček 15656 15811 15657 15812 \begin_inset Formula $\omega$ … … 15677 15832 \begin_layout Standard 15678 15833 Dále je velmi zajímavé chování BK. 15679 Protože se jedná o jednoduchý suboptimální duální algoritmus není zde dosažena15680 vhodná rovnováha mezi opatrností a buzením.15834 Protože se jedná o jednoduchý suboptimální duální algoritmus, není zde 15835 dosažena vhodná rovnováha mezi opatrností a buzením. 15681 15836 To se projevuje především velmi výraznými budícími zásahy v nulových otáčkách, 15682 15837 které následně způsobí nárůst chyby řízení. … … 15689 15844 15690 15845 \begin_layout Standard 15691 Ostatní uvažované algoritmy vykazují vizuálně podobný průběh otáček a tedy15692 jsouv grafech zobrazeny pouze jako jeden společný reprezentant15846 Ostatní uvažované algoritmy vykazují vizuálně podobný průběh otáček a jsou 15847 proto v grafech zobrazeny pouze jako jeden společný reprezentant 15693 15848 \emph on 15694 15849 ostatní … … 15796 15951 ostatní 15797 15952 \emph default 15798 jsou rozum něny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS.15953 jsou rozuměny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 15799 15954 15800 15955 \begin_inset CommandInset label … … 15986 16141 15987 16142 \begin_layout Standard 15988 Dále byla věnována pozornostproblematice průchodů nulou.16143 Pozornost byla věnována také problematice průchodů nulou. 15989 16144 Jedná se o změnu směru otáčení stroje, která může být ztížena setrváním 15990 16145 po určitý časový okamžik v klidu, tedy při nulových otáčkách. … … 15992 16147 profilu, průchod se setrváním v nulových otáčkách pak profilem lichoběžníkovým. 15993 16148 Pro srovnání jednotlivých algoritmů bylo užito simulací s referenčními 15994 profily otáček16149 profily 15995 16150 \emph on 15996 16151 střední otáčky … … 16224 16379 ostatní 16225 16380 \emph default 16226 jsou rozum něny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS.16381 jsou rozuměny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 16227 16382 Nahoře (a,b) je celkový pohled na průběh hodnoty otáček v čase a dole (c,d) 16228 16383 pak vybraný detail průchodu nulovými otáčkami. … … 16259 16414 . 16260 16415 Vysoké otáčky jsou problematické především z toho hlediska, že se více 16261 uplatňuje nelineární charakter PMSM a chyby modelu stroje, například v16262 důsledku linearizace, se projevují více.16416 uplatňuje nelineární charakter PMSM. 16417 Chyby modelu stroje, například v důsledku linearizace, se projevují více. 16263 16418 \end_layout 16264 16419 … … 16320 16475 \end_inset 16321 16476 16322 trajektorie a tedy k větší chybě oproti ostatním algoritmům, které mají 16323 průběh hladší. 16477 trajektorie, a 16478 \begin_inset space ~ 16479 \end_inset 16480 16481 tedy k větší chybě oproti ostatním algoritmům, které mají průběh hladší. 16324 16482 \end_layout 16325 16483 … … 16350 16508 nulových otáček nepatrně rychleji. 16351 16509 Nejrychleji dosahuje nuly LQ-HS, v tomto případě však dojde k jistému přesažení 16352 nulové meze a stroj se nepatrně otočí v opačném směru. 16510 nulové meze a 16511 \begin_inset space ~ 16512 \end_inset 16513 16514 stroj se nepatrně otočí v opačném směru. 16353 16515 \end_layout 16354 16516 … … 16733 16895 16734 16896 b). 16735 To, že skutečná hodnota otáček dále roste až k hodnotě požadované je pak16897 To, že skutečná hodnota otáček dále roste až k hodnotě požadované, je pak 16736 16898 pravděpodobně způsobeno jiným regulačním mechanizmem než přímo regulací 16737 16899 odchylky otáček na nulu. … … 16759 16921 \end_inset 16760 16922 16761 při využití LQ namísto PI regulátorů je dosaženo znatelně lepších výsledků.16762 16763 \end_layout 16764 16765 \begin_layout Standard 16766 Aplikace LQ regulátoru na PMSM s ebou však nese i jisté komplikace.16923 , při využití LQ namísto PI regulátorů je dosaženo znatelně lepších výsledků. 16924 16925 \end_layout 16926 16927 \begin_layout Standard 16928 Aplikace LQ regulátoru na PMSM s sebou však nese i jisté komplikace. 16767 16929 Především se jedná o výrazně větší výpočetní náročnost, která by mohla 16768 16930 být překážkou pro nasazení tohoto regulátoru v reálném čase. … … 16816 16978 16817 16979 \begin_layout Standard 16818 Dalším výrazným důvodem, který mluví v neprospěch nejen této aleinjektážních16819 metod celkem je fakt, že jsou použitelné pouze na určitou podskupinu PMSM.16980 Dalším výrazným důvodem, který mluví v neprospěch nejen této, ale i injektážních 16981 metod celkem, je fakt, že jsou použitelné pouze na určitou podskupinu PMSM. 16820 16982 Aby bylo možno užít injektáží, je nezbytné, aby byly v samotném stroji 16821 16983 přítomny anizotropie nějakého typu. … … 16865 17027 Velmi zajímavých výsledků bylo dosaženo aplikací vybraného návrhu bikriteriální 16866 17028 metody. 16867 I když se jedná o relativně jednoduchý postup může poskytnout dobrou regulaci17029 I když se jedná o relativně jednoduchý postup, může poskytnout dobrou regulaci 16868 17030 PMSM. 16869 17031 Relativně vyšších hodnot chyby dosahuje tento algoritmus jen při nízkých … … 16900 17062 Posledním zkoumaným algoritmem bylo využití konceptu hyperstavu. 16901 17063 Ten založen na myšlence, že kromě odhadu stavových veličin pracujeme i 16902 s jejich kovariancemi a tedy kromě odhadu si uchováváme i informaci o jeho16903 přesnosti.17064 s jejich kovariancemi, a tedy si kromě odhadu uchováváme i informaci o 17065 jeho přesnosti. 16904 17066 Značnou nevýhodou tohoto přístupu je pak vyšší výpočetní náročnost. 16905 17067 Dále je třeba zmínit, že v případě užití hyperstavu se jedná o suboptimální … … 16918 17080 o duální algoritmus. 16919 17081 Důvodem pro to jsou především výsledky experimentů s neznámým počátečním 16920 úhlem natočení, kde se podařilo užitím hyperstavu neznalost efektivně omezovat 17082 úhlem natočení, kde se podařilo užitím hyperstavu neznalost efektivně omezovat, 16921 17083 a to i při požadavku na nulové otáčky. 16922 17084 Celý algoritmus je navíc komplexním řešením a ne pouze přidáváním vhodného … … 16952 17114 \end_inset 16953 17115 16954 dosahuje tento algoritmus nejlepších výsledků ze zde testovaných algoritmů.17116 , dosahuje tento algoritmus nejlepších výsledků ze zde testovaných algoritmů. 16955 17117 \end_layout 16956 17118 … … 16966 17128 \begin_layout Standard 16967 17129 Jednak by bylo vhodné věnovat se dalšímu výzkumu bikriteriální metody, především 16968 způsobu jak omezit v některých případech příliš velké budící zásahy.17130 způsobu, jak omezit v některých případech příliš velké budící zásahy. 16969 17131 Dále pak navrhnout takové zjednodušení bikriteriální metody, aby bylo možné 16970 17132 ji implementovat pro řízení skutečného PMSM v reálném čase. … … 17006 17168 Další části textu už jsou zaměřeny na aplikaci konkrétních algoritmů na 17007 17169 systém synchronního stroje s permanentními magnety a jejich porovnání a 17008 vyhodnocení na základě simulací. 17170 \begin_inset space ~ 17171 \end_inset 17172 17173 vyhodnocení na základě simulací. 17009 17174 17010 17175 \end_layout … … 17012 17177 \begin_layout Standard 17013 17178 Běžně užívané vektorové řízení založené na PI regulátorech a doplněné rozšířeným 17014 Kalmanovým filtrem jako pozorovatelem slouží za referenční , neduální,metodu.17179 Kalmanovým filtrem jako pozorovatelem slouží za referenční neduální metodu. 17015 17180 Tento základní algoritmus byl modifikován užitím lineárně kvadratického 17016 17181 návrhu vektorového řízení. … … 17042 17207 signálu s rostoucími otáčkami. 17043 17208 Pomocí tohoto algoritmu bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, což je v 17044 souladu s velkým zájmem o injektážní, případně hybridní ,metody v odborné17045 literatuře a snaze o nasazení jejichv praxi.17209 souladu s velkým zájmem o injektážní, případně hybridní metody v odborné 17210 literatuře a snaze o jejich nasazení v praxi. 17046 17211 Největším nedostatkem injektážních metod jsou však jejich specifické požadavky 17047 na konstrukci stroje a tedy nemožnost nasazení na všechny dostupné typy 17048 PMSM. 17212 na konstrukci stroje, a 17213 \begin_inset space ~ 17214 \end_inset 17215 17216 tedy nemožnost nasazení na všechny dostupné typy PMSM. 17049 17217 \end_layout 17050 17218 … … 17054 17222 řízení a pro buzení, která jsou minimalizována zvlášť. 17055 17223 Kvůli komplikacím s nalezením opatrného řízení bylo místo něj užito standardníh 17056 o vektorového řízení založeného buďna LQ nebo PI regulátorech.17224 o vektorového řízení založeného na LQ nebo PI regulátorech. 17057 17225 Pro budící složku bylo zkoumáno několik možností o různé složitosti. 17058 17226 Nakonec byla vybrána verze s LQ regulátorem a pěti současně běžícími EKF … … 17073 17241 Na systém popsaný hyperstavem byl dále použit EKF pro odhadování a LQ regulátor 17074 17242 pro vektorové řízení, který navíc zahrnoval i vhodnou penalizaci kovariancí. 17075 Experimentálně bylo opět ověřeno, že se jedná o duální přístup a bylo dosaženo17076 relativně velmi dobrých výsledků.17243 Experimentálně bylo opět ověřeno, že se jedná o duální přístup, a bylo 17244 dosaženo relativně velmi dobrých výsledků. 17077 17245 Jednoduchý injektážní návrh sice poskytoval výsledky zpravidla lepší, avšak 17078 17246 LQ regulátor s hyperstavem nevyžaduje žádné speciální vlastnosti stroje … … 17085 17253 V této práci je předložena alternativa k běžně užívanému vektorovému řízení 17086 17254 a je zde prezentován pohled na injektážní metody v rámci duálního řízení. 17087 Dále byly na PMSM v bezsenzorovém návrhu aplikovány dvě další duální metody 17255 Dále byly na PMSM v bezsenzorovém návrhu aplikovány dvě další duální metody, 17088 17256 s nimiž se podařilo dosáhnout poměrně velmi dobrých výsledků. 17089 17257 Je zde samozřejmě prostor k dalšímu výzkumu a modifikacím, aby bylo možno … … 17425 17593 17426 17594 \begin_layout Standard 17427 V případě redukovaného modelu pro různé indukčnosti ,jsou matice17595 V případě redukovaného modelu pro různé indukčnosti jsou matice 17428 17596 \begin_inset Formula $A_{t}$ 17429 17597 \end_inset