Збірка наукових праць 6-ї міжнародної науково-технічної конференції аспирантів і студентів "Автоматизація технологічних об'єктів і процесів. Пошук молодих", Донецьк, 2006 р.
Застосування інверсної нейромоделі у системах керування електроприводами постійного струму
Шелудько Д.І., магістрант; Коротков А.В.,асистент (ДонНТУ, м.Донецьк, Україна)
Об’єкт дослідження – електропривід (ЕП) постійного струму за системою тиристорний перетворювач-двигун (ТПД) постійного струму з незалежним збудженням. Предмет дослідження – система керування ЕП постійного струму на основі інверсної нейромоделі (ІНМ). Мета дослідження – аналіз результатів роботи системи з ІНМ і оцінка можливості застосування нейронних мереж у системах керування ЕП.
Штучна нейронна мережа (ШНМ) – це структура, елементарним функціональним модулем якої є нейрон. ШНМ будується із сукупності розміщених за шарами і пов’язаних між собою нейронів. В структурі нейромережі можна виділити вхідний, сховані та вихідний шари. Особливою властивістю ШНМ є її здатність до тренування, при якому змінні параметри нейронної мережі адаптуються в результаті її безперервного стимулювання зовнішнім середовищем. Натренована ШНМ може бути використана для рішення задач керування ЕП постійного струму.
Розглянемо практичне застосування ШНМ у якості ІНМ для керування ЕП постійного струму за системою ТПД.
Інверсна модель призначена для відтворення вхідного сигналу об’єкту керування Uk* при певному вихідному сигналі 
. Така модель може бути розміщена послідовно з об’єктом керування (системою ТПД) для поліпшення якості перехідних процесів останнього при відпрацюванні керуючого впливу. З теорії автоматичного керування відомо, що система, в якій інверсна модель використовується у прямому каналі послідовно з об’єктом керування, має передавальну функцію близьку до одиниці. Це означає, що така система повинна мати неперевершені якісні показники роботи.
При створенні інверсної моделі на базі нейромережі слід враховувати те, що точність відтворення нейромоделлю динаміки об’єкта керування залежить від вибору вхідних сигналів мережі, кількості схованих шарів і нейронів, які вони містять. На рис. 1, а наведена структура синтезованої ІНМ системи ТПД. Як бачимо, створена нейромережа має один схований (з чотирма нейронами), вхідний і вихідний шари, а у якості вхідних сигналів використовуються: сигнал швидкості двигуна і сигнал помилки 
. Отриману нейромережу використовують згідно до схеми рис.1, б, тобто її розміщують у прямому каналі послідовно з об’єктом керування – системою ТПД. При цьому, на вхід ІНМ подається сигнал з виходу задавача інтенсивності (ЗІ) UЗІ* і сигнал помилки відпрацювання завдання UЗІ*-.
а)
б)
Рисунок 1 – Структура (а) і схема використання (б) ІНМ
На рисунку 2, а наведені результати роботи синтезованої системи з інверсною нейромоделлю від ЗІ (струм IІНМ* і швидкість 
), а, також, для порівняння, на цьому рисунку наведені перехідні процеси при роботі від ЗІ за трапеціїдальною тахограмою розімкненої системи ТПД (IТПД* і 
) і системи підпорядкованого регулювання швидкості (IСПР* і 
).
Проаналізуємо отримані результати. Найкращі якісні показники мають місце при роботі налагодженої на модульний оптимум двоконтурної одноразовоінтегруючої системи підпорядкованого регулювання швидкості (СПРШ), а найгірші – при відпрацюванні сигналу завдання в розімкнений системі ТПД. Система з ІНМ у каналі керування має більшу швидкодію, аніж розімкнена система ТПД, небагато поступаючись за цим показником СПРШ.
На рис.2, б наведені перехідні процеси в системі з ІНМ, у СПРШ і в розімкненій системі ТПД при накиданні номінального навантаження.
Рисунок 2 – Перехідні процеси у системі з ІНМ, СПРШ і розімкненій системі ТПД: робота за трапеціїдальною тахограмою від ЗІ; накидання навантаження
З рис.2, б видно, що система з ІНМ має приблизно вдвічі меншу статичну помилку за швидкістю аніж розімкнена система ТПД.
Таким чином, використання ІНМ, розміщеної у прямому каналі послідовно з об’єктом керування, призвело до збільшення швидкодії системи і зменшення статичної помилки за швидкістю при накиданні навантаження.
В результаті проведених досліджень, можна відзначити як переваги, так і недоліки використання ІНМ в системах керування електроприводами постійного струму.
Переваги:
Недоліки:
Перелік посилань