Модель системи керування електродвигуном постійного струму з використанням генетичного алгоритму

Abstract

Об’єкт роботи – процес керування двигуном постійного струму. Предмет роботи – методи оптимізації параметрів ПІД-регулятора для забезпечення заданої якості керування двигуном постійного струму. Мета роботи – підвищення якості керування двигуном постійного струму шляхом оптимізації параметрів ПІД-регулятора за допомогою генетичного алгоритму. На підставі аналізу принципів функціонування електроприводів постійного струму визначено переваги й обмеження різних типів електричних машин, проаналізовано методи керування, що застосовуються у промислових системах. Побудовано математичну модель двигуна постійного струму, що включає електричну та механічну підсистеми. На основі математичної моделі у пакеті Simulink побудовано імітаційну модель системи керування двигуна постійного струму, що складається з контурів керування струмом та керування швидкістю. Параметри ПІ-регулятора контуру керування струмом визначено шляхом поетапного коригування, а для оптимізації параметрів ПІД-регулятора швидкості запропоновано використання генетичного алгоритму. У якості цільової функції оптимізації запропонована зважений за часом інтеграл від модулю похибки керування. Результати оптимізації дозволили забезпечити час регулювання 0,12 с та перерегулювання 3% при нульовій статичній помилці. Значення цільової функції при цьому стабілізувалося через 37 поколінь та не змінювалося протягом 10 поколінь.