This paper discusses the problem of controlling electromechanical systems with maximum performance while maintaining accuracy and minimum power consumption. The objective of the study is to develop a law for regulating the coordinates of an electromechanical system, taking into account an energy-efficient algorithm for transferring the system from one operation point to another. An essential feature of the proposed solution is the possibility of applying the approach in modern high-speed electromechanical systems operating mainly in transient modes, without providing additional requirements for the digital part. The objective is achieved through the use of the law of the rotor flux generation augmented with adaptive low-pass filtering of the flux reference at each sampling step. The proposed method is investigated in both steady-state and dynamic modes of operation using laboratory experiments with a 370-W induction machine. With appropriate control of the change rate of the magnetic flux, the losses during the full operating cycle with changes in the torque can be significantly reduced compared to the conventional approach. The varying load is typical for the electromechanical systems with a variable moment of inertia and requirements for the positioning accuracy. The most critical result of the study is the reduction of the minimum possible cycle time, at which the expediency of using loss-minimizing control methods remains actual. The significance of the results obtained is in the reduction of losses while maintaining the required torque, contributing to the more efficient operation of this machine type.

În această lucrare s-au analizat posibilelor opțiuni pentru formarea legilor de control al curentului (fluxului magnetic) al unei mașini electrice, luând în considerare constrângerile cunoscute anterior pentru realizarea acestor opțiuni. O caracteristică importantă a soluției propuse în lucrare este posibilitatea aplicării legii propuse în sistemele electromecanice moderne de mare viteză care funcționează în principal în regimuri tranzitorii, fără a prevedea cerințe suplimentare pentru partea digitală. S-a utilizat un model dinamic în spațiul de stare aplicat în contextul de minimizare a pierderlor de putere a sistemului de control a mașini electrice de curent alternativ. Pe baza funcției de pierderi, care ia în considerare regimurile de funcționare statice și dinamice ale acționării electrice, se propune o abordare a utilizării metodei de poziționare, care conduce la minimizează valorile fluxului magnetic la fiecare pas de discretizare. În regim de funcționare intermitentă a motorului cu frânare electrică și ci influența proceselor de pornire cu umplerea de 60%, metoda propusă rămâne operațională. Rezultatele prezentate pentru cazul unei traiectorii cunoscute anterior a modificării cuplului electric al motorului fac posibilă reducerea în continuare a pierderilor de putere în comparație cu cazul valorilor necunoscute în avans. Acest lucru, la rândul său, duce la diminuare a duratei ciclului minim de timp posibil de funcționare într-un regim intermitent pentru care se păstrează oportunitatea utilizării metodelor de control eficiente din punct de vedere energetic.

В работе решается задача управления электромеханическими системами, обладающими максимальным быстродействием при одновременном сохранении точности и минимальным энергопотреблением. Цель работы заключается в разработке закона управления координатами электромеханической системы с энергоэффективным алгоритмом перевода из одной рабочей точки в другую. Важной особенностью предложенного в работе решения, является возможность применения предложенного закона в современных быстродействующих электромеханических системах, работающих преимущественно в переходных режимах, не предусматривая дополнительных требований к цифровой части. Поставленная цель достигается путем использования закона формирования потока ротора асинхронного двигателя с адаптивной фильтрацией уставки магнитного потока на каждом шаге дискретизации. Эффективность предложенного решения была исследована с помощью лабораторных экспериментов с машиной переменного тока мощностью 370 Вт как статическом, так и в динамическом режимах работы. Показано, что при соответствующем управлении скоростью изменения магнитного потока потери за полный рабочий цикл при изменениях крутящего момента могут быть уменьшены по сравнению с классическим подходом. Потери в установившемся режиме значительно уменьшаются в сравнении с удержанием магнитного потока на номинальном уровне при варьировании нагрузки в широком диапазоне, что характерно для электромеханических систем с переменным моментом инерции, к которым одновременно выдвигаются требования по точности позиционирования. В повторнократковременном режиме работы двигателя с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов при скважности 60% метод сохраняет свою работоспособность. Наиболее существенным результатом работы является уменьшение минимально возможного времени цикла работы в повторнократковременном режиме, при котором сохраняется целесообразность использования методов энергоэффективного управления. Значимость полученных результатов состоит в уменьшении потерь при сохранении необходимого крутящего момента, что способствует более эффективной работе электрических машин данного типа.