ДИНАМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ БАЛАНСА МГНОВЕННОЙ ПОЛНОЙ МОЩНОСТИ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ
Аннотация
Актуальность
Автоматизированный электропривод (АЭП) — один из важней-
ших и наиболее часто встречающихся объектов управления в автома-
тических системах управления технологическими процессами (АСУ
ТП). Контроль выходной координаты в АЭП для реализации обрат-
ной связи с АСУ ТП возможно осуществить как с помощью датчика
скорости, так и без него, при помощи вычислительных мощностей
преобразователя частоты входящего в состав АЭП. Для работы без-
датчикового АЭП в составе АСУ ТП необходимо обеспечить адекват-
ное восстановление вектора переменных состояния асинхронного
двигателя (АД) в преобразователе частоты с помощью настраиваемой
математической модели.
Для восстановления вектора переменных состояния необходимо в
системе дифференциальных уравнений подобрать коэффициенты,
которые с некоторой погрешностью соответствуют электрическим
параметрам схемы замещения АД, т.е. осуществить процедуру иден-
тификации. По сути своей процедура идентификации параметров АД
представляет собой процесс нахождения экстремума целевой функ-
ции, построенной на основе данных, полученных в процессе работы
АД. В электротехнике для идентификации параметров большое рас-
пространение получили численные методы нахождения экстремума
целевой функции, однако у этих методов имеются существенные
ограничения и недостатки.
Проблема применения численных методов нахождения экстремума
целевой функции с двумя и более аргументами в микропроцессорных
системах управления АЭП состоит в том, что необходимо вычислять
частные производные в дискретном виде по каждому аргументу функ-
ции. Вычисление частных производных в идеальных системах без
шумов и возмущений является отработанным и не представляющим
трудностей для реализации процессом, однако в реальных микропро-
цессорных системах шумы и возмущения присутствуют. Из-за этого
при вычислении частных производных по каждому аргументу увели-
чивается шанс возникновения точек разрыва первого и второго рода,
борьба с которыми представляет определенную трудность. Одними из
классов методов, которые позволяют определять экстремум целевой
функции без нахождения частных производных, являются метаэври-
стические алгоритмы, и в частности — генетические алгоритмы.
Цель исследования
Экспериментальное исследование работоспособности генетиче-
ского алгоритма в задаче динамической идентификации параметров
схемы замещения асинхронного двигателя с разомкнутой обмоткой
ротора без остановки и вывода из эксплуатации электротехнического
комплекса.
Методы исследования
Метаэвристические алгоритмы, итерационные процедуры, генети-
ческий алгоритм, дискретные системы, методы оптимизации.
Результаты
Экспериментально опробована и подтверждена работоспособ-
ность генетического алгоритма в задаче динамической идентифика-
ции параметров схемы замещения асинхронного двигателя с разом-
кнутой обмоткой ротора без остановки и вывода из эксплуатации
электротехнического комплекса.
Библиографические ссылки
Энергетическая стратегия Российской
Федерации на период до 2035 года. М.: Юрид.
лит., 2020. 93 с.
Глазырин А.С., Исаев Ю.Н., Кла-
диев С.Н., Леонов А.П., Раков И.В., Колесни-
ков С.В., Ланграф С.В., Филипас А.А., Копы-
рин В.А., Хамитов Р.Н., Ковалев В.З., Лаврино-
вич А.В. Определение погонных электротехни-
ческих параметров нефтепогружного кабеля //
Известия Томского политехнического универси-
тета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332,
№ 6. С. 186-197.
Глухманчук Е.Д., Крупицкий В.В.,
Леонтьевский А.В. Баженовская нефть — «слан-
цевые технологии» и отечественный опыт
добычи // Недропользование XXI век. 2015. № 7.
С. 32-37.
Рыжкова С.В., Бурштейн Л.М., Ер-
шов С.В., Казаненков В.А., Конторович А.Э.,
Конторович В.А., Нехаев А.Ю., Никитенко Б.Л.,
Фомин М.А., Шурыгин Б.Н., Бейзель А.Л.,
Борисов Е.В., Золотова О.В., Калинина Л.М.,
Пономарева Е.В. Баженовский горизонт Запад-
ной Сибири: строение, корреляция и толщины //
Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 7. С. 1053-
Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Каза-
ненков В.А., Конторович В.А., Костырева Е.А.,
Пономарева Е.В., Рыжкова С.В., Ян П.А.
Баженовская свита — главный источник ресур-
сов нетрадиционной нефти в России //
Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014.
№ 2 (10). С. 2-10.
Конторович А.Э. За нефтью и газом
нужно идти в Арктику. На баженовскую свиту и
на мелкие месторождения… // Нефтегазовая
вертикаль. 2019. № 14 (458). С. 12-17.
Якимов С.Б. Современное состояние и
перспективные направления снижения тепловых
потерь в кабельных линиях УЭЦН большой
мощности в ОАО «НК «Роснефть»» // Обо-
рудование и технологии для нефтегазового ком-
плекса. 2016. № 3. С. 40-46.
Liang X., He J., Du L. Electrical Submersible
Pump System Grounding: Current Practice
and Future Trend // IEEE Trans. Ind. Appl. 2015.
Vol. 5. P. 5030-5037.
Liang X., Ghoreishi O., Xu W. Downhole
Tool Design for Conditional Monitoring of Electrical
Submersible Motors in Oil Field Facilities //
IEEE Trans. Ind. Appl. 2017. Vol. 53. P. 3164-3174.
Bremner C., Harris G., Kosmala A., Nicholson
B., Ollre A., Pearcy M. e.a. Evolving Technologies:
Electrical Submersible Pumps // Oilfield
Rev. 2006. Vol. 18. P. 30-43.
Пат. 2689994 РФ, МПК G 01 R 21/06
(2006.01), G 01 R 21/08 (2006.01). Способ изме-
рения активной мощности в трехфазной симме-
тричной сети / В.В. Тимошкин, А.С. Глазырин,
С.Н. Кладиев, О.С. Качин. 2018130953; Заявлено
08.2018; Опубл. 30.05.2019. Бюл. 16. 12 с.
Пат. 2629907 РФ, МПК G 01 R 21/06
(2006.01). Способ измерения реактивной мощ-
ности в трехфазной симметричной электриче-
ской цепи / А.С. Глазырин, В.И. Полищук,
В.В. Тимошкин. 2016137424; Заявлено
09.2016; Опубл. 04.09.2017. Бюл. 25. 14 с.
Буньков Д.С. Алгоритмы предваритель-
ной идентификации параметров схемы замеще-
ния регулируемой асинхронной машины по кри-
вым затухания фазных токов: дисс. … канд.
техн. наук. Томск, 2022. 166 с.
Пантелеев А.В., Летова Т.А. Методы
оптимизации в примерах и задачах. СПб.: Лань,
512 с.
Fung R.F. e.a. Adaptive Real-Coded
Genetic Algorithm for Identifying Motor Systems //
Modern Mechanical Engineering. 2015. Vol. 5.No.
P. 69.
Huang K.S. e.a. Parameter Identification
for FOC Induction Motors Using Genetic Algorithms
with Improved Mathematical Model // Electric
Power Components and Systems. 2001. Vol. 29.
No. 3. P. 247-258.
Alonge F. e.a. Parameter Identification of
Induction Motor Model Using Genetic Algorithms
// IEE Proceedings-Control Theory and Applications.
Vol. 145. No. 6. P. 587-593.
Шубин С.С., Ямалиев В.У., Глазы-
рин А.С., Буньков Д.С., Кладиев С.Н., Ра-
ков И.В., Боловин Е.В., Ковалев В.З., Хами-
тов Р.Н. Определение параметров схемы замеще-
ния погружного электродвигателя на основании
данных испытаний // Известия Томского поли-
технического университета. Инжиниринг георе-
сурсов. 2021. Т. 332, № 1. С. 204-214.
Саймон Д. Алгоритмы эволюционной
оптимизации. М.: ДМК Пресс, 2020. 1002 с.
Bajrektarevic E. Parameter Identification
of Induction Motor Using a Genetic Algorithm:
Graduate Theses, Dissertations. 2002. 121 p.
Рутковская Д. Нейронные сети, генети-
ческие алгоритмы и нечеткие системы. 2-е изд.
изд. М.: Горячая линия — Телеком, 2013. 384 с.
Storn R., Price K., Lampinen J. Differential
Evolution: A Practical Approach to Global Optimization.
Berlin, Germany, Springer-Verlag, 2005.
p.
Naredo E. Genetic Programming Based on
Novelty Search: Diss. ITT. Instituto tecnologico de
Tijuana, 2016. 233 p.
Результаты экспериментов для статьи
«Генетический алгоритм в задаче динамической
идентификации параметров схемы замещения
асинхронного двигателя» [Персональная стра-
ница И. В. Ракова]. URL: https://github.com/
rivscience/2-Adaptive-estimation-parameters-ofinduction-
motor-with-using-GA.git (дата обраще-
ния: 30.06.2022).
Пантелеев А.В. Метаэвристические
алгоритмы поиска глобального экстремума. М.:
МАИ, 2009. 160 с.
Storn R., Price K. Differential Evolution —
A Simple and Efficient Adaptive Scheme for Global
Optimization over Continuous Spaces // Journal of
Global Optimization. 1995. No. 23(1). P. 1–12.
Раков И.В. Экспериментальное иссле-
дование работоспособности методики адаптив-
ной идентификации электрических параметров
асинхронной машины с разомкнутой обмоткой
ротора в установившемся режиме на основе
баланса мощностей // Электротехнические и
информационные комплексы и системы. 2022.
Т. 18, № 1. С. 63-76.
