A csúszó üzemmódú változó struktúrájú irányító rendszerek (SMC) képesek rendszerek elválasztására, az ordenális csökkentésére, valamint kiváló invarianciára és robusztusságra, de ugyanakkor a rendszer tehetetlensége, az időbeli késleltetés, a térbeli késleltetés a kapcsolási funkcióban, illetve a mérési hibák a rendszer állapotának megfigyelésében "zűröket" (chattering) eredményezhetnek. Ez a jelenség inherens problémát jelent a csúszó üzemmódú irányító rendszerekben, és teljesen nem szüntethető meg. Ennek következtében szükség van olyan intézkedésekre, amelyek csökkenthetik és enyhíthetik a zűröket.

A csúszó üzemmódú megfigyelő (SMO) optimalizálása érdekében egy új kapcsolási funkciót alkalmazunk, amely a hagyományos állandó értékű kapcsolási funkciót egy simább kapcsolási funkcióval helyettesíti, hogy csökkentsük a zűröket. Az új kapcsolási funkció a hiperbolikus függvény, amely az alábbi kifejezéssel rendelkezik:

F(i)=emi−e−miemi+e−miF(i) = \frac{e^{mi} - e^{ -mi}}{e^{mi} + e^{ -mi}}

Ez a kapcsolási funkció megfelelően képes simítani az irányító diszkontinuitást és a lépésváltozást a csúszó felület körüli határrétegben (BL). Az SMO tervezett kapcsolási funkciójának főbb követelményei a következők:

  • A funkció folytonos.

  • Az áramlásmódú kapcsoló funkció szaturációja -1 és 1 közötti értékekre korlátozódik.

  • A határrétegen belül a lejtés nemlineáris.

  • A funkciónak nincs időbeli késleltetése.

A hiperbolikus függvény ezen tulajdonságai teljes mértékben megfelelnek ezeknek a követelményeknek, és így használható az új SMO-ban. A cél tehát a csúszó üzemmódú megfigyelő (SMO) zűrjének csökkentése, amely az irányító rendszeren belüli kapcsolódó diszkontinuitások simításával érhető el.

A csúszó üzemmódú megfigyelő stabilitásának biztosítása érdekében alapvető fontosságú, hogy a megfigyelő stabilitásának biztosítása érdekében Lyapunov-funkciót használjunk. A stabilitás érdekében a következő egyenletnek kell teljesülnie:

V=12(Sa2+Sb2)V = \frac{1}{2} \left( S_a^2 + S_b^2 \right)

Ahol SaS_a és SbS_b az állapotok csúszó felületei, és VV mindig pozitív, biztosítva a stabilitást. A Lyapunov-stabilitás elméletének megfelelően csak akkor mondható el, hogy a rendszer stabil, ha a dVdt\frac{dV}{dt} érték negatív. Az egyenlet időbeli deriváltja a következőképpen alakul:

dVdt=(dSadt)Sa+(dSbdt)Sb\frac{dV}{dt} = \left( \frac{dS_a}{dt} \right) S_a + \left( \frac{dS_b}{dt} \right) S_b

A végső cél, hogy az SMO stabil állapotba kerüljön, miközben a kapcsolási funkció csökkenti a diszkontinuitásokat, így a rendszer hatékonyan működik a kívánt stabilitás elérése érdekében.

Az SMO tervezésekor figyelembe kell venni a motor mérési hibáit is. A motor áramának mérésére szolgáló fizikai szenzorok jelei analóg feldolgozó áramkörökön keresztül kerülnek továbbításra. Az áramkörök azonban nemcsak a magas frekvenciájú jeleket szűrik ki, hanem késleltetést is okoznak. Ez a késleltetés fokozódik a motor sebességének növekedésével, mivel a szűrők késleltetése a működési frekvenciával nő.

A problémát orvosolni lehet azáltal, hogy kompenzáljuk az áramkörök által okozott fáziskésést, és így a mérési eredmények pontosabban tükrözik a valós állapotot. Az analóg jelek feldolgozása és szűrése a motor gyorsabb működésekor fontos tényező, és ezen áramkörök megfelelő tervezésével csökkenthetjük a fáziskésleltetést.

Végezetül érdemes figyelembe venni, hogy az új SMO működése szoros kapcsolatban áll az observer nyerési paramétereinek helyes beállításával. A megfelelő stabilitás eléréséhez szükséges a megfelelő k értékének meghatározása, amely az SMO megfigyelésének erősségét és az alkalmazott szaturációs kapcsoló határait befolyásolja. A k paraméter beállítása segít minimalizálni a szűrési hibákat és maximalizálni a rendszer reakciósebességét a kívánt dinamikus válasz érdekében.

Hogyan befolyásolja az induktancia eltérés a fluxzus megfigyelést és a hibadiagnosztikát?

A permanens mágneses hajtóművek alkalmazásában a fluxzus pontos megfigyelése alapvető fontosságú a hibadiagnosztika és a rendszer stabilitása szempontjából. Az induktanciák mérésének pontossága kritikus tényező, különösen a d- és q-tengelyeken, amelyek az elektromos gép működését alapvetően meghatározzák. Az induktanciák mérési pontatlanságai, amelyeket a mágneses telítettség és a különféle külső zavarok is befolyásolhatnak, jelentős hatással vannak a fluxzus becslésének és a hibadiagnosztikának a pontosságára.

A fluxzus becslésére alkalmazott SM-RFO (State-Observer for Flux Linkage) módszer alapján az induktanciák hibás méréséből adódó eltérések könnyen nagy hibákhoz vezethetnek a fluxzus becslésében. Ha a d- és q-tengelyek induktanciáit nem mérjük pontosan, akkor a becsült fluxzus és a valós fluxzus közötti eltérés nem maradhat nulla. Az ilyen hibák különösen akkor léphetnek fel, amikor a motor nem működik ideálisan, például külső zavarok vagy csúszások miatt.

A fluxzus és a hiba közötti kapcsolatot a következő képlettel lehet kifejezni:

errrea−est=ΔLqdiqdt−ΔLddiddt\text{err}_{rea-est} = \Delta L_q \frac{di_q}{dt} - \Delta L_d \frac{di_d}{dt}

Ez azt jelenti, hogy a fluxzus becslésének hibája az induktancia eltérések (például ΔL_q és ΔL_d) hatására növekedhet, és ez befolyásolja a hibadiagnosztikai algoritmusok működését. Az induktanciák eltérése hatással van a fluxzus becslésére és a motor működésére is. Ezen kívül fontos megemlíteni, hogy a motor sebessége is befolyásolja a fluxzus becslésének pontosságát. Minél magasabb a sebesség, annál kisebb a becslés pontossága, különösen, ha a d-tengely áram nem nulla.

A legnagyobb kihívást az induktancia eltérés okozza akkor, amikor a fluxzus szinkronizálása nem történik meg pontosan. A hibadiagnosztikai rendszer, amely a fluxzus becslésére épít, nem mindig képes pontosan detektálni a hibákat, ha az induktanciák nem felelnek meg a valódi értékeknek. Például, ha a d-tengely áram nullán van, és a sebesség is állandó, akkor a fluxzus becslésének hibája minimális. Azonban ha a d-tengely áram eltér a nullától, akkor a fluxzus hibája növekszik, különösen, ha az induktancia eltérése nagy.

A fluxzus hibájának hatása a hibadiagnosztikára szintén jelentős, és különböző működési körülmények között változik. A fluxzus becslése megbízhatóbb, ha a motor statikus vagy kis sebességgel működik, de ha a motor gyorsul, a fluxzus becslés pontossága csökken. A legnagyobb hibák a nagy sebességű működés és a d-tengely áram nem-nullás értékei esetén jelentkeznek.

Ezeket a megfigyeléseket figyelembe véve az induktancia eltérés hatásainak kiküszöbölésére és a hibadiagnosztika pontosságának javítására szükség van olyan technikák fejlesztésére, amelyek minimalizálják az induktanciák mérési hibáit. Különösen a hibák precíz diagnosztizálása érdekében a fluxzus becsléseket nemcsak a motor paraméterek figyelembevételével kell végezni, hanem figyelembe kell venni az időben történő korrigálásokat és a rendszer stabilitásának biztosítását is.

A fluxzus becslés és a hibadiagnosztika pontosítása érdekében fontos, hogy a tervezők és mérnökök folyamatosan figyeljék a motor paramétereit és fejlesszenek olyan algoritmusokat, amelyek képesek reagálni az induktancia eltéréseire, miközben biztosítják a rendszer stabil működését.

Hogyan készíthetünk finom és tápláló vegán és vegetáriánus ételeket lassú főzővel?
Hogyan őrzi meg a történelem emlékeit egy omladozó sírkert és egy elfeledett parancsnokság?
Miért érdekes a megkövesedett tárgyak?
Milyen hatással van a testünk felépítése az életünkre?
Mi a kanonikus forma és hogyan találjuk a legalkalmasabb bázist?