Ученые разработали регуляторы, сокращающие энергопотребление двигателей

Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали регуляторы для управления синхронными двигателями, которые позволяют сократить потери электроэнергии и продлить срок службы деталей за счет более эффективной настройки режима их работы. Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Синхронные двигатели применяются в машиностроении, энергетике, строительстве и металлургии. Регуляторы, управляющие такими параметрами, как скорость их работы, не всегда эффективны, что приводит к росту энергозатрат и интенсивности износа деталей. Авторы предложили новую модификацию регуляторов, основанную на нечеткой логике — методе, учитывающем более широкий спектр условий работы таких двигателей и взаимосвязей этих параметров.
«Разработанный учеными ПНИПУ подход представляет собой альтернативу стандартному способу управления синхронными двигателями с постоянными магнитами без датчика положения ротора. Он может применяться в двигателях беспилотников, электросамокатов, велосипедов, топливных и масляных насосов. Это позволит добиться более простого, точного и качественного управления их работой, повысить их эффективность, сократить потери электроэнергии, избежать ускоренного износа деталей», — уточнили в ПНИПУ.
Регулятор представляет собой устройство с обратной связью для управления скоростью, температурой, давлением и другими показателями. Сложные системы, к которым относятся двигатели, требуют учета большего количества факторов, в том числе скачков нагрузки, качества смазки или износа деталей. Ученые предложили в качестве новой версии регулятора, решающей эти задачи, комплекс из фаззификатора, блока правил и дефаззификатора. Первый компонент позволяет преобразовать значения скорости ротора в нечеткую величину — очень высокую, высокую и другие. Блок правил содержит инструкции, предусмотренные для этих значений, а дефаззификатор преобразует нечеткие команды («увеличить сильно») в точные величины.
«Инструкции для нечеткого регулятора основаны на знаниях опытных специалистов. При этом возможно сформировать любое количество инструкций и условий в них, что делает процесс управления гораздо более эффективным. <…> Результаты показали, что использование нечеткого регулятора улучшает основные показатели качества управления. <…> Перерегулирование (превышение необходимого уровня управляющего воздействия) в идеальных условиях сокращается с 5% до 1%, а в условиях изменяющихся параметров двигателя — с 10% до 2%», — уточнили в пресс-службе университета.
Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Результаты опубликованы в журнале «Электротехника». Авторы намерены внедрить новый подход в 2024 году.