ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДАМИ З РІЗНИМИ ТИПАМИ КОВЗНОГО РЕЖИМУ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.48.2026.10Ключові слова:
мікропроцесорна система, електропривод, ковзний режим, SMC вищого порядку, вібрація, фіксована частота, робастність, методологія дослідженняАнотація
У статті проведено порівняльний аналіз систем керування електроприводами, що базуються на різних типах ковзного режиму (класичний, вищого порядку, динамічний інтегральний та інші). Проаналізовано ключові проблеми класичного SMC при його реалізації в цифрових мікропроцесорних і FPGA-структурах, зокрема ефект вібрації (chattering), який спричиняє прискорене зношування компонентів і проблеми електромагнітної сумісності (ЕМС) та змінну частоту перемикання, неприйнятну для промислових систем. Визначено чинники, що впливають на якість керування, серед яких ефекти дискретизації, часові затримки та обмеження обчислювальних ресурсів. Доведено доцільність застосування SMC вищого порядку (HOSMC), зокрема алгоритму Super-Twisting Control (STC), для ефективного усунення вібрації, а також Dynamic Integral SMC — для забезпечення фіксованої частоти широтно-імпульсної модуляції (PWM). Наведено узагальнену характеристику сучасних напрямів розвитку цифрових методів керування, включаючи гібридні підходи та робастні спостерігачі (STSMO). Обґрунтовано необхідність створення єдиної теоретико-методологічної бази для подальших досліджень, оптимізації та практичного впровадження в системах з високою динамікою, таких як електромобілі та багатофазні електроприводи.
Посилання
Riaz, M., Yasin, A. R., Uppal, A. A., & Yasin, A. A novel dynamic integral sliding mode control for power electronic converters. Science Progress. 2021. T. 104(4). C. 1–16. DOI: 10.1177/00368504211044848
Zou, X., Ding, H., & Li, J. Sensorless control strategy of permanent magnet synchronous motor based on fuzzy sliding mode controller and fuzzy sliding mode observer. Journal of Electrical Engineering & Technology. 2023. T. 18(3). C. 2355–2369. DOI: 10.1007/s42835-022-01352-4
Alföldi, Á., Fényes, D., & Gáspár, P. Design and Implementation of a Slip Control for Electric Formula Student Vehicle Using Sliding Mode Control. In S. T. E. F. P. Gáspár (Ed.), Vehicle System Dynamics: Volume 1. 2024. C. 699–707. Springer International Publishing. DOI: 10.1007/978-3-031-64536-1_53
Ianagui, A. S. S., & Tannuri, E. A. High Order Sliding Mode Control and Observation for DP Systems. IFAC PapersOnLine. 2018. T. 51(29). C. 110–115. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.127
Rodas, J., Gonzalez-Prieto, I., Kali, Y., Saad, M., & Doval-Gandoy, J. Recent Advances in Model Predictive and Sliding Mode Current Control Techniques of Multiphase Induction Machines. Frontiers in Energy Research. 2021. T. 9, C. 729034. DOI: 10.3389/fenrg.2021.729034
Lu, H., Yang, D., & Su, Z. Improved sliding mode control for permanent magnet synchronous motor servo system. IET Power Electronics. 2023. T. 16(13). C 169–177. DOI: 10.1049/pel2.12372
Pourseif, T., & Mohajeri, M. Design of robust control for a motor in electric vehicles. IET Electrical Systems in Transportation. 2019. T. 10(2). C. 223–234. DOI: 10.1049/iet-est.2018.5084
Wu, L., Liu, J., Vazquez, S., & Mazumder, S. K. Sliding Mode Control in Power Converters and Drives: A Review. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2022. T. 9(3). C. 392–406. DOI: 10.1109/JAS.2021.1004380
Huerta-Moro, S., Tavizón-Aldama, J. D., & Tlelo-Cuautle, E. FPGA Implementation of Sliding Mode Control and Proportional-Integral-Derivative Controllers for a DC–DC Buck Converter. Technologies. 2024. T. 12(10). C. 184. DOI: 10.3390/technologies12100184
El Alami, H., Bossoufi, B., Motahhir, S., Alkhammash, E. H., Masud, M., Karim, M., Taoussi, M., Bouderbala, M., Lamnadi, M., & El Mahfoud, M. FPGA in the Loop Implementation for Observer Sliding Mode Control of DFIG-Generators for Wind Turbines. Electronics. 2022. T. 11(1). C. 116. DOI: 10.3390/electronics11010116
Ianagui, A. S. S., & Tannuri, E. A. High Order Sliding Mode Control and Observation for DP Systems. IFAC PapersOnLine. 2018. T. 51(29). C. 110–115. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.127
Eskander, M. N., Arafa, O. A., Abdel Hakiem, M. M., & El Hakiem, S. Microprocessor-Based Control of Slip Energy Recovery Induction Motor. ResearchGate Publication. 2001. December. URL: https://www.researchgate.net/publication/312033434
Dodke, R., Bhad, S., Lahudkar, U., Karpate, M., Vyawahare, N., Bhajikhaye, D., & Titarmare, P. Microprocessor Based Slip Power Recovery in Induction Motor. IJARIIE. 2017. T. 3(2).
Silva, J. F. A. Sliding mode control of multilevel power converters. Proceedings of the 9th International Conference on Power Electronics and Motion Control—EPE-PEMC. 2000.
Tan, S., & Ma, J. Study on influence of switching frequency on sliding mode control performance of permanent magnet synchronous motor. IET Power Electronics. 2022. T. 15(13). C. 2345–2353. DOI: 10.1049/pel2.12353
Castañeda, C. E., Valderrabano-Gonzalez, A., Gabbar, H. A., & Morfín, O. A. Sliding Mode with Equivalent Control for Induction Motor Drive Based on Multi-Pulse VSC. Energies. 2023. T. 16(13). C. 4866. DOI: 10.3390/en16134866
Spiazzi, G., Mattavelli, P., & Rossetto, L. Performance optimization of Cuk converters by sliding-mode control. IEEE Transactions on Power Electronics. 1995. T. 10(3). C. 302–309. DOI: 10.1109/7.385966
Riaz, M., Yasin, A. R., Uppal, A. A., & Yasin, A. (2021). A novel dynamic integral sliding mode control for power electronic converters. Science Progress, 104(4), 1–16. DOI: 10.1177/00368504211044848
Zou, X., Ding, H., & Li, J. (2023). Sensorless control strategy of permanent magnet synchronous motor based on fuzzy sliding mode controller and fuzzy sliding mode observer. Journal of Electrical Engineering & Technology, 18(3), 2355–2369. DOI: 10.1007/s42835-022-01352-4
Alföldi, Á., Fényes, D., & Gáspár, P. (2024). Design and Implementation of a Slip Control for Electric Formula Student Vehicle Using Sliding Mode Control. In S. T. E. F. P. Gáspár (Ed.), Vehicle System Dynamics: Volume 1 (pp. 699–707). Springer International Publishing. DOI: 10.1007/978-3-031-64536-1_53
Ianagui, A. S. S., & Tannuri, E. A. (2018). High Order Sliding Mode Control and Observation for DP Systems. IFAC PapersOnLine, 51(29), 110–115. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.127
Rodas, J., Gonzalez-Prieto, I., Kali, Y., Saad, M., & Doval-Gandoy, J. (2021). Recent Advances in Model Predictive and Sliding Mode Current Control Techniques of Multiphase Induction Machines. Frontiers in Energy Research, 9, 729034. DOI: 10.3389/fenrg.2021.729034
Lu, H., Yang, D., & Su, Z. (2023). Improved sliding mode control for permanent magnet synchronous motor servo system. IET Power Electronics, 16(13), 169–177. DOI: 10.1049/pel2.12372
Pourseif, T., & Mohajeri, M. (2019). Design of robust control for a motor in electric vehicles. IET Electrical Systems in Transportation, 10(2), 223–234. DOI: 10.1049/iet-est.2018.5084
Wu, L., Liu, J., Vazquez, S., & Mazumder, S. K. (2022). Sliding Mode Control in Power Converters and Drives: A Review. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 9(3), 392–406. DOI: 10.1109/JAS.2021.1004380
Huerta-Moro, S., Tavizón-Aldama, J. D., & Tlelo-Cuautle, E. (2024). FPGA Implementation of Sliding Mode Control and Proportional-Integral-Derivative Controllers for a DC–DC Buck Converter. Technologies, 12(10), 184. DOI: 10.3390/technologies12100184
El Alami, H., Bossoufi, B., Motahhir, S., Alkhammash, E. H., Masud, M., Karim, M., Taoussi, M., Bouderbala, M., Lamnadi, M., & El Mahfoud, M. (2022). FPGA in the Loop Implementation for Observer Sliding Mode Control of DFIG-Generators for Wind Turbines. Electronics, 11(1), 116. DOI: 10.3390/electronics11010116
Ianagui, A. S. S., & Tannuri, E. A. (2018). High Order Sliding Mode Control and Observation for DP Systems. IFAC PapersOnLine, 51(29), 110–115. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.127
Eskander, M. N., Arafa, O. A., Abdel Hakiem, M. M., & El Hakiem, S. (2001). Microprocessor-Based Control of Slip Energy Recovery Induction Motor. ResearchGate Publication, December. URL: https://www.researchgate.net/publication/312033434
Dodke, R., Bhad, S., Lahudkar, U., Karpate, M., Vyawahare, N., Bhajikhaye, D., & Titarmare, P. (2017). Microprocessor Based Slip Power Recovery in Induction Motor. IJARIIE, 3(2).
Silva, J. F. A. (2000). Sliding mode control of multilevel power converters. Proceedings of the 9th International Conference on Power Electronics and Motion Control—EPE-PEMC 2000.
Tan, S., & Ma, J. (2022). Study on influence of switching frequency on sliding mode control performance of permanent magnet synchronous motor. IET Power Electronics, 15(13), 2345–2353. DOI: 10.1049/pel2.12353
Castañeda, C. E., Valderrabano-Gonzalez, A., Gabbar, H. A., & Morfín, O. A. (2023). Sliding Mode with Equivalent Control for Induction Motor Drive Based on Multi-Pulse VSC. Energies, 16(13), 4866. DOI: 10.3390/en16134866
Spiazzi, G., Mattavelli, P., & Rossetto, L. (1995). Performance optimization of Cuk converters by sliding-mode control. IEEE Transactions on Power Electronics, 10(3), 302–309. DOI: 10.1109/7.385966
