В ПНИПУ модернизировали систему управления синхронным двигателем в беспилотниках
Двигатель — одна из самых важных частей беспилотников. Инженеры стремятся сделать его надежным и мощным. Повысить его эффективность можно и с помощью уменьшения габаритов и веса его частей. Для этого, например, разрабатывают стартер-генераторы, которые сначала запускают двигатель, а затем генерирует энергию для работы всей элеткросистемы. Идея «двух режимов в одном устройстве» экономит пространство и снижает общий вес конструкции. Для управления стартер-генератором используют датчики, но выход из строя даже одного из них может привести к сбою, финансовым затратам и авариям. Ученые ПНИПУ разработали стартер-генератор без датчиков, сделав его более устойчивым к поломкам.
Исследование опубликовано в журнале «Электротехника». Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Ученые ПНИПУ реализовали стартер-генератор на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами. Такой тип двигателей почти полностью вытесняет асинхронные, потому что уровень коэффициента полезного действия значительно выше, то есть они более мощные и менее чувствительные к скачкам напряжения. Синхронные двигатели используются буквально везде: от самолетов, электрических и гибридных автомобилей и автобусов до скутеров, самокатов и квадрокоптеров.
«Обычно запуск двигателя и генерация электроэнергии происходят с помощью двух разных устройств. Наш стартер-генератор объединяет два режима в одной конструкции, обеспечивает стабильное напряжение на потребителях – на двигателе и всей электронике. Это позволяет улучшить производительность и снизить риск возникновения аварий из-за отказа систем», – объясняет доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматики и телемеханики ПНИПУ Александр Южаков.
Политехники поясняют, что основные элементы разработанного ими стартер-генератора – это драйвер двигателя, переключатель и стабилизатор. Для запуска двигателя используется драйвер, в это время все электричество поступает от аккумулятора. Затем переключатель отключает аккумулятор и драйвер, начинает работать генератор, он преобразует механическую энергию вращающегося двигателя в электрическую. Объединив оба режима в одном устройстве, достигается высокая энергетическая эффективность и компактность.
Ученые Пермского Политеха уделили особое внимание двум деталям. Во-первых, их стабилизатор работает в широком диапазоне входных напряжений и токов. Это важно, потому что нестабильное напряжение может привести к поломке двигателя и в целом электроники самолета. Во-вторых, политехники предложили управлять стартер-генератором без использования датчиков, с применением нечеткого регулятора. Такая технология имеет явные преимущества. Она более выгодна, так как больше не требуются установка и обслуживание датчиков, а также повышает надежность и энергоэффективность устройств.
Синхронными двигателями с постоянным током часто управляют с помощью датчика Холла (располагается на самом вращающемся моторе), но он легко может прийти в нерабочее состояние из-за повреждений механического характера, перегрева электродвигателя или короткого замыкания.
«Еще один популярный способ – бездатчиковое управление двигателем, но у него есть ограничения – требуются сложные математические модели и алгоритмы высокой вычислительной мощности для их реализации. В некоторых условиях, например, при низких скоростях, оно может быть менее точным. Однако применение нечеткого регулятора позволяет устранить эти недостатки», – рассказывает ассистент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Сергей Сторожев.
Разработанный учеными Пермского Политеха стартер-генератор для БПЛА способен работать сразу в двух режимах – запускать двигатель и генерировать электроэнергию для зарядки аккумулятора и питания электрических систем. Замена датчиков мотора на нечеткий регулятор делает систему более надежной. Даже при изменяющихся условиях нагрузки и параметров двигателя устройство обладает высокой точностью, что повышает надежность беспилотников.
Конструкторская и программная документация изобретения уже разработана и планируется к внедрению в системах автоматического управления двигателями в 2024 году.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно