№ 1 (17) – 2022

STATE OBSERVER OF THE COMBAT VEHICLE ELECTRIC DRIVES
 
https://doi.org/10.37129/2313-7509.2022.17.116-124
 
завантаження A. Bukaros, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

 
завантаження A. Herega, Doctor of Technical Sciences, Professor
завантаження V. Sergeiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
завантаження T. Obnyavko, Candidate of Economic Sciences
завантаження K. Konkov
 
 

Cite in the List of bibliographic references (DSTU 8302:2015)

Букарос А. Ю., Герега О. М., Сергеєв В. В., Обнявко Т. С., Коньков К. Д. Спостерігач електроприводів наведення бойових машин. Збірник наукових праць Військової академії (м. Одеса).2022. Вип. 1(17). С. 116-124. https://doi.org/10.37129/2313-7509.2022.17.116-124 
 

Аbstract
The paper substantiates the use of adaptive state observers of combat vehicles guiding electric drives instead of imperfect rotation speed sensors of executive motors, as which tachogenerators are traditionally used.
The synthesis is carried out, the structure and mathematical description of the Luenberger observer of the direct current executive motor with independent excitation by the modal method are obtained. The performance of the synthesized observer is confirmed by checking the fulfillment of the observability condition. An expression for determining the geometric mean root, which makes it possible to simplify the structure of the observer and to evaluate not only the rotation speed, but also the load torque on the motor shaft is proposed. For definite structure of the observer, expressions for the coefficients of the Luenberger matrix are obtained.
The modernized Luenberger observer was studied by simulation in the Matlab/Simulink environment. The parameters of the DC executive motor D-135 of the vertical guidance system of the 9K35 anti-aircraft missile system were used as the initial data of the model.
The simulation results with the accepted binomial distribution of the roots of the characteristic polynomial proved the efficiency of the proposed structure of the observer. The estimation of the electric drive coordinates occurred aperiodically, without fluctuations, however, it had a relatively large error due to the underestimated speed of the observer. To eliminate this shortcoming, the distribution of the roots of the characteristic polynomial of the observer according to the Chebyshev linear form was proposed. With this distribution of roots, the performance of the Luenberger observer increased significantly, which limited the error in tracking the coordinates of the electric drive to 4%.
The prospects for further research of the proposed method for the synthesis of state observers of the executive motors of the combat vehicles guidance systems are outlined.

Кeywords
Luenberger observer, executive motor, guidance system, combat vehicle.
 
 

List of bibliographic references
  1. Паранчук Я. С., Євдокімов П. М., Кузнєцов О. О. Шляхи удосконалення електромеханічної системи керування наведення озброєння бойової машини БМ-21 на основі нечіткої логіки. Електроенергетичні та електромеханічні системи. 2020. № 2(1). С. 79–87. DOI: https://doi.org/10.23939/sepes2020.01.079.
  2. Потапенко Е. М., Потапенко Е. Е., Казурова А. Е. Робастное управление неопределенной электромеханической системой. Радіоелектроніка, інформатика, управління. 2006. № 1 (15). С. 129–136.
  3. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник. Москва : Академия, 2006. 266 с.
  4. Rigatos G. G., Siano P. Sensorless Control of Electric Motors with Kalman Filters: Applications to Robotic and Industrial Systems. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2011. Vol. 8. No. 6. P. 62–80. DOI: https://doi.org/10.5772/10680.
  5. Abut T. Control of a DC Motor using Sensorless Observer Based Sliding Mode Control Method. International Journal of Engineering Trends and Technology. 2018. Vol. 66. No. 2. P. 67–72. DOI:10.14445/22315381/IJETT-V66P212.
  6. Пересада С. М., Луців-Шумський О. Ю., Білецький О. О. Бездавачевий алгоритм відпрацювання кутової швидкості, оснований на природних властивостях стійкості двигуна постійного струму. Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць ІХ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів. (м. Кременчук 07-08 квітня 2011 р.). Кременчук, КНУ, 2011. С. 131–132.
  7. Галагуз Т. А. Абрамович О. О., Комнацька М. М. Порівняння результатів синтезу робастних систем управління з використанням спостерігача Калмана та спостерігача Люенбергера. Системи управління, навігації та зв’язку. 2010. № 2(14). С. 75–82.
  8. Paranchuk Y., Evdokimov P., Koziy V., Тsjapa V. Mathematical modelling and experimental determination of parameters of the guidance system of weaponry complex. Computational Problems of Electrical Engineering. 2018. Vol. 8. No. 2. С. 73–78.
  9. Krause P. C., Wasynczuk O., Sudhoff S. D. Analysis of Electric Machinery and Drive Systems. New York: Wiley-IEEE, 2002. 680 p. DOI:10.1002/9781118524336.
  10. Сазонов А. Е., Сахаров А. Е., Чертков А. А. Модальный метод синтеза наблюдателя для системы управления курсом судна. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2016. №4(38). C. 211–223.
  11. Бурик М. П. Електромеханічні системи підпорядкованої структури з властивостями слабкої чутливості до параметричних та координатних збурень: монографія. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 268 с.
 
 
 

References
  1. Paranchuk, Ya. S., Yevdokimov, P. M., & Kuznietsov, O. O. (2020). Ways of the BM-21 fighting vehicle arming electromechanical aiming control system improvements on the basis of fuzzy logic. Electrical Power and Electromechanical Systems, 2 (1), 79–87. DOI:https://doi.org/10.23939/sepes2020.01.079. [in Ukrainian].
  2. Potapenko, E. M., Potapenko, E. E., & Kazurova, A. E. (2006). Robust control of an uncertain electromechanical system. Radio Electronics, Computer Science, Control, 1 (15), 129-136. [in Russian].
  3. Sokolovskiy, G. G. (2006). AC drives with frequency regulation. Akademiya Publ. [in Russian].
  4. Rigatos, G. G., & Siano, P. (2011). Sensorless Control of Electric Motors with Kalman Filters: Applications to Robotic and Industrial Systems. International Journal of Advanced Robotic Systems, 8 (6), 62-80. DOI: https://doi.org/10.5772/10680.
  5. Abut T. (2018). Control of a DC Motor using Sensorless Observer Based Sliding Mode Control Method. International Journal of Engineering Trends and Technology, 66 (2), 67-72 DOI:10.14445/22315381/IJETT-V66P212.
  6. Peresada, S. M., Lutsiv-Shumskyi, O. Yu., & Biletskyi, O. O. (2011). Sensorless algorithm for testing the angular velocity based on the natural properties of the stability of the DC motor. In Electromechanical and energy systems, methods of modeling and optimization (pp. 131-132). [in Ukrainian].
  7. Halahuz, T. A. Abramovych, O. O., & Komnatska, M. M. (2010). Comparison of the results of the synthesis of robust control systems using the Kalman observer and the Luenberger observer. Control, Navigation and Communication Systems, 2 (14), 75-82. [in Ukrainian].
  8. Paranchuk, Y., Evdokimov, P., Koziy, V., & Тsjapa, V. (2018). Mathematical modelling and experimental determination of parameters of the guidance system of weaponry complex. Computational Problems of Electrical Engineering, 8 (2), 73-78.
  9. Krause, P.C., Wasynczuk, O., & Sudhoff, S.D. (2002). Analysis of Electric Machinery and Drive Systems. Wiley-IEEE Publ. DOI:10.1002/9781118524336.
  10. Sazonov, A. E., Saharov, A. E., & Chertkov, A. A. (2016). Modal Observer Synthesis Method for Vessel Heading Control System. Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O. Makarova, 4 (38), 211-223. [in Russian].
  11. Buryk, M. P. (2021). Electromechanical systems of subordinate structure with properties of low sensitivity to parametric and coordinate perturbations. KPI im. Ihoria Sikorskoho Publ. [in Ukrainian].

 

 
Copyright 2014 17.116-124 (eng) А. Розроблено ІОЦ ВА
Templates Joomla 1.7 by Wordpress themes free