Adaptive control of the drive system with elastic coupling using fuzzy Kalman filter with dynamic adaptation of selected coefficients

In the paper issues related to damping of torsional vibrations in electric drive systems with elastic joint with changeable inertia of the load machine using an adaptive control structure are presented. In order to state variables estimation of a drive system, the extended Kalman filter with a dynamic adaptation of selected coefficients has been applied. Adaptation of selected coefficients of the Kalman filter’s covariance matrix ensures an improvement of the state variables and parameter estimation quality of the considered drive system with changeable inertia. The element implementing the adaptation is a fuzzy system, whose input signals are a current estimated value of a time constant of the load machine and a processed signal of an absolute value of difference between the electromagnetic and shaft torques. Theoretical considerations and simulation studies have been verified by tests with laboratory set-up.

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z tłumieniem drgań skrętnych w elektrycznych układach napędowych z połączeniem sprężystym o zmiennym momencie bezwładności maszyny roboczej poprzez zastosowanie struktury sterowania adaptacyjnego. W celu odtwarzania zmiennych stanu rozpatrywanego układu wykorzystano zmodyfikowany algorytm rozszerzonego filtru Kalmana z dynamiczną adaptacją wybranych współczynników. Adaptacja współczynników macierzy kowariancji zapewnia poprawę jakości estymacji zmiennych stanu i parametru układu w obecności zmiennego momentu bezwładności. Elementem realizującym wspomnianą adaptację jest system rozmyty, którego sygnałami wejściowymi są aktualna estymowana wartość stałej czasowej maszyny roboczej oraz przetworzony sygnał modułu różnicy pomiędzy momentami elektromagnetycznym i skrętnym. Rozważania teoretyczne i badania symulacyjne zostały zweryfikowane przez testy na stanowisku rzeczywistym.