Аннотация
Рассмотрено применение регулируемого электропривода рубительной машины, что позволяет контролировать скорость и момент резания, обеспечивает выработку качественной щепы, а также уменьшает затраты электроэнергии. Регулирование момента и скорости электродвигателя на основе нечеткой логики улучшает характеристики электропривода. Применение принципа многокаскадности при построении нечеткого регулятора позволяет учитывать режимы работы и параметры нагрузки. Целью работы является исследование возможности стабилизации скорости и момента резания дисковой рубительной машины за счет применения электропривода с регулированием на основе нечеткой логики, а также оценка энергоэффективности разработанного электропривода. Исследование электропривода рубительной машины производилось в среде Matlab по разработанной ими-тационной модели. Построена и проанализирована математическая модель нагрузки, учитывающая изменяющиеся параметры объекта регулирования. Обоснован выбор алгоритма с прямым управлением моментом для стабилизации процесса резания. Выявлено, что применение регулируемого электропривода позволяет стабилизировать скорость и момент двигателя при резко-переменной нагрузке и снизить потребляемую мощность. Показано, что введение нечеткого регулирования во внутренний контур системы управления уменьшает пульсации момента в системе с прямым управлением моментом, а учет режимов работы электропривода путем усложнения нечеткого регулятора в контуре скорости стабилизирует скорость и момент резания при изменении условий работы, что повышает качество конечной продукции. Сравнение результатов моделирования показало сни-жение потребляемой мощности при применении регулируемого электропривода по сравнению с нерегулируемым и при приме-нении нечеткого регулирования по сравнению с классической схемой системы с прямым управлением моментом.
Ключевые слова
прямое управление моментом, нечеткий регулятор, асинхронный двигатель, рубительная машина, система управления электроприводом, энергоэффективность
1. Башарин А.В. Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управле-ние электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982. 392 с.
2. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. 94 с.
3. Рушнов Н.П. Лицман Э.П., Пряхин Е.А. Рубительные машины. М.: Лесная промышленность, 1985. 208 с.
4. Васильев С.Б., Патякин В.И., Шегельман И.Р. Производ-ство щепы на предприятиях лесного комплекса: учеб. пособие. СПб.: СПбЛТА, 2002. 68 с.
5. Гончаров В.Н., Гаузе А.А., Аввакумов М.В. Основы теории и расчета оборудования для подготовки бумажной массы. Ч. 2. Рубительные машины: учеб. пособие. СПб.: СПбГТУРП, 2012. 50 с.
6. Соловьев В.А., Малюкова А.И. Разработка математиче-ской модели процесса резания рубительной машины // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государ-ственного технического университета. 2021. № 5(53). С. 47-51. doi: 10.17084/20764359-2021-53-47
7. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М.: Питер, 2008. 290 с.
8. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. 831 с
9. ГОСТ 15815-83. Щепа технологическая Технические условия (с Изменениями № 1, 2): государственный стан-дарт Союза ССР: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 августа 1983 г. N 3948: взамен ГОСТ 15815-70: дата введения 1985-01-01 / разработан Министерством лесной промышленности СССР. М.: Госстандарт России: Издательство стандартов, 1992. 15 с.
10. Технологические решения для реализации потенциала ресурсосбережения при переработке круглых лесомате-риалов на щепу / С.Б. Васильев, Л.А. Девятникова, Г.Н. Колесников, И.В. Симонова. Петрозаводск: Петрозавод-ский государственный университет, 2013. 92 с.
11. Фокин С.В. О влиянии частоты вращения рубительного диска на эффективность работы машины для измельче-ния порубочных остатков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2, № 5-3(10-3). С. 160-163. doi: 10.12737/6951
12. Козярук А.Е., Васильев Б.Ю. Методы и средства повышения энергоэффективности машин и технологий с асинхронными электроприводами // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энер-гетика. 2015. № 1. С. 47-53. doi: 10.14529/power150106
13. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2006. 265 с.
14. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Математическая модель си-стемы прямого управления моментом асинхронного электропривода // Электротехника. 2005. № 9. С. 8-14.
15. Васильев Б.Ю. Эффективность управления электропри-водом переменного тока с прямым управлением момен-том // Известия высших учебных заведений. Электроме-ханика. 2014. № 1. С. 71-75.
16. Ощепков А.Ю. Системы автоматического управления: теория, применение, моделирование в MATLAB: учеб. пособие для вузов. СПб.: Лань, 2025. 208 с.
17. Системы управления автоматизированным электропри-водом переменного тока: учеб. пособие / А.М. Макаров, А.С. Сергеев, Е.Г. Крылов, Ю.П. Сердобинцев. Волго-град: Волгоградский государственный технический уни-верситет, 2016. 192 с.
18. Лохин В.М., Романов М.П. Интеллектуальные системы управления – перспективная платформа для создания техники нового поколения // Вестник МГТУ МИРЭА. 2014. № 1(2). С. 1-24.
19. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский Л. Нейрон-ные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. М.: Гор. линия-Телеком, 2013. 384 с.
20. Хижняков Ю.Н. Нечеткое, нейронное и гибридное управление: учеб. пособие. Пермь: ПНИПУ, 2013. 303 с.
21. Соловьев В.А., Черный С.П. Искусственный интеллект в задачах управления. Интеллектуальные системы управле-ния технологическими процессами: учеб. пособие. Ком-сомольск-на-Амуре: ГОУ ВПО «КнАГТУ», 2006. 74 с.
22. Нечеткое моделирование и управление в технических системах: учеб. пособие для вузов / Ю. И. Кудинов, Ф. Ф. Пащенко, И. Ю. Кудинов, А. Ф. Пащенко. СПб.: Лань, 2022. 208 с.
23. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2024. 801 с.
24. Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и совре-менной теории автоматического управления. Т.5: Методы современной теории автоматического управления. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 784 с.
25. Моделирование системы прямого управления моментом асинхронного двигателя с регулятором на основе нечет-кой логики в Simulink / М.Г. Данилова, М.Ю. Серов, Д.И. Богадевич, И.С. Черемных, И.С. Князев // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2(45). С. 83.
26. Моделирование асинхронного привода с нечетким пря-мым управлением момента в Simulink / М.Г. Данилова, С.Ю. Чернышов, Е.Н. Сидоров, М.С. Основин // Инже-нерный вестник Дона. 014. № 3(30). С. 3.
27. Один из подходов к моделированию двухкаскадной не-четкой системы управления электроприводом постоянно-го тока с двухзонным регулированием скорости / С.П. Черный, В.А. Соловьев, А.В. Бузикаева, С.И. Сухоруков // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 2(55). С. 32-39. doi: 10.18503/2311-8318-2022-2(55)-32-39.
28. Черный С.П. Теория и практика развитых нечетких ал-горитмов в управлении технологическими процессами: дис. … д-ра техн. наук. 2.3.3 / Черный Сергей Петрович. Комсомольск-на-Амуре, 2024. 390 с.
29. Bjurulf A. Chip Geometry. Methods to impact the geometry of market chips: Doctoral thesis. Swedish University of Ag-ricultural Sciences. Uppsala, 2006. 43 p.
30. Рубцов Ю.В. Влияние отрицательной температуры на фракционный состав щепы // Механическая обработка древесины. 1981. № 3. С. 11-12.
31. Алиярова Р.С. Производство лесоматериалов необрабо-танных в Российской Федерации (месячные данные – с 2017 года). URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Les_mes_2017-2024.xlsx (дата обращения: 05.12.2025).
32. Попов М.М., Стельмащук С.В. Дисковая рубительная машина как объект автоматизации // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов, Комсомольск-на-Амуре, 09-20 апреля 2018 года. Ч. 1. Комсомольск-на-Амуре: Комсо-мольский-на-Амуре государственный технический уни-верситет, 2018. С. 409-414.
33. Дубенко И.М., Малюкова А.И. Нечеткий подход к регу-лированию электропривода рубительной машины // Мо-лодежь и наука: актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований: материалы VII Все-российской национальной научной конференции молодых учёных, Комсомольск-на-Амуре, 08-12 апреля 2024 года. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2024. С. 167-169.
34. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 736 с.
35. Бузикаева А.В., Черный С.П. Анализ многокаскадных нечётких регуляторов Сугено и Мамдани во внешнем каскаде для систем управления электроприводами пере-менного тока // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2020. № 7(47). С. 76-84.
36. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энерго-сберегающий асинхронный электропривод: учеб. пособие. М.: Academia, 2004. 248 с.
Малюкова А.И. Принципы построения нечетких систем управления электроприводом дисковой рубительной машины // Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 2(71). С. 26-34. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2026-2(71)-26-34
© Малюкова А.И. 2026 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License