«Умный наблюдатель» повысит надёжность электротранспорта

Батарея современного электромобиля – это сложная система «двигатель-управление», и инженеры-разработчики продолжают поиски золотой середины между мощностью, надёжностью и стоимостью. Синхронный реактивный двигатель (SynRM) отличается простотой: в его вращающейся части (роторе) нет ни обмоток, ни дорогих магнитов – только особым образом вырезанные пластины стали. Это делает его дешёвым, надёжным и очень лёгким.

Однако, как это часто бывает с простыми механизмами, управлять таким двигателем труднее. Он требует идеальной синхронизации тока и положения ротора, иначе мотор начинает «дёргаться», теряет мощность или не может сдвинуть машину с места.

Интересное решение предложила команда исследователей, в которую вошли профессор Самарского технического университета Валерий Гольдштейн, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника» Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) Владимир Романов и болгарские специалисты Николай Джагаров и Николай Янев. Они разработали математическую модель и систему управления, в которых классический подход (ПИ-регулятор) сочетается с интеллектуальным «наблюдателем».

«Наблюдатель» работает по принципу оптимальной сингулярной адаптации (OSA). В отличие от стандартных систем, которые просто реагируют на уже возникшее отклонение, адаптивный наблюдатель прогнозирует поведение привода. Он в реальном времени оценивает всего два ключевых параметра, и на основе этих данных корректирует управление, чтобы движение оставалось плавным и мощным даже при резких перепадах нагрузки.

– Предложенный нами метод позволяет управлять приводом, оценивая минимум параметров, что делает вычисления быстрыми, а реакцию системы – практически мгновенной, – поясняет один из соавторов разработки Владимир Романов.

Свою теорию учёные протестировали в среде программирования Matlab, смоделировав разные режимы езды: резкий старт, внезапную нагрузку (например, подъём в гору), торможение и даже движение задним ходом.

– Результаты порадовали. На графиках видно, что обычный регулятор «пасует» при включении нагрузки – скорость электромобиля проседает. Наша же адаптивная же система держит удар: скорость остаётся стабильной. Двигатель работает чётко, без рывков, а все ключевые параметры – ток, напряжение, мощность – меняются плавно и предсказуемо, – отмечает Владимир Романов. – Такую систему управления можно использовать для создания более надёжных и энергоэффективных электромобилей. Она позволяет применять дешёвые и простые синхронные реактивные двигатели, сохраняя динамику и комфорт.

Работа выполнена при поддержке Болгарского научного фонда. Результаты исследования международной группы учёных опубликованы в сборнике материалов конференции International Conference Automatics and Informatics 2025 (ICAI'25).

Учёные также планируют воплотить свою математическую модель в реальном «железе» и испытать её на экспериментальном стенде.