Введение к работе
Актуальность темы. К техническим комплексам для производства дноуглубительных работ на водных акваториях следует отнести землесосные снаряды, эрлифтные и эжекторные снаряды, многочерпаковые землечерпалки и драги, грейферные снаряды, штанговые снаряды, экскаваторы-драглайны, скреперные драги, скреперные канатные установки, самоходные и прицепные скреперы и их комбинации.
Несмотря на то, что среди всех перечисленных видов снарядов наиболее эффективными являются гидравлические (землесосные) земснаряды, на всех морских бассейнах и водных речных системах продолжают эксплуатироваться землечерпальные комплексы годов постройки 30-40-летней давности. Объясняется это финансовыми трудностями, препятствующими замене флота устаревших землечерпальных систем на более эффективные землесосные.
Дноуглубительные работы являются периодическими, т.е. часть календарного времени эксплуатации земснаряды простаивают и, следовательно, содержание большого экипажа, в ожидании рабочего периода, нерационально. Для того чтобы небольшой по численности экипаж справлялся со всеми видами работ в эксплуатации (переход к месту работ, позиционирование, работа технологического оборудования, работа судовой энергетической установки) управление этими видами работ должно быть максимально автоматизировано. Это условие является обязательным для рентабельного функционирования этого вида техники и осуществляется во всех организациях, ведущих дноуглубительные работы. Однако системы автоматизации управлением построены на принципах разомкнутости отдельных операций, что не способствует высокопроизводительной работе. В то же время условия работы дноуглубительной техники характеризуются постоянной нестабильностью входных и выходных параметров (переменность свойств грунта, изменение метеоусловий в местах работ, наличие течений). Это обстоятельство даёт основание рассматривать возможность решения научно-технической задачи по автоматизированному управлению всем дноуглубительным комплексом с учётом неопределённости и переменности входных и выходных параметров системы на основе методов нечёткой логики, что является основной научной идеей диссертации.
Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы землечерпальных дноуглубительных комплексов путём выбора новых законов управления и методов контроля работы электромеханических систем главных электроприводов.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
1. Выбор и обоснование системы допущений для имитационного моделирования работы земснаряда в процессе дноуглубительных работ.
2. Разработка структурной и функциональной схемы системы управления главных механизмов земснаряда.
3. Разработка алгоритма и модели нечёткой системы управления главными механизмами земснаряда.
4. Выбор и обоснование критериев оптимальности в задаче оптимизации параметров электромеханической системы земснаряда.
5. Разработка математических моделей оценки качества переходного процесса системы управления.
6. Экспериментальные исследования на лабораторном стенде.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа и математического моделирования, математические методы планирования эксперимента и регрессионного анализа, методы технической кибернетики и теории управления, пакеты прикладных программ MATLAB и Fuzzy Logic Toolbox.
Научная новизна:
1. Предложена структурная схема управления главными электроприводами земснаряда, выходной величиной в которой использован угол отпирания тиристора.
2. На основе методов математического планирования эксперимента разработаны математические модели показателей качества переходных процессов.
3. Алгоритмическое обеспечение АСУ ТП земснаряда, включая интеллектуальный блок на основе алгоритмов нечеткой логики.
4 . Модель нечеткой системы управления работой земснаряда.
Практическую ценность имеют:
1. Математические модели показателей качества переходного процесса в системе управления электроприводом постоянного тока работой земснаряда.
2. Структурные схемы систем управления с блоком нечёткой логики.
3. Методика определения оптимальных параметров регуляторов в системе управления двигатель постоянного тока – управляемый выпрямитель (ДПТ-УВ), способом прямой оптимизации.
Реализация и внедрение. Теоретические и практические результаты работы внедрены в ООО «Дноуглубительная компания Каз. Транс. Форм.», а также используются в учебном процессе на кафедре «Электрооборудование и автоматика судов» в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» при изучении дисциплины «Интеллектуальные системы управления», на кафедре «Морская техника и технологии» института Морских Технологий РГКП «Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова» (г. Актау, Республика Казахстан) при изучении дисциплины «Автоматизация морской техники».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях Астраханского государственного технического университета (2006-2010 г.г.); VII Международной научно-методической конференции «Традиции и педагогические новации в электротехническом образовании НИТЭ-2006» (Астрахань, 2006 г.); Всероссийской научно-технической конференции (Уфа, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 статьи в публикациях по перечню ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и 3 приложений. Основной текст 155 страниц машинописного текста. Библиография 121 наименования.
