Содержание к диссертации
Введение
Глава I АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ
1.1. Современный уровень разработок автоматизированных электроприводов для регулирования натяжения 13
1.2. Математическое описание и свойства объекта в электроприводе для регулирования натяжения при перемотке 18
1.3. Анализ схем измерения натяжения и их классификация 30
1.4. Методы анализа и синтеза быстродействующих электроприводов с управляемыми выпрямителями 40
Выводы 54
Глава 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАТЯЖЕНИЯ 56
2.1. Электромеханический измерительный преобразователь натяжения 57
2.2. Анализ и синтез преобразователя натяжения с выходным сигналом, пропорциональным току электродвигателя 69
2.3. Преобразователь натяжения с фазовым управлением и выходным сигналом, пропорциональным углу поворота измерительного вала 85
2.4. Комбинированный электромеханический
измерительный преобразователь натяжения. 106
Выводы ИЗ
Глава 3. АНАЖЗ И СИНТЕЗ ЛИНЕАРИЗОВАННЫХ СТРУКТУР ШСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ 115
3.1. Синтез структуры электропривода при. управлении по якорю электродвигателя натяжного устройства 116
3.2. Электропривод с источником неизменного тока в цепи якоря машины независимого возбуждения 127
3.3. Синтез структуры электропривода при одновременном управлении по каналам якоря
и возбуждения двигателя натяжного устройства 136
3.4. Электропривод с машиной последовательного возбуждения 142
3.5. Синтез системы электропривода с комбинированным управлением и дополнительной обратной связью по скорости электродвигателя натяжного устройства 146
3.6. Цифро-аналоговый электропривод с фазовым управлением 151
3.7. Выбор критерия и обоснование инженерной методики синтеза быстродействующего электропривода для регулирования натяжения 158
Выводы j 173
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИКИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАТЯЖНОГО УСТРОЙСТВА С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ 175
4.1. Исследование влияния изменения основных технологических параметров на устойчивость и качество переходной характеристики электропривода натяжного устройства . 176
4.2. Цифро-аналоговое устройство для управления магнитным потоком электродвигателя 186
4.3. Разработка самонастраивающихся систем электропривода при изменении диаметра
рулона и линейной скорости перемотки 193
Выводы 200
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ШСТРОдеЙСТБЩИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ НАТЯЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ПЕРЕМОТКЕ. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ И ВНЕДРЕНИЯ 202
5.1. Автоматическая система управления скоростью и натяжением нитей в шлихтовальной машине ШБ-І40 202
5.2. Автоматизированный электропривод продольно-резательного станка 215
5.3. Автоматическая система управления скоростью и натяжением гибкого материала с применением ЭВМ 219
5.4. Устройство для регулирования скорости и натяжения материала при перемотке 232
5.5. Экспериментальные исследования макета электромеханического измерительного преобразователя натяжения 237
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 246
ЛИТЕРАТУРА 249
Приложение I. Акты промышленного внедрения 259
Приложение 2.1. Алгоритм расчета предельной
полосы пропускания вентильного
электропривода 263
Приложение 2.2. Алгоритм расчета статической
характеристики электромеханического измерительного преобразователя
натяжения 268
Приложение 3. Список использованных сокращений. 272
- Современный уровень разработок автоматизированных электроприводов для регулирования натяжения
- Электромеханический измерительный преобразователь натяжения
- Синтез структуры электропривода при. управлении по якорю электродвигателя натяжного устройства
- Исследование влияния изменения основных технологических параметров на устойчивость и качество переходной характеристики электропривода натяжного устройства
- Автоматическая система управления скоростью и натяжением нитей в шлихтовальной машине ШБ-І40
Современный уровень разработок автоматизированных электроприводов для регулирования натяжения
Из всего многообразия технологических процессов, выполняемых на непрерывных линиях по обработке гибкого материала, можно выделить следующие основные процессы, требующие регулирования натяжения материала: размотка и намотка рулонов, термообработка, сушка, охлаждение материала, нанесение покрытия на материал, формообразование при изготовлении изделий путем намотки и др. В зависимости от требований к регулированию натяжения все упомянутые технологические процессы делятся на две группы.
1. Процессы не требующие высокого быстродействия регулирования натяжения. К ним относятся процессы стабилизации меж секционных натяжении, например, в бумагоделательных машинах, установках нанесения покрытий, термообработки и т.п. Вопросы регулирования меж секционных натяжении достаточно полно отражены в работах [2, 12, 13, 18, 22, 25, 29, 30, 32, 33, 48, 73, 79, 92, 93].
2. Процессы, характеризующиеся высокочастотными возмущениями и требующие высокого быстродействия регулирования натяжения. К установкам с технологическим процессом этого типа относятся размоточно-намоточные устройства, обычно устанавливаемые в начале и конце технологической линии. Они характеризуются жесткими требованиями к процессу регулирования натяжения, которые обусловлены качеством исходного продукта или необходимостью выпуска продукции высокого качества. По данным / 78j рулон материала в процессе хранения, транспортировки и погрузочно-разгрузочных операций подвергается значительным деформациям. Рулоны материала деформируются: при хранении на складах под действием собственной массы и массы вышележащих рулонов; от ускорений, замедлений и толчков при движении транспорта; захватными приспособлениями различных погрузочно-разгрузочных механизмов. В [78J установлено, что количество поврежденных рулонов бумаги может достигнуть Ь2?о от общего числа. Наиболее распространенный вид повреждения рулонов - деформация, нарушающая круглую форму поперечного сечения рулона. При размотке такого рулона возникают периодические возмущения с частотой, кратной скорости вращения и достигающей во многих случаях 100 150 рад/с. Такие же высокочастотные возмущения возникают от неточной установки рулона в опорах либо от эллиптической намотки [18, 42, 74J.
Электромеханический измерительный преобразователь натяжения
Электромеханический ИПН, как было отмечено в п.1.3, наиболее предпочтительно строить, используя метод уравновешивания и электродвигатель в качестве еилоуравновешивающего обратного преобразователя.
По характеру движения измерительного вала в процессе функционирования ИПН могут выполняться с поступательным и вращательным рабочим движением вала обратного преобразователя. В случае поступательного движения измерительный вал непосредственно соединен с преобразователем линейного перемещения и обратным преобразователем - линейным электродвигателем, выходной координатой которого является сила. Существенным недостатком такого ИПН является необходимость специального линейного электродвигателя. Более предпочтительно использовать в качестве обратного преобразователя электродвигатель обычного исполнения. В этом случае вал обратного преобразователя ИПН должен осуществлять вращательное рабочее движение либо в кинематической цепи должно осуществляться преобразование поступательного движения измерительного вала во вращательное движение вала электродвигателя. Последнее соответствует преобразованию равнодействующей силы f в момент приложенный к валу электродвигателя.
При использовании в качестве обратного преобразователя электродвигателя постоянного тока коэффициент передачи цепи обратного преобразования определяется связью между током якоря электродвигателя и моментом на его валу. В ИПН, использующем метод уравновешивания, основная составляющая результирующей погрешности обусловлена непостоянством коэффициента передачи цепи обратного преобразования. Указанное обстоятельство накладывает жесткие требования на постоянство магнитного потока электродвигателя. Поэтому в ИПН рекомендуется применять высокомоментный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов либо снабжать электродвигатель системой стабилизации магнитного потока.
Кинематическая схема электромеханического ЙПН с электродвигателем приведена на рис.2.1.
Синтез структуры электропривода при. управлении по якорю электродвигателя натяжного устройства
Двухконтурная схема электропривода для регулирования натяжения содержит внутренний контур регулирования тока якоря электродвигателя и внешний контур регулирования натяжения. Для питания якоря электродвигателя используется управляемый выпрямитель.
Структурная схема электропривода для регулирования натяжения при малых отклонениях от установившегося режима (рис. 3.1) получена, исходя из структурной схемы объекта "электродвигатель-полотно обрабатываемого материала" при постоянном значении магнитного потока (рис.1.1), полученный в п.1.2.
Регулятор тока якоря для компенсации постоянной времени цепи якоря выполняется пропорционально-интегральным. Передаточная функция замкнутого контура тока якоря коэффициент обратной связи по току якоря; 7 - некомпенсируемая постоянная времени контура тока. Связь некомпенсируемой постоянной времени 7 с полосой пропускания электропривода будет показана позднее в п.3.7. Под объектом регулирования для регулятора натяжения в двухконтурной схеме следует понимать оптимизированный контур тока и механическую часть объекта "электродвигатель-полотно". Передаточная функция объекта регулирования
Исследование влияния изменения основных технологических параметров на устойчивость и качество переходной характеристики электропривода натяжного устройства
Исследование влияния изменения основных технологических параметров на устойчивость и качество переходной характеристики электропривода натяжного устройства
Исследуем устойчивость системы электропривода натяжного устройства, применяя $ - разбиение плоскости технологических параметров: диаметра рулона и линейной скорости перемотки материала .
Если за время переходного процесса по управляющему воздействию диаметр рулона изменяется незначительно, то при постоянной скорости перемотки материала передаточная функция замкнутой системы электропривода для регулирования натяжения с безынерционным измерительным преобразователем натяжения и переменным магнитным потоком.
Автоматическая система управления скоростью и натяжением нитей в шлихтовальной машине ШБ-І40
Шлихтовальная машина текстильного производства предназначена для пропитки нитей основы специальным клеевым раствором - шлихтой с последующей сушкой и пара инированием с целью повышения прочности и эластичности основы и придания ей водоотталкивающих свойств.
Основными рабочими органами шлихтовальной машины являются сновальные валики с намотанной на них основой, шлихтовальное корыто с погружающим валиком, сушильные барабаны, выпускной вал и ткацкий навой. В процессе работы основа сматывается со сновальных валиков, проходит через шлихтовальное корыто и между сушильными валами, а затем наматывается на навой.
Скорость шлихтования зависит от производительности сушильной части машины, числа нитей основы будущей ткани и сорта шлихтуемой пряжи.
Для получения продукции высокого качества в процессе обработки необходимо поддерживать натяжение с точностью + Щ в установившемся и +10$ в переходном режимах, рабочую скорость движения материала с точностью +1%. Указанным требованиям в полной мере удовлетворяет регулируемый электропривод постоянного тока. Кроме того, электропривод шлихтовальной машины должен обеспечивать плавный пуск со временем разгона 4-5 с; регулирование рабочих скоростей движения материала в диапазоне Ю;1 при максимальной скорости основы 150 м/мин; наличие заправочной скорости, составляющей 4-6 м/мин.
Электропривод шлихтовальной машины ШБ-І40 выполнен от двух электродвигателей постоянного тока Ml и М2 (рис.5.1). Основные технические характеристики шлихтовальной машины ШБ-І40 приведены в табл.5.1 и табл.5.2.
Электропривод навоя. Электродвигатель Ml через редуктор PI приводит в движение ткацкий навой. Основное назначение электропривода навоя состоит в намотке основы с заданным натяжением. Якорь электродвигателя Ml питается от тиристорного преобразователя TQI и снабжен двухконтурной схемой регулирования натяжения. Внутренним контуром этой схемы является контур регулирования тока якоря, включающий регулятор РН и датчик ДТІ тока якоря электродвигателя навоя Ml. Внешний контур регулирования натяжения содержит регулятор натяжения РН и измерительный преобразователь.
Нужное натяжение основы задается посредством рукоятки "задание натяжения" на пульте управления машиной. Рукоятка связана зубчатой передачей с валом бесконтактного сельсина БСІ, образуя сельсинный командоапарат. Сельсин БСІ работает в трансформаторном режиме. Его выходное напряжение, выпрямленное выпрямителем ВІ, через задатчик интенсивности ЗИІ подается на вход регулятора натяжения РН и определяет заданное значение натяжения.
