Введение к работе
Актуальность тент. Автоматизация транспортных операций улучшает условия труда на производстве и позволяет высвободить значительные трудовые ресурсы. Современные автоматизированные транспортные системы являются неотъемлемым элементом робототехнических комплексов.
Использование в автоматизированных электроприводах транспортных систем для совершения возвратно-поступательных перемещения наиболее простых и надежных в эксплуатации линейных асинхронных двига"телей сдерживается сложностью их управления, а также трудностью получения низких скоростей.
Распространенным в последние года микропроцессорным системам управления асинхронными электроприводами (в том числе и линейными) с использованием полупроводниковых преобразователен частоты или напряжения свойственны существенные недостатки, обусловленные необходимостью пропускать через преобразователь всю мощность, передаваемую во вторичную цепь машшы, и пофззным управлением. Подобные системы управления, обеспечивая неплохие регулировочные и энергетические показатели привода, являются дорогостоящими, имеет високий уровень электромагнитных помех и недостаточно надежны в эксплуатации.
Альтернативой тиристорному электроприводу . является
і исследуемый лннефша двигатель с магнитным управлением (ЛДМУ),
позволяющий изменением магнитной проницаемости слоя управления,
введенного в зазор асинхронной машшы, осуществлять
( регулирование тягового усилия' я скорости в достаточно широком
диапазоне, в том числе, ив зоне низких скоростей.
ДИМУ объединяет в одной конструкции линейный асинхронный двигатель и контур управления. Регулирование привода осуществляется без воздействия 'со стороны питающей сети. Разработка подобного, линейного асинхронного электропривода с аналоговым управлешем позволяет при некотором удорожании конструкции двигателя значительно упростить структуру и алгоритм функционирования системы управления, снизив при ЭТОМ; стоимость и повысив надежность ее работы.
Целью диссертации является разработка математического аппа-
. рата для изучения динамических свойств нетрадиционного линейного
асинхронного двигателя с магнитным управлением и синтеза систем
управления исследуемым электроприводом, позволяющим обеспечить
\
получение низких скоростей и плавное регулирование линейного асинхронного привода дешевыми и надеюшми средствам:!. '* В «соответствии с поставленное целью требовалось:
1) установить взаимосвязь мекду управлявдим током и эквива
лентной магнитной проницаемостью слоя управления;
2) разработать метод экспериментального определения маг-
- нитннх характеристик стали слоя управления и регулировочной
характеристики ЛДМУ;
3) получить математическое описание электромеханических
. переходных процессов в ЛДМУ;
-
разработать математические модели для исследования динамических свойств ДИМУ "в малом" и "в большом";
-
определить законы изменения электромагнитной силы' н скорости ДЛМУ при регулировании током цепи управления;
-
выявить особенности динамических свойств исследуемого электропривода;
-
выработать рекомендации по управлению переходными электромагнитными усилиями в пусковых режимах привода;
-
провести экспериментальные исследования для проверки адекватности динамической, математической модели ДЦМУ и подтверхдения основных теоретических положений.
Методика проведения исследований. Экспериментально-аналитические исследования динамических свойств ДШУ осуществлены с - использованием основных положений иг методов, извостшд из курса автоматизированного алектропривода и теории , автоматического управления,бс применением математического моделі'фоваїшя на ЭВМ. ,Выявленные количественные взаимосвязи моаду- переменными ' исследуемой системы электропривода представлены в аналитическом виде, в -также алгоритмами.
Адекватность разработанной математической модели ДДМУ
проверена' путем сопоставления расчетных кривых с
експериментально снятыми осциллограммам!!- Результаты и вывода
работы теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены.
Ц& защиту выносятся следующие полокения и результаты:
. ,-« — выявленная взаимосвязь эквивалентной магнитной проница-
еыости слоя управления от величины управляющего тока и метод ее
експериментального определения; .
— установленные взаимосвязи магнитных свойств сдоя управления и его конструктивішх ' параметров с пределами
— 5—
регулирования тяговых усилий ДДмУ;
математическое описание электромеханических переходах процессов в ДДМУ:
математическая модель для численного расчета пуско-тормозных режимов ДДМУ;
структурная схема ДДМУ "в малом", отрвжмвдая динамические свойства исследуемого объекта в системе ' автоматического управления, и выявленные на ее основе законы изменения тягового усилия и скорости при изменении управляющего фактора;
результаты анализа особенностей динамических свойств исследуемого привода;
—рекомендации по управлению электромеханическими переходными процессами в пусковых -режимах привода.
Научная новизна работы определяется следующими голоданиями.
-
Выявлены особенности поперечного подаагнячивания как способа воздействия на магнитную проницаемость слоя управлегния. ДДМУ. Это позволило впервые установить взаимосвязи: а) управля-пцего фактора и эквивалентной магнитной проницаемости слоя управления; О) магнитных свойств и конструктивных яарамэтров слоя управления с пределами регулирования тяговых усиляй.
-
Впервые получено математическое описание переходных процессов в исследуемом приводе, которое устанавливает неизвестные ранее взаимосвязи между уііравляицим фактором, регулируемым параметром и скоростью перемещения вторичного элемента в динамике.
-
Получены линеаризованные уравнения ДДМУ в отклонениях. На их основе определена нвязвестнне . ранее приближенные аналитические соотношения в виде < таредаточошх функций, связывающие изменения электрсмагиитиоа силы а скорости привода с изменениями индуктивности рассеяния обмотка индуктора . я управляющего воздействия. Вместе с - тем подучена передаточная функция, связывавдая изменение 'электромагнитной силы о колебаниями напряжения питавдеи сети при неизменном управляодем воздействии. При зтсм предложен говыа подход к выводу передаточной функции асинхронного двигателя, который .отличается от известных простотой при достаточно полном .учете электромагнитных переходных процессов в обмотках машины.
-
Разработана структурная схема ЛЩГ "в малом" (квазилинейная модель), которая, в отличие от распространенных, .учитывает электромагнитные переходные процессы в цепях обмоток л . может
—6—
быть использована для анализа динамических свойств привода и синтезе замкнутой системы' управления.
* 5. Разработана модель для численного расчета пуско--тормозных режимов в ЛДМУ, учитывающая инерционность цепи управления и нелинейное изменение магнитной проницаемости слоя управления в функции управляющего тока.
6. Опредены неизвестные ранее законы изменения тяговых усилия и скорости ЛЯМУ при изменении управляющего фактора. На их основе проанализированы особенности динамических свойств привода.
Практическая значимость выполненной работы заключается в следуюцем:
-
Разработана программа расчета иа ЭВМ пуско-тормозннх режимов JUW, которая может быть использована в инженерной практике.
-
Разработан метод экспериментального определения зависимости эквивалентной магнитной проницаемости слоя управления ЛДМУ от управлениего фактора. Представленный метод позволяет упростить и, вместе с тем, повысить точность расчетов динамических .параметров и переходных характеристик привода.
-
Выработаны рекомендации по управлению электромагнитными переходными процессами в пусковых ре капах ДДШГ. .
Работа выполнена на кафедре "Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы" Московское государственной академии автомобильного и тракторного мааино.строення (1ШС1)'.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, связанные с выявлением взаимосвязей конструктивных параметров привода с его регулировочными характеристиками, а также алгоритмы расчета характеристик ЛДМУ использованы ГОШ Конвеиеро-строения (г. Львов) при разработке линейного електропривода подвесного конвейера.
Апробация Р8боты. Основные положения работы и результаты исследований были представлены и получили одобрение на в научно--твхнических конференциях: международном школа-семинаре по линейным приводам в гибких роботизированных системах (Одесса, *' 1990); международном научно-техническом семинаре "Эдектромехани- -чвские системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах ж в их роботизированном производстве" (Суздаль, IS93); iy-рм международном симпозиуме "Развитие автомобильной электро-
— 7—.
никн и электрооборудования* (Суздаль, 1993); Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работа электрических машин и электроприводов" (Бишкек, 1990); отраслевом научно-практическом семинаре по электромеханике (Екатеринбург, 1991); семинаре "Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением" (Севастополь, 1992); научно-технических конференциях ПАДИ (І990-І99І).
Публикации. По материалам диссертационной работы опублико- вано 7 печатных работ, I научно-технический отчет, подана I заявка на выдачу патента.
Структура g объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и основных результатов работа, изложенных на' 103 . страницах машинописного текста, 35 рисунков и графиков, 3 таблиц, списка литературы, включающего 91 наименование, и 3 приложения на 7 страницах.
