Введение к работе
Актуальность томи. Внедрение перідсвих технология я создьнно современного оборудования требуют ОбЄСПЄЧЄНИЯ EHCGKOfl точности, быстродействия, шрокого диапазона регулирования координат в процессе воспроизведения заданных траекторий дглшшия неполнительїші органов слоипл электромеханических систем. В успоїшіси решошщ дашшх задач существенная роль отводится автоматизяровашгену электроприводу. Успехи в создании микропроцессорной техники, развитии теории цифрового управления позволит торвнвнм образом изменить сам подход к построению как систем управления, так и силових сієм электроприводов. Это, главным образом, относится к приводу пораненного тока, который имеет рад ввишх преимуществ пород приводом постоянного тока, который до настоящего времени бил основным для машин и установок, требущиі регулирования координат в широких пределах.
Прогресс в области полупроводниковой техшгкн открыл іюзнюв-ности для разработки регулируемых приводов переменного тока, в тон числе и асинхронных с фазным ротором, которые находят широкое применение» во мнопіх отраслях промышленности и достигают мощности ІООО кВт и более. Применяемые электроприводы такого типа в настоящее время в основном работают с релейпо-кон-гактными системами реостатного управления, онергетичоские и регулировочные показатели которых весьма ішзки, что приводит к значительным потерям электроэнергии и затрудняет автоматизацию технологических процессов. Без коренного улучшения этих показателей невозможно решить задачу эшргосборезшния и повышения надежности и долговечности оборудования.
Все сказанное в первую очередь относится к электроприводам, работающим в циклическом рожиме (шахтные подъемные мпшпш, грузо-
подъемные краны различного тала), а тагсжо треОущим технологического регулирования скорости (конвойернне установіш, турсомеханиз-мы). Подавлящее большинство отих машин и установок оборудовано асинхронным реостатным електроприводом. Существенной трудностью на пути повышения технического уровня действущих машин указанного типа Сило отсутствие до последнего времени экономичной, глубоко- н плавнорегулируемой и в то хсе время простой и иаденной в работе асинхронной машины (ЛМ) с фазным ротором. Одним из путей преодоления етой трудности явилось создание системы"електропривода, в которой АН работает в рохиме вентильного двигателя (РД). Создании первого промышленного образца такого привода для шахтной подъемной установки мощностью 320 кВт предаоствовали научно-исследовательские и экспериментальные работы, которые выполнялись в лаборатории електропривода НЖГМ им.М.М.Федорова и на кафедре автоматизации горной промышленности КПИ но полевой комплексной отраслевой программе (ВДОП) Ыинуглепрома ЦО704І0.
ВД представляет собой основу перспективной системы тиристорного електропривода переменного тока, приближающуюся по своим регулировочным и энергетическим показателям к тиристорному приводу постоянного тока. В последние два десятилетия в странах СНГ и за рубеком накоплен немалый опыт создания ВД на основе общепромышленных синхронных машин или машин специальной конструкции для мощностей от нескольких ватт до десятков мегаватт. Одновременно появился ряд фундаментальных работ, посвящонннх тоории электромагнитных цроцессов в ВД. В то яе время ВД на основе AM с фазным ротором иследован недостаточно как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. Поэтому проведение такого рода исследований является актуальной задачей, главным образом, с точки зрения реконструкции электроприводов о АЫ. Актуальным является также швы-
шовио качества и сскрааднке cjxvkob проектирования на основа получения я использования доотогт^г.мЗ информации о структури к lirifia--метрах объекта управлен;:».
Цель диссертации - разраочльа комбинированной по r
ВОЗДВЙС'ПІИКМ СИСЇЄМН У'ЛрВаЛШіИЯ ГШИТІШЛІШ ДГ-.ІІГИ'їОЛеМ 1Ш ОГИОІКІ
достоверной шіфоршции о анодных церемонних її' синтеза .лнноаризо-пагагай породіїточноа функцій объекта для улучшения кйчесїии регулирования и анергеткческих показателей олиятриириводоа переменного тока.
Для достижения иода необюдимо решить сладу>іяив_за пачи:
на основи шіплиза иіполішлішх исследований, связанных с установлением зависимостей характеристик ВД па основи АН о фазним ротором ої параметров силовой сієш с учетом компенсации реакции якоря а оптимизации равжов роботи индуктора построить систему управлення, позьолящую наряду о замкнутими контурами регулирования тока ц скорости использовать прямые перэдачи по шходошм сигналам задающей модели (ЗН) для ксілтонсации ннэрцаопости системы;
учитывая, что система электромеханического преобразования анергии в ЛЛ рассматриваемого типа является нелинеЗной разработать иотод получения линеаризованной перадатачнсЗ функции силовой cxewu по реальніш яначотіям выходных пэроыанннх для возможности исполь-иования при синтезе САР стандартних настроек регуляторов;
- обосновать целесообразность при синтезе дискретной шредатсшоЗ функции а переходе к непрерывной использовать метод Z-форм в сочетании со схемами в неременпых состояния;
- модернизировать GM третьего порядка для возможности форшроваппя
управляющих сигналов, соответствугщнх многопериодным диаграммам
скорости с измвняпцимися ограничениями координат и разработать
универсальней алгоритм реализации . при помощи микроэвм;
- разработать методику определения передаточних функций прямых пе
редач по идентифицированной математической модели БД и обосновать
обосновать возможность перехода от дифференцирующих прямых передач
к ііропорцшнвльшш, используя свойства ЗМ высокого порядка.
Методы исследований. Использованы численно-аналитические метода расчета нолинейшх систем, цифровое моделирование но основа 2-Фо|>м и метода переменных состояния передаточных функций объекта управления. .Основные теоретические вывода подтверкдэны исследованием продлокотшх систем но ЦВМ, а такжо на лабораторном стенде.
Научная новизна диссертации заключается, в разработке:
функциональной схемы системы комбинированного управления ВД на основе AM с многоканальной ОН к контурами компенсации роакции якоря, обеснечивапцими роботу привода при знакопеременной нагрузке по заданной программе;
алгоритмов формирования мпогопериодных управляндих сигналов в В.М третьего порядка с автоматическим изменением структуры и оптимальных ограничений производных выходной переменной по времени с целью достижения максимальной точности отработки заданной траектории движения;
метода определения математической модели ВД путем дискретного измерения ординат реального графика переходной функции, используя схемы в переменных состояния и -формы для определения порядка и коэффициентов характеристического уравнения замкнутой системы;
мотодшш выбора структуры и параметров прямых перодач го идентифицированной модели системы, содержащей контуры подчиненного регулирования тока и скорости, и перехода от дифференцирующих авоньов 1С пропорциональным, используя структуру линейной части ЗМ.
Практическая ценность. Предложенная система управления, в которой наряду с общепринятыми замкнутыми контурами регулированш
тока н скорости,используются прямые передачи, позволяет без предварительных расчетов определять количество отих передач и их конф-фщиентов по реальному графіку переходного процесса, полученному при наладке привода. Идентификация структуры силовой схемы ВД одновременно выполняет задачу линеаризации ыатоыатической модели, что дает возможность реализовать систему автоматического регулирования путем стандартной настройки регуляторов при модернизации действующих одоктроприводов.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований использованы при разработав лабораторного стенда для экспериментальной проверки соответствия характеристик ВД, получанші мэтодсы шдолировашш, реальным. Исследования показала, что режны работы ВД при даияущеи номонтв, не прввышапцем 0,8 М„, практичосіга такой so, кпк и в естественной схемо включения при номинальной момента на валу. Качество процесса регулирования на различных участках слошгой тахограммы близок к аналогичным процессам в приводе постоянного тока.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуидались на конференции с Некдународным участием "Проблемы и перспективы развития горной техники" (г. Москва, 1994 г.); 2-ой и 3-ей Украинской конфэранции по автоматическому управлению (г. Львов, 1995 г., г. Севастополь, 1996 г.); в ІІШИІ им.М.М.Федорова (г. Донецк, 1996 г.).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти печатных работах.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Содержит 122 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 4 таблицы.
