Введение к работе
Актуальность работы. В связи с изменившейся экономической ситуацией только высокорентабельные горнодобывающие предприятия и предприятия-изготовители горных машин л оборудования могут нормально функционировать, успешно конкурируя как на внутреннем, так и на внешних рынках сбыта сырья и готовой продукции. Поддержание необходимого уровня рентабельности горного предприятия невозмохно без создания, освоения и внедрения в производство новых ьъкоксоффектиБных технологий к техники, обеспечивающих рост произ- -водительности труда. Уровень рентабельности горного предприятия при разработке месторождения открытым способом в значительной степени определяется эффективностью использования одного из основных видов технологического оборудования - экскаваторов-драглайнов. Выпускаемые и эксплуатируемые в настоящее время экскаваторы-драглайны комгшектуются системами контроля и управления, не обеспечивающими в полной мере машиниста экскаватора необходимой информацией, к не предусматривающими адаптацию экскаватора-драглайна к горно-технологическим условиям эксплуатации, что не лозватает достичь максимально возможной по техническим возможностям экскаватора-драглайна производительности. Анализ процесса работы мощного экскаватора-драглайна показал, что рассогласование во времени технологичбеких переметений приводов подъема ковша и поворота платформы в шасле экскавации зависит от технологической схемы и может достигать S-12 с, что увеличивает продолжительность цикла экскавации и, следовательно, снижает произБощяельность экскаватора-драглайна. Поэтому разработка систем контроля и управления мощным экскаватором-драглайном, обеспечиваклщгх усиление обратной связи между машинистом экскаватора и объектом управления, а также адаптацию к горно-технатопіческим условиям эксплуатации, в настоящее время является актуальной задачей. ЕШгрокое распространен}» персональных ЭВМ высокой вычислительной мощности и использование на гак современных математических пакетов и объектно-ориентагюванных языков программирования позволяет применить мощный математичесюпі аппарат при решении задач имитационного моделирования и синтеза машиноориенпгрованных алгоритмов адаптации к горно-технологичесхим условиям эксплуатации для систем управления приводами экскаватора-драглайна. Работа проведена в соответствии с научно-технической программой 0.S0.03 «Создание новых и развитие действующих САПР АС НИ в народном хозяйстве».
Объект исследования. Система «мошный экскаватор-драглайн -технологическая среда».
Цель работы: повышение эффективности эксплуатации мощных экекавато- ров-драглайнов путем создания алгоритмов л систем управления, адаптивных к, ; условиям эксплуатации и оптимальных по длительности технологического пере- '. мешения рабочего органа в транспортной операции и по обобщенному показателю эффективности атектромеханического преобразования энергии при задан- : ной длительности движения, рассчитанных на основе экспертных оценок техно-тогической ситуации.
Идея работы заключается в созданил экспертной системы, алгоритмических и ;
трограммных модулей САПР и информащюяно-управляющего комплекса мощ- і
того экскаватора-драглайна на основе применения современных математических t
методов, методов имитационного моделирования, технологии искусственного |
ителлекта и современных средств вьмислитсльной техники. ъ
Научные положения: _
1. При управлении электроприводами подъема ковша и поворота платформы f
мощною экскаватора-драглайна в периоды транспортных операции цовышени производаггельности к качества электромеханического преобразования энергн достигается при применении мацпиооркснигрованных алгоритмов аяапташш : горно-технологическим условиям эксплуатации.
2. При реализации алгоритмов адаптации необходимо вдекшфицироват
технологическую схему работы экскаватора, режим работы экскаватора и рабочи
onepamni, прогнозировать технологические перемещения рабочего органа :
каждом последующем цикле экскавации Б периоды транспортных операций, чт
возможно при использовании экспертных систем..
-
Учет влияния коммутациозппк ограничений на форму статической механи ческой характеристики электропривода и теплового режима отдельных чаетсі электродвпгателя позволяет расширить возможности управления главными приводами в периоды транспортных операций и повысить надежность функционирования электродвигателей за счет использования более точной информации с тепловой загрузке двигателей и их коммутационной устойчивости.
-
При незначительной априорной информации при определении массы ковш: с породой необходимо применять робастные методы обработки информации, которые нечувствительны к наличию выбросов я промахов при многократны* измерениях массы ковша в периоды транспортных операций. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением iBxiaxttant и методов имитационного моделирования, тсхнолопш искусственного интеллекта, обоснованным введением допущений при построении математических моделей, использованием методов решения задач оптимизации, теортш автоматического управления и автоматизированного /электропривода, а таккс результатами негштаний в условиях горных предприятий автоматизированной }лнкролроцессорной контрольно-измерительной системы показателей работы эксхаватора-драглайна.
Научная новизна работы.
1." Разработана экспертная система, позволяющая на основе информации о фазовых координатах приводов и рабочего органа экскаватора идентифицировать технологические состояния экскаватора различных уровней и прогнозировать перемещения рабочего органа в следующем цикле экскавации.
-
Поставлена и решена задача параметрического синтеза оптимальных настроек регуляторов систем управления главными электроприводами в функции прогнозируемых технологических перемещений рабочего органа экскаватора.
-
Разработан способ адаптивного к горно-технологическим условиям эксплуатации >тгравлсния электроприводом мощного экскаватора-драглайна, защищенный А С. N 148S404 и пйяожнтельным решением по заявке на изобретение N 4S2SOS7/03(05S203) от 25.05.90.
4. Разработаны методики, модели и алгоритмы оценки тепловых режимов и
влияния коммутационных ограничений на форму статической механической
характеристики электропривода.
' 5. Разработана методика и показана возможность повышения точности оценки массы грунта путем использования робастных методов, позволякящк свести к минимуму влияние случайных выбросов при единичных измерениях.
6. Разработаны программные модули САПР для атлитического конструирования адаптивных систем управления.
1-7, Разработаны алгоритмы оптимального управления для недимитирующего и
лимитирующего по дтппельносш технологического перемещения в транспорт
ной операции привода, - - - - ,
"8. Разработана структура к алгоритмы функционирования автоматизирован-
ной инфсрмащюнно-шмерительной системы показателей работы мощного драглайна.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
-
Созданы программные модули системы автоматизированного проектирота-ния хля синтеза машинсюриентированных алгоритмов адаптации к горно-технолопгческим услошюм эксплуатации для систем управления: приводами подъема ковша и поворота платформы мощного экскаватора-драглайна в периоды транспортных операцій.
-
Разработаны программные модули информаиионио-измеритслъной: системы, предназначенные для решения задач экспертной оценки тешологических ситуаиий различных уровней и прогноза технологических перемещешгіі рабочего органа экскаватора-драглайна, косвенного контроля теплового режзгма и учета влияния коммутационных ограничений электродвигателей главных приводов, увеличения точности оценки количества горной массы, перенесенной кз забоя в отвал.
-
Разработана функциональная структура адаптивной х герно-технологичес-ким условиям эксплуатации системы управления атекттлпрнводом мощного экскаватора-драглайна (защищена А.С. N 14S8404 и положительным решением по заявке на шобретение N 4323037/03(058203) от 25.05.90).
-
Получены инженерные зависимости оптимальных настроек регуляторов систем управления главными пршгадами драглайна для нешемиткрующего и лилотагрующего по длительности технологического перемещения в транспортной операции привода в функции от прогнозируемого перемещения.
-
Разработана унифицированная математическая модель электромеханической системы (ЭМС) главного электропривода, позволяющая учитывать возможность лвухзонного регулирования скорости вращения электрических машин, а также тепловые и коммутационные особенности алектропрішода.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований представлены в форме удобной для практического использования в віще инженерных зависимостей, ігрограммньп ігродуктов. Положения работы использованы при создании автоматі гзированнок микропроцессорной контрольно-іізмеріггсльной системы показателей работы экскаватора-драглайна, введенной в эксплуатацию на экскаваторе ЭШ 20.90, работающем на- Богдановском разрезе Орджоникидзевското ГОКа. Экономзгаесхий эффект от внедрения результатов исследования составляет 16S тысяч рублен (в ценах 1989г.). Апробация работы
Основные положения работы доложены на К. X и XT международных конфе^ регаліях по автоматизации в горном деле (ЇСАМС-89, Болгария, Варна, 1989; ІСАМС-90Дехссдоі?акш,агграш,1990;ІСАМС-92, Россия, Екатеринбург, 1992), на международной конференции DtNAMICS OF METING MACHINES DY-NAMACH, ПНР, 1989; на IV Всесоюзной научно-технической конференции по элсктрогггягаоду экскаваторов, Свердловск, 1989; на семинаре «Микропроцсс-горные системы контроля и управлення экскаваторным приводом», подготов-тенном комитетом по автоматизированному электроггриводу СОЦ Союза НИО СССРі Свердловск, 1990) и на I международном симпозиуме «Автоматическое «правление знергообъектами ограниченной мощности»( Ленинград, 1991).
Публикация. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 печат-іьгх работ, включая 4 автореюгх свидетельства на изобретения и 1 положительное решение по заявке на кзобреяение.
Структура и объем работы. Работа включает введение, четыре главы, заключе-гие, список литературы из 14S' наименований и приложения, связанные с медренк'ем и экономической эффективностью работы. Содержит 172 страницы, жлючая 28 рисунков и 5 таблиц. - -
