CC BY
34
эробного разложения, а также тепловые установки, использующие солнечную энергию.
Возобновляемые источники энергии могут применяться в отдаленных от электрических сетей района области и это является их дополнительным преимуществом.
G.I. Babokin
ENERGETIC RESOURECES OF RENEW SPRING TULA REGION
Energetic resoureces of renew spring Tula region are considered.
Key words: energetic resoureces, renew spring, Tula region.
Получено 24.12.11
УДК 62-581.6
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф, зам. директора, (848762) 6-13-83, propector. seince@nirhtu.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева),
Т.А. Гнатюк, ст. преподаватель, (848762) 6-13-83, propetor. seince@nirhtu.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)
НЕЧЕТКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА
Приведена структура нечеткого регулятора нагрузки электропривода механизма подачи очистного комбайна, включающего пропорциональную и интегральные части.
Ключевые слова: нечеткий регулятор, электропривод, очистной комбайн.
Повышению эффективности механизированной выемки полезных ископаемых способствуют методы совершенствования конструкций и систем управления очистными комбайнами (ОК). Очистной комбайн - основная машина в механизированном комплексе, осуществляющая отбойку и погрузку, например угля, на конвейерную систему комплекса. Производительность ОК в основном определяет и производительность добычи угля на угольных предприятиях. Современные ОК представляют сложную электромеханическую систему, включающую приводы резания и механизма подачи. Как правило, привод резания включает два асинхронных электродвигателя, которые через редукторы вращают шнеки, оснащенные резцами. В качестве привода механизма подачи применяется регулируемый
126
Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники ...
электропривод (ЭП) переменного тока - частотно-регулируемый асинхронный электропривод, включающий общий преобразователь частоты (ПЧ), питающий два асинхронных электродвигателя (АД), приводящих в движение каждый свой двигатель бесцепной системы подачи (БСП). Для обеспечения полной загрузки электродвигателей резания в системе управления ЭП очистного комбайна применяется регулятор нагрузки (РН), назначение которого — обеспечить полную загрузку по мощности электродвигателей шнеков.
На рис.1 представлена система автоматического регулирования нагрузки электропривода ОК, включающая объект управления и регулятор нагрузки с передаточной функцией WPн [1,3].
Рис. 1. Структурная схема системы автоматического регулирования нагрузки электропривода очистного комбайна
Объект управления включает передаточные функции элементов электромеханической системы ОК: систему «преобразователь частоты -асинхронный электродвигатель» механизма подачи; трансмиссию механизма подачи; шнековый исполнительный орган ОК; трансмиссию привода резания (двухмассовая расчетная схема); электродвигатель резания (колебательное звено второго порядка).
Передаточная функция объекта регулирования регулятора нагрузки [1] имеет вид
W (р) = К /[(Т3 Р + 1)(г2 Р2 /12+ тр /2 +1) X
х (Т2 р2 + 2{рГ4р + ОД2р2 + р +1)],
где К=К1Кред пКред ртОКАдр; т - постоянная времени запаздывания в процесса стружкообразования ИО, зависящая от количества резцов в одной линии резания; О - коэффициент зарубаемости, пропорциональный крепости угля; Т3, Т4, Тэ, Тм - постоянные времени; £р, - коэффициенты затухания; К1, Кред п, Кредр - коэффициенты передачи элементов ОК.
Полученная передаточная функция W(p) показывает, что объект регулирования представляет собой сложную динамическую систему с набором последовательно соединенных звеньев первого и второго порядка. Коэффициент передачи объекта К пропорционален коэффициенту крепости угля О, который изменяется в процессе работы комбайна случайным обра-
зом, при этом его математическое ожидание в условиях одной лавы может изменятся в 3 - 5 раз. Кроме того, передаточная функция объекта получена путем линеаризации ряда параметров, тогда как в реальных условиях работы системы управления эти нелинейности существуют. Таким образом, объект управления регулятора нагрузки обладает элементами неопределенности в части изменения его параметров в процессе работы, поэтому применяемые статические пропорционально — интегрально — дифференциальные (ПИД) регуляторы нагрузки не обеспечивают заданного качества переходных процессов (быстродействия, минимального перерегулирования, минимума среднеквадратической ошибки) во всех режимах работы ОК.
В работе предложено применить в качестве РН цифровой нечеткий регулятор, что потребовало обоснование его структуры.
Далее рассматривается цифровой нечеткий регулятор нагрузки (НРН), на вход которого поступает сигнал рассогласования (см. рис.1):
е = ¡„
— I
где ¡з , ¡ф - соответственно заданное и фактическое значения тока резания.
В связи со сложностью дифференцирования сигнала рассогласования тока первоначально предложен пропорционально-интегральный (ПИ) НРН.
Такой регулятор обеспечивает статическую ошибку регулирования, равную нулю. Кроме того, далее в системе принять «прямое» регулирование. Структура предложенного нечеткого РН представлена на рис.2.
Фаззификация
Ра .
е*1
1
£ м ег
мм:
Ад,
Ал* I
База правил
Дефа з л и|н шащ гя
Р$.\
Рш
В1 В12 I
I
и
Рис. 2. Структурная схема нечеткого регулятора нагрузки
В структурной схеме сигнал рассогласования в дискретном виде ек поступает на блоки «1» вычисления пропорциональной части ер и интегральной части е1 по формуле
К
=гБ
}=1
В блоке фазификации для сигнала ер используются четыре нечетких множества ^1, ^2, ^3, ^4, а для сигнала е1 — три нечетких множества N, Z,
е
I
Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники
Р. Функции принадлежности для входов нечеткого регулятора представлены на рис.3. Применение для фазификации пропорциональной части четырех нечетких множеств позволяет автоматически изменять коэффициент усиления пропорциональной части регулятора нагрузки в зависимости от величины сигнала рассогласования.
[¿(ег) 1
и еР1 ер2 ерз и
а б
Рис. 3. Функции принадлежности нечеткого ПИ регулятора нагрузки: а - пропорциональной части; б - интегральной части
Так, если сигнал рассогласования находится в пределах ер1<ер<ер2 или ер3<ер<ер4, то коэффициент усиления одинаков и определяется наклоном статической характеристики и(е) и равен К2, а когда сигнал рассогласования находится в пределах ер2<ер<ер3, то коэффициент усиления равен К1, который меньше К2.
В базу правил предлагаемой структуры регулятора (см. рис.2) входят 12 элементов лингвинистических правил:
R1: ЕСЛИ (ер = Ж) И (е1 = ТО (и - В1),
R12: ЕСЛИ (ер = А4) И (е1 = Р), ТО (и - В12).
Дефазификация осуществляется по методу одноэлементных нечетких множеств с использованием множеств В1...В12, (см. рис.2). В этом случае сигнал и на выходе регулятора нагрузки принимает одно из дискретных значений В1...В12.
Таким образом, в работе предложена структура нечеткого ПИ-регулятора нагрузки, имеющего возможность при настройке (проектировании) устанавливать двенадцать параметров для обеспечения заданного качества процессов регулирования, обладающего астатизмом и обеспечивающего стабильное качество стабилизации нагрузки в условиях неопределенной среды. Проверка предложенного НРН на математической модели в среде МайаЬ^тиКпк показала ее работоспособность и эффективность.
Список литературы
1. Серов В.П., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Система управления частотно - регулируемым электроприводом механизма подачи // Изд. вузов. Горный журнал. 1992. №6. С. 93 - 96
129
2. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: Бином, 2009. 798 с.
3. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Частотно-регулируемый электропривод механизмов подачи очистных комбайнов. //Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд-во МГГУ, 2004. №3. с. 231 - 235.
G.I. Babokin, Т.А. Gnatjuk
FUZZY REGULATOR CURRENT ELECTRIC DRIVE THE CLEANING MACHINE
The fuzzy regulator of current with electric drive the cleaning machine, inclusive in proportion and integral part is presented.
Key words: fuzzy regulator; electric drive; cleaning machine.
Получено 24.12.11
УДК 62-83(075.8)
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф., зам. директора, (48762) 6-13-83, prorector.sience@nirhtu.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И.Менделеева),
Н.С. Дегтерёв, ассист., (48762) 6-13-83, degterevns@yandex.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И.Менделеева)
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРА НАГРУЗКИ СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА
Получена структурная схема скребкового конвейера, включающая передаточные функции частотно-регулируемых электроприводов домкрата и конвейера, и звена формирования производительности. Выбрана структура и параметры системы управления электропривода домкрата. Синтезирован ПИ-регулятор, обеспечивающий заданный апериодический переходный процесс.
Ключевые слова: скребковый конвейер, электропривод, асинхронный электродвигатель, система управления, ПИ-регулятор, регулятор Смита.
Повышение эффективности и качества получения ванадия на ООО «Ванадий-Тула» осуществляется повторным использованием отходов основного производства шлама в технологическом процессе. Для этого спроектирован дополнительный пункт загрузки шлама на основной ленточный конвейер, подающий исходный материал в плавильные печи. Для подачи шлама применён оригинальный обратный конвейер, подача которого на шлам осуществляется домкратом.
