CC BY
19
3. Александров И.А., Берковский М.А. Эффективность массопередачи в перекрестном токе в режиме идеального вытеснения / / Теоретические основы химической технологии. — 1968. — 2. — № 4. — С. 521-524.
4. Шкадов В.Я. Некоторые методы и задачи теории гидродинамической устойчивости, — М.: МГУ, 1973. — 192 с.
5. Таблицы распределения Релея—Райса / Л.С, Барк, Л.И. Большее, П.И. Кузнецов и др. — М.: ВЦ АН СССР, 1954, — 265 с.
6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука. 1970. — 720 с.
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Поступила 17.01.95
66.012,-52:621.313
ПОЛИИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ПРИ УПРУГОМ ВАЛОПРОВОДЕ
Ю.П. ДОБРОБАБА, Г.А. КОШКИН, Д.В. ДОРОФЕЕВ, М.Б, КАРИМ
Кубанский государственный технологический университет
В работе [1] обоснована целесообразность комплектования систем автоматического управления движением исполнительных органов механизмов индивидуальными командоаппаратами и типовой полиинвариантной системой автоматического регулирования САР угловой скорости электропривода «9/7; проведен структурный и параметрический синтез полиинвариантной САР угловой скорости ЭП, имеющего жесткий валопровод. Реальные механизмы например, наклонные диффузионные аппараты [2, 3], центрифуги [4], имеют упругие валопроводы. При разработке типовой САР угловой скорости ЭП с упругим валопроводом в электромеханических системах аппаратов наблюдаются изменения величин: коэффициента электродвигателя при вариациях напряжения^ обмотки возбуждения; сопротивления якорной цепи ЭП в процессе его работы из-за нагрева электродвигателя; индуктивности якорной цепи ЭП; приведенного момента инерции электродвигателя при переключении ступеней редуктора; приведенного передаточного числа редуктора из-за кинематических погрешностей механических передач; приведенного момента инерции механизма из-за различной загрузки аппаратов либо при переключении ступеней редуктора; приведенной жесткости валопрово-да при переключении ступеней редуктора, а также наличие момента сопротивления ЭП, значение которого для многих аппаратов заранее неизвестно.
Цель работы — разработка типовой полиинвариантной САР угловой скорости ЭП при упругом валопроводе, в которой удалось бы скомпенсировать влияние всех перечисленных особенностей на динамику системы.
С учетом перечисленных выше особенностей и общепринятых'допущений математическая модель силовой части ЭП описывается следующими уравнениями:
-
11 -(1 +а1)ао1 + (1 +а.2)Их1я+( 1 +а3)Ь—;
СІО).
(1+а,)с/я=Му + (1 ч-а4)/,—;
(\+аь)Му=Мс+(\+аь)12
йґ
<И
х=(1 +а7)су Ц - (1+а5)ю2],
(1)
где
и — напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя, В;
ля и механизма, рад/с;
/я — ток якорной цепи ЭП, А;
Му — момент в валопроводе (упругий момент), Н-м;
М — момент сопротивления ЭП, Н-м;
А.
соответственно базовые значения коэффициента электродвигателя, В-с; сопротивления якорной цепи ЭП, Ом; индуктивности якорной цепи ЭП, Ги; приведенного момента инерции электродвигателя, кг-м2; приведенного момента инерции механизма, кг-м2; приведен-
нои жесткости Н-м/рад;
валопровода,
а,, а,, а.
соответственно коэффициенты, учитывающие изменение величин коэффициента электродвигателя, сопротивления якорной цепи ЭП индуктивности якорной цепи ЭП. приведенного момента инерции электродвигателя; приведенного передаточного числа редуктора; приведенного момента инерции механизма; приведенной жесткости валопровода.
Систему уравнений (1) целесообразно представить в преобразованном виде
Ё»,
М'
с1ео,
її ~ I] ± [
' возм ’ я
е/„ = М..
м, о = мк
12 В’
4- /,
СІЮ2
1[р
= с (ш, - ш2),
(2)
сії.
тае ^возм = (1+аі)сші+(1+а2)КпІ,+аА~7 ~ В03-мущающее напряжение, ~
Мвознл = ^+аТ)(М12+Шу)-а1сІя+аіІ1-^- -- первый возмущающий момент, Н-м;
йг
йО)х
м
М.
— Л1С—(сї5+сг7+о6сс7).М 19~( і +с5)( 1 •
Барк, Л.И. СССР, 1964,
ия научных - 720 с.
2:621.313
ш
даигате-
угий мо-
, Н-м;
начения нгателя, рй цепи якорной
! МОМЄН-гателя, га инер-іиведен-ювода,
[иенты, [еличин ігателя; пи ЭП; пи ЭП; рерции (енного тора; рерции «естко-
іредста-
(2)
— воз-
- пер-
-аьсуа)2.
(1со2
+а7)АМу+аъ12~~р — второй возмущающий момент, Н-м; с1{Шу)
йі
На рисунке представлена структурная схема по-лиинварйантнои САР угловой скорости ЭП с упругим валопроводом, отдельные блоки которой защищены авторскими свидетельствами на изобретения 5-9]. Приняты следующие обозначения: РС2 и РС1 — регуляторы скорости механизма и двигателя; РМУ — регулятор момента упругого; РТ — регулятор тока; ТП — тиристорный преобразователь; ДНВ — датчик напряжения возмущающего; Д МВ1 и Д МВ2 — датчики первого и
К-щ — коэффициент ТП;
Ти — постоянная времени ТП, с;
К‘от — коэффициент обратной связи по току якорной цепи, Ом;
Т Т Т
с2* П.
МВІ ’
соответственно постоянные време-ни гибкой обратной связи по току якорной цепи, угловой скорости двигателя, упругому моменту, угловой скорости механизма, возмущающему напряжению, первому и второму возмущающим моментам,
второго возмущающих моментов; Д МУ — датчик момента упругого;
тР7р+1 ^ртО) = /*РТ-------
*0С1. К
ос2
№РС1(Р) = /?Р
= Р
Тртр
^рсігрсіР +грдР+ ^ .
ГРС1Р
ТтутРюР2+ттуР+1
К к
0МУ’ £омв1’ омв2
коэффициенты обратной связи по угловой скорости двигателя и механизма, (В-с)/рад;
РМУ
^РС г(Р)=Р:
ГРМУР ^РС2ГРС2Р ~*~ГРС2^
РС2
х\клР
\Г>) = КОТ(ТТр + 1);
КМ = кж1 (тс1р + 1);
КиМ = к0,Ж,р + О;
» = Кос2(Тс2р + 1);
КМ = К №>
КивМ = К«МХи*\Р’
(р) =
^кмв2^ ~ ^омв2ГмвчР'
коэффициенты обратной связи по упругому, первому и второму возмущающим моментам соответственно, 1 / (А-с);
коэффициент обратной связи по возмущающему напряжению;
„с2 — постоянная времени гибкой обратной связи по угловой скорости механизма, с; р — оператор Лапласа.
Без учета влияния возмущающего напряжения и при выполнении условий
21.
-'рт
"РТ
Т ■
Т. + Т..
(3)
где 11
и
. ик1, и —
зму * зс2
/?рТ, Рра<
РрШ' ГРС2
т
І.РС1 > *Р 'РМУ' Т1 ТрС2’ ТРС2
РС1’
РМУ’
соответственно задающие напряжения контуров тока, угловой скорости двигателя, момента упругого и угловой скорости механизма, В;
динамические коэффициенты РТ, РС1, РМУ и РС2 соответственно; постоянная времени интегрирования РТ, с;
соответственно постоянные времени дифференцирования и интегрирования РС1, РМУ и РС2, с;
передаточная функция контура тока по управляющему воздействию принимает эталонный вид
При
К (Р) _ 1
и„(р) Кот 0,57^ р2 + Тир + 1
г
2 КЬ г
(4)
(5)
компенсировано влияние возмущающего напряжения.
Без учета влияния первого возмущающего момента и при выполнении условий
/^РС1
*СС1 с т;
Грс = 0,57^;
рс
Г • V’
(6)
т = г
передаточная функция контура угловой скорости двигателя по управляющему воздействию принимает эталонный вид
(Ох(р)
1
им К
При
1_______
0,5 Т^р2 + Тир+\-
мв1
I *
2 К
(7)
(8)
омв! 1
2 К.
*о«А V
ГРМУ = 0,57^;
7РМУ =
Т — Т
му V
передаточная функция контура упругого момента по управляющему воздействию принимает эталонный вид
(9)
м12 00
У3му(/0
1
1
При
К-ону 0,5Г>2 + 7^+ Г
_ ^омуСу^а
с2 2^ос2 а*
(10)
(11)
7’,
РС2
*РС2
т;
0.57-
тг
(12)
с2 ^
передаточная функция контура угловой скорости механизма по управляющему воздействию принимает эталонный вид, а передаточная функция по возмущающему воздействию равна нулю.
1
!
в>2(Р) =________
им ко<3 с>,ьту + т^+\'
(13)
о>г(Р)
Щр)
= о.
При
X —
Мв2 Г) !/- I
омв2 2
7’,,
(14)
(15)
компенсировано влияние первого возмущающего момента.
Без учета влияния угловой скорости механизма и при выполнении условий
компенсировано влияние угловой скорости механизма.
Без учета влияния второго возмущающего момента и при выполнении условий
компенсировано влияние второго возмущающего момента.
ВЫВОДЫ
1. Проведен структурный и параметрический синтез полиинвариантной САР угловой скорости ЭП при упругом валопроводе.
2. Практическая реализация предложенной САР угловой скорости ЭП с упругим валопроводом позволяет ограничить ее чувствительность к внешним (момент сопротивления ЭП) и внутренним возмущениям, обусловленным изменением величин коэффициента электродвигателя, сопротивления и индуктивности якорной цепи ЭП, приведенных моментов инерции двигателя и механизма, приведенного передаточного числа редуктора и приведенной жесткости валопровода.
ЛИТЕРАТУРА
1. Добробаба Ю.П., Мур ли н А. Г., Мурлина В.А. Полиин-ва^иантная система автоматического регулирования угловой скорости электропривода / / Изв. вузов, Пищевая технология. — 1994. — № 1-2. — С. 68-/0.
2. Добробаба Ю,П, Влияние пульсаций скорости шнеков на потери сахара в жоме / / Изв. вузов, Пищевая технология. - 1977. - № 6. — С. 159-160.
3. Раннев Г.Г., Сибирский В .А., Добробаба Ю.Н. Интенсификация экстрагирования в наклонных диффузионных аппаратах. — М.: Агропромиздат, 1985. — 56 с.
4. Сибирский В.А., Добробаба Ю.П. Оптимизация по быстродействию приводов циклических центрифуг с учетом упругих связей / Тр. Ивановского энерг. ин-та, 1975. — Вып. 3. — С. 46-50. ,
5. А.с. 1534718 СССР МКл4 Н 02 Р 5/06. Электропривод / Ю.П. Добробаба, С.В. Нестеров, А.В. Нестеров, С.Ю. Хижняк (СССР). -- № 4301696/24-07; Заяв. 09.09.87; Опубл. 07.01.90.
6. А.с. 1704260 СССР МКл Н 02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / П.П. Шпак, Ю.П. Добробаба, С.В. Нестеров, А.Н. Мирошниченко (СССР). — № 4714686/07; Заяв. 05.07.89; Опубл. 07.01.92.
7. А.с. 1704261 СССР МКл' Н 02 Р 5/06. Устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом с переменным моментом инерции / П.П. Шпак, Ю.П. Добробаба, С.В. Нестеров, А.Й. Мирошниченко (СССР). — №4714704/07; Заяв. 05.07.89; Опубл. 07.01.92.
8. А.с. 1760622 СССР МКл4 Н 02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / Ю.П. Добробаба, А.В. Нестеров, С.В. Нестеров, Д.Э. Черкезов (СССР). — № 4787268/07; Заяв. 28.11.89; Опубл. 07.09.92,
9. А.с. 1769336 СССР МКл4 Н 02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / Ю.П. Добробаба, А.В. Нестеров, С.В. Нестеров, Д.Э. Черкезов (СССР). — № 4755208/07. Заяв, 01.11.89; Опубл. 15.10.92.
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий Поступила 16 А 1.95
ПА\
ЗЕ
Ю.И. Е!
Донской
Для метрич схем 3 зерна
ПОЛЬЗО]
ния и Оси моделг
ЦИЙ, В1
ющих незави запиш( с част! ций ее Вхо, разны; висим тисти1
Фунта
тором
1 =
где 0, V,
М
Г,
