CC BY
18
ш
https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-64-76 УДК 621.86
Применение модельно-ориентированного проектирования при создании грузоподъемного механизма и его привода
И. В. Шестаков, Н. Р. Сафин
Публичное акционерное общество «Машиностроительный завод им. М. И. Калинина, г. Екатеринбург», Екатеринбург, Российская Федерация
Представлена системная модель крано-манипуляторной установки, реализованная в пакете MATLAB. Модель крано-манипуляторной установки включает гидравлическую, механическую и электрическую части с системой управления и позволяет исследовать в комплексе переходные процессы на отдельных участках. В ходе выполнения научно-исследовательских работ выполнено полунатурное моделирование на «машине реального времени». Приведены результаты моделирования, включая выходные характеристики и переходные процессы работы крано-манипуляторной установки.
Ключевые слова: модельно-ориентированное проектирование, крано-манипуляторная установка, системная модель, подсистемы, гидромеханическая часть, электропривод, полунатурное моделирование
Для цитирования: Шестаков И. В., Сафин Н. Р. Применение модельно-ориентированного проектирования при создании грузоподъемного механизма и его привода // Вестник Концерна ВКО «Алмаз - Антей». 2020. № 1. С. 64-76. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-64-76
For citation: Shestakov I. V., Safin N. R. Model-oriented design in the creation of a lifting mechanism and its drive // Vestnik Koncerna VKO "Almaz - Antey". 2020. No. 1. P. 64-76. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-64-76
Поступила 04.02.2020 Одобрена 30.03.2020 Опубликована 21.05.2020
о Введение
° Модельно-ориентированное проектирование
^ (МОП) [1,2] является эффективным способом
— разработки новых изделий, отладки систем 'о управления сложных и наукоемких техничес-^ ких объектов, а также отличным инструмен-Д том для проверки функционирования систем 5 (узлов), включающих в себя компоненты
из различных областей моделирования (гид-о равлика, пневматика, механика, термодинами™ ка, электромеханика и т. д.). МОП позволяет о. значительно сократить время постановки из-^ делия на серийное производство, снизить количество опытных образцов (прототипов) и ис-| ключить основные ошибки на ранних стадиях § проектирования. В данной работе представлен ш опыт применения данного способа в опытном ™ конструкторском бюро (ОКБ) ПАО «Маши-ср ностроительный завод им. М.И. Калинина, ™ г. Екатеринбург» (МЗИК) на примере создания
см
2 _
(П
- © Шестаков И. В., Сафин Н. Р., 2020
системной (полной) модели крано-манипуляторной установки (КМУ) и программно-аппаратного моделирования работы КМУ.
Постановка задачи исследования
Объектом изучения в данной работе является крано-манипуляторная установка (получен патент РФ на полезную модель № 162251), представленная на рисунке 1 (вид геометрической модели в программном обеспечении (ПО) Creo Parametric). КМУ состоит из следующих основных частей, связанных между собой кинематическими связями: базы, поворотного основания, стойки, стрелы, телескопической части и лебедки.
Области использования КМУ достаточно широки, и большинство таких установок входят в состав машин двойного назначения (гражданского и военного). Они могут быть использованы в качестве [3]: транс-портно-заряжающих машин артиллерийских и ракетных комплексов, инженерных машин
Рис. 1. Общий вид крано-манипуляторной установки: 1 - база; 2 - поворотное основание; 3 - стойка; 4 - гидроцилиндр стойки; 5 - стрела; 6 - гидроцилиндр стрелы; 7 - телескопическая часть; 8 - лебедка
для прокладки колонных путей и дорог, строительства аэродромов, мостов и переправ, оборудования артиллерийских и ракетных огневых позиций, командных пунктов, пунктов связи и др. В данной статье под КМУ понимается крановый механизм военного назначения, предназначенный для последовательного перезаряжания пусковых установок (ПУ) и пуско-заряжающих установок (ПЗУ).
Грузоподъемность крана при вылете 3500 мм от оси поворота основания составляет 6350 кг (максимально 8000 кг).
Целью работы является создание виртуального опытного образца изделия КМУ, моделирование системы управления электрогидроприводом и тестирование системной модели в режиме реального времени. В процессе модельно-ориентированного проектирования грузоподъемного механизма моделирование производилось в ПО МА^АВ.
Метод решения задачи исследования
Модельно-ориентированное проектирование грузоподъемного механизма включает следующие этапы: разработка модели гидравлической части; разработка модели механической части;
разработка модели электрической части; разработка системной модели; синтез алгоритмов управления и запуск системной модели на машине реального времени.
Соответственно для создания системной модели КМУ была выполнена декомпозиция объекта на подсистемы. В итоге системная модель изделия представлена подсистемами (виртуальные стенды): гидравлической части; механической/гидромеханической части и электрической части с системой управления.
Разработка модели гидравлической части включает пять подзадач [4]: формирование списка компонентов схемы, моделирование отдельных компонентов, верификация и доработка моделей агрегатов, сборка модели и моделирование базовых режимов. Основные компоненты гидравлической части: насосная станция на входе гидравлической системы, гидромоторы (лебедки и основания); цилиндры (стойки, стрелы и телескопа); клапаны (предохранительные и обратные); распределители; магистрали.
Основные параметры гидромотора основания КМУ: рабочий объем 16 см3; номинальная частота вращения 3000 об/мин; давление
X
ф
о а
I-
о о
X S
3
Я
о см о см
< I
со та
г |
0 ^
со та
1
о.
<и
3
о <и со
см ■ч-ю
с?
см ■ч-ю см
(П (П
на входе 20 МПа. Основные параметры гидромотора лебедки КМУ: рабочий объем 28 см3; номинальная частота вращения 1920 об/мин; давление на входе 20 МПа.
Диаметр поршня и ход поршня гидроцилиндра стойки равны 140 и 562 мм. Диаметр поршня и ход поршня гидроцилиндра стрелы -200 и 545 мм. Диаметр поршня и ход поршня гидроцилиндра телескопа - 100 и 2490 мм соответственно.
В распределительных клапанах (гидрораспределителях) эквивалентный диаметр равен 20 мм и время полного открытия - 2 с.
На следующих иллюстрациях (рис. 2 и 3) для примера приведены структурные схемы, входящие в состав имитационно-математической модели КМУ.
На рисунке 2 представлена структурная схема гидроцилиндра стойки.
На рисунке 3 - структурная схема механической части стойки. Аналогичным образом были спроектированы имеющиеся гидравлические и механические части КМУ.
Модели подсистем разрабатывались с достаточной степенью детализации с целью дальнейшего исследования переходных процессов на определенных участках, которые
в дальнейшем использовались для создания системной модели КМУ. На этапе разработки моделей применялись паспортные характеристики компонентов, некоторые из них в дальнейшем будут уточняться по результатам натурных испытаний.
В электроприводе гидропривода КМУ (насосной станции на входе гидравлической системы крано-манипуляторной установки) используется электродвигатель ДАТ 15000, управляемый контроллером силовым - КС-220 при помощи прикладного программного обеспечения (Свидетельство о госрегистрации программы на ЭВМ № 2016617322). Выбор электродвигателя для работы в регулируемом электроприводе является важным фактором, влияющим на надежность эксплуатации приводного/рабочего механизма и изделия в целом. В данном проекте используется новый тяговый электродвигатель ДАТ 15000 (получен патент РФ на полезную модель № 184734). Параметры Т-образной схемы замещения ДАТ 15000 приведены в работе [5]. Электродвигатель изготовлен для работы в том числе при питании от преобразователей частоты (ПЧ) и для эксплуатации в жестких условиях при влиянии различных негативных факторов.
Рис. 2. Структурная схема гидроцилиндра стойки
Замена блока Boom jib_cyl_height
Рис. 3. Структурная схема механической части стойки
Для повышения надежности электродвигателя его конструктивная часть содержит в том числе охлаждающий контур, включающий охлаждающие каналы, проходящие через ротор в осевом направлении. Принятые решения позволяют улучшить циркуляцию внутреннего воздуха и тем самым усовершенствовать схему теплопередачи.
На основе исследований [5, 6] в системе управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода (ЧРАП) реализован скалярный принцип частотного управления. В скалярной системе управления ДАТ 15000 основными управляемыми переменными состояния электропривода являются модуль вектора напряжений на зажимах обмотки статора (Usy*) и угловая частота (ш/) вращения этого вектора относительно статора.
По результатам моделирования [5] и спектрального анализа [6] при питании ДАТ 15000 от ПЧ (контроллер силовой КС-220) с частотами широтно-импульсной модуляции (ШИМ) 1, 2, 4 и 8 кГц, полученными посредством блока Powergui - FFT Analysis (БПФ - быстрое преобразование Фурье), наиболее оптимальными (с точки зрения минимума коэффициентов высших гармоник напряжения и тока статора) являются частоты с ШИМ /ШИМ = 4 и 8 кГц. При этом следует учитывать, что вследствие повышения частоты коммутаций пропорционально увеличиваются коммутационные потери в автономном инверторе напряжения и снижается его допустимая по-
лезная мощность. Поэтому в данном проекте для данного электрогидропривода КМУ наиболее оптимальной частотой ШИМ при питании ДАТ 15000 от КС-220 принята /ШИМ = 4 кГц.
Как отмечено выше, детализированная модель электропривода для управления гидроприводом КМУ приведена в работе [5]. В системе управления ДАТ 15000 применяется отсечка по току статора (Ismax = 2/ном), обеспечивающая эффективное токоограниче-ние в переходных режимах пуска, торможения и изменения нагрузки на валу электродвигателя, включая стопорение.
На рисунке 4 представлена Simulink-модель электрогидропривода, в котором реализована скалярная система частотного управления.
В итоге системная модель КМУ собиралась из моделей подсистем с целью проверки функционирования и их взаимодействия (проверка на соответствие требованиям технического задания - ТЗ), а также для отладки алгоритмов управления. Общий вид системной модели приведен на рисунке 5.
В системной модели КМУ возможны два типа управления: разомкнутый и замкнутый. Разомкнутый тип управления представляет собой выдачу команд в заранее определенном порядке через заданные промежутки времени, т. е. отработка условной циклограммы. Для задания команд используется блок Signal Builder.
Условная циклограмма разомкнутой системы управления приведена на рисунке 6.
(U s х
(U
о а
I-
о о
X
s Э
га
Рис. 4. Структурная схема электрогидропривода КМУ
со гз
5 ц
<
о ^
CÛ
(U
X
6
ф
J X
о s
X H
о ф
CÛ
Рис. 5. Системная модель КМУ для моделирования в машинном времени
На нем отмечены: Boom - стойка; Jib - стрела; Hoist - лебедка; Foundation - основание; Telescope - телескоп; Cargo - груз; Pump_pwr - насосная станция. Условная циклограмма работы включает: подъем стойки; подъем стрелы; выдвижение телескопа; опускание каната лебедки; сцепление груза; подъем каната лебедки; поворот основания; опускание каната лебедки; отпускание груза; подъем каната лебедки; поворот основания обратно; сборка телескопа; опускание стрелы и стойки.
Для реализации замкнутого типа управления выбран метод конечных автоматов
на основе модуля Stateflow. Система управления с обратной связью основывается на информации от концевых датчиков, предполагаемо размещаемых на всех агрегатах КМУ.
Общий вид замкнутой системы управления показан на рисунке 7. На нем отмечены: IDLE - холостой ход; Boom_UP - подъем стойки; Jib_UP - подъем стрелы; Telescope_UP -выдвижение телескопа; Hoist_DOWN - опускание каната лебедки (повторяется 2 раза); Cargo_LOADING - сцепление груза; Hoist_UP -подъем каната лебедки (повторяется 2 раза); Foundation_LEFT - поворот основания
№
1
0,5 0 1
0,5 0 1
0,5 0 1
0,5 0 1
0,5 0 1
0,5 0 1
0,5 0
20
Boom
Jib
Hoist
Foundatio n
Telescope
Cargo
Pump_pw r
40
60
80
100 120 Time, sec
140
160
180
200
220
Рис. 6. Циклограмма разомкнутой системы управления
Рис. 7. Циклограмма замкнутой системы управления
в левую сторону; Cargo_RELEASE - опускание (отцепление) груза; Foundation_RIGHT -поворот основания в правую сторону;
Telescope_DOWN - сборка телескопа; Jib_ DOWN - опускание стрелы; Boom_DOWN -опускание стойки.
ф о о.
I-
О
о
Э
те
0
ш
В результате использование метода конечных автоматов, реализованного посредством модуля Stateflow, позволяет использовать в алгоритме управления стандартные алгоритмические шаблоны, такие как ветвления и циклы, и отрабатывать аварийные ситуации (например, неисполнение команд в течение заданного времени).
На рисунке 8 приведена 3D-модель КМУ, импортированная в пакет МАТЬАВ. Кран работает по условной циклограмме (рис. 7) с массой груза 8000 кг. Модель включает
основные детали крана с учетом их масс и геометрических размеров и выполнена на основе сборки файлов STL формата (Creo Parametric).
На рисунке 9 для примера приведены графики изменения давления на входе и выходе гидромотора лебедки. График изменения давления соответствует вышеприведенным данным (паспортное максимальное давление на входе гидромотора - 20 МПа).
На рисунке 10 приведены выходные характеристики работы системной модели КМУ по скорости и перемещениям отдельных
о см о см
< I
со те
s
I
0
со те
1 о.
V
£
о ф
со
см ■clin 9 см ■clin см
(П (П
/ J , I 1 1 4 L 1 i
© ш L Z к I в ш
Рис. 8. Моделирование КМУ в среде МАТЬАВ (слева направо / сверху вниз): вид спереди; вид справа; вид сверху;
изометрический вид
P, Па
20 15 10 5 0
106
P B
0
50
100
150
200
250
300 t, c
P, Па
20 15 10 5 0
106
P A
0 50 100 150 200 250 300 t, c
Рис. 9. График изменения давления на входе (Р_В) и выходе (Р_А) гидромотора лебедки
Sj, м 0,6
Boom, m
V2, м/мин
Hoist — speed, m/min
0,5
0,4
0
-4
50
100
S2, м
0,6
150 200 Jib, m
250
300 t, c 0
F, град
50 100 150 200 Foundation, deg
250
300 t, c
0,4
0,2
0 50 V1, рад/с 2
100 150 200 250 Hoist — rotation speed, rad/s
0 -100 -200
300 t, c 0
S., м
4'
50 100 150 200 Telescope, m
250
300 t, c
0
-2
50
100
150
S3, м
-2 -4
200 250 300 t, c 0 50 Hoist — coordinate, m
100
150
200
250
300 t, c
-6
0 50 100 150 200 250 300 ^ c Рис. 10. Выходные характеристики системной модели КМУ (в машинном времени)
агрегатов в машинном времени. В частности: S1, Boom, m - перемещение штока в цилиндре стойки, м; S2, Jib, m - перемещение штока в цилиндре стрелы, м; V1, Hoist - rotation speed, rad/s - скорость навивки каната на барабан лебедки, рад/c; S3, Hoist - coordinate, m - перемещение каната лебедки (опускание/подъем), м; V2, Hoist - speed, m/min - скорость подъема каната лебедки, м/мин; F, Foundation, deg -угол поворота основания, S4, Telescope, m -перемещение штока в цилиндре телескопа, м.
По результатам моделирования работы КМУ скорость подъема/опускания груза в среднем составляет 3,4 м/мин, что соответствует требованиям технического задания при проектировании готового изделия КМУ.
Разработанная системная модель КМУ может рассматриваться в качестве виртуального опытного образца реального изделия. Структура системной модели является достаточно сложной, что объясняется главным образом тем, что каждая подсистема блоков включает свои внутренние блоки, внутри которых так-
же свои блоки и элементы, и так до степени возможной детализации и учета требуемых факторов. На ней можно как проводить виртуальные эксперименты, связанные с функционированием изделия самого по себе - строить характеристики, изучать динамические режимы, уточнять паспортные параметры, так и использовать ее для дальнейших разработок. Одновременно можно проводить отработку программы управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода КС-220 (в части регулирования: интенсивности разгона, частоты выходного напряжения, частоты ШИМ и токоограничения). Следует уточнить, что на текущий момент в системной модели КМУ не учитываются условия окружающей среды (температура, скорость ветра и т. д.).
В дальнейшем реализовано тестирование системной модели в режиме реального времени. Для этого использовался комплекс полунатурного моделирования (КПМ) «РИТМ» и модули пакета MATLAB: Simulink Real-Time, MATLAB Coder и Simulink Coder.
<D О Q. I-O О
Э
та
4
0
2
0
0
м
(U
5 <
О ^
00 rc
X
6
Ф J X
о s
X I-
о
Ф 00
Специализированные модули ввода-вывода, установленные в машине реального времени - КПМ «РИТМ», позволяют подключаться к внешним интерфейсам, таким как аналоговые и цифровые входы и выходы, ШИМ, и работать с промышленными протоколами, такими как MIL-STD-1553, real-time UDP, RS232/RS422/RS485 и т. д.
Модели, работающие в реальном времени, позволяют вплотную приблизиться к переходу от моделирования к натурным образцам изделия, т. е. перейти к полунатурному моделированию. В мировой инженерной практике сценарии полунатурного моделирования включают в том числе:
— быстрое прототипирование алгоритмов управления - системы автоматического управления (САУ) в виде модели реального объекта;
— программно-аппаратное моделирование (Hardware-in-the-Loop - HIL) - САУ является реальной, объект в виде модели.
В данном проекте системная модель использовалась для программно-аппаратного моделирования (HIL-тестирования) объекта. При компьютерном моделировании под работой в реальном времени понимается выполнение двух основных условий: каждый шаг расчета начинается в строго определенное время; каждый шаг расчета модели занимает не более отведенного времени. На практике эти условия
означают, что время расчета модели равно длительности моделируемого процесса (с точностью до шага расчета).
На рисунке 11 представлена оптимизированная (выполнены упрощения, в том числе исключен модуль конечного автомата) системная модель КМУ для работы в режиме реального времени. Было проведено НШ-тестирование блока управления (контроллера силового КС-220), подключенного к комплексу полунатурного моделирования (КПМ) «РИТМ». Внешний вид стенда полунатурного моделирования представлен на рисунке 12, это: компьютер, комплекс полунатурного моделирования (машина реального времени), опытный образец контроллера силового и дополнительный монитор.
Для связи контроллера силового и компьютера используется RS-232 адаптер. Питание контроллера силового осуществляется от лабораторного источника напряжения. Связь контроллера силового и комплекса полунатурного моделирования осуществляется посредством:
— терминальной платы (аналогово-циф-рового модуля и его проводов), связывающих плату ЮВТ драйвера контроллера силового КС-220 с КПМ;
— терминальной платы (аналогово-циф-рового модуля и его проводов), связывающих плату датчиков тока контроллера силового КС-220 с КПМ.
Рис. 11. Системная модель КМУ для моделирования в реальном времени
№
S1, м
0,6 ""
0,5 0,4
0
S2, м
0,6 0,4 0,2
0 -2
S3, м
0,2 0 -0,2
Рис. 12. Внешний вид стенда полунатурного моделирования Boom, m V м/мин Hoist — speed, m/min
40
80
120 Jib, m
160
2 0 -2
200 t, c 0
F, град
20 10 0
u
40
80 120 Foundation, deg
160
0 40 80 120 160
Hoist — rotation speed, rad/s
200 t, c 0
V1, рад/с 2
V3, об/мин
40 80 120 160
Foundation, rpm
ri ,
и и
40 80 120 160
Hoist — coordinate, m
200 t, c 0
S, м
40
80 120 Telescope, m
160
X
t, c
t, c
Y
t, c
0 40 80 120 160 200 ^ c 0 40 80 120 160 200 1, c
Рис. 13. Выходные характеристики системной модели КМУ (в реальном времени)
Компьютер и КПМ для обмена данными в системную модель передаются сигналы
связываются посредством ЕШете^кабеля.
Из системной модели в КС-220 передаются токи статора электродвигателя посред-
ШИМ посредством терминальной платы КПМ.
На рисунке 13 приведены выходные характеристики работы системной модели
ф о
.
I-
О
о
Э
та
ством терминальной платы КПМ. Из КС-220 КМУ по скорости и перемещениям отдельных fi
0
ю, рад/с
Rotor speed (wm)
о см о см
< i
со
0 ü CQ та
1 О.
V
£
о ф
CQ
СМ ■clin
с?
см ■clin см
(П (П
600 500 400 300 200 100 0
0
40
80
120
160
200 t, c
Рис. 14. График изменения частоты вращения электродвигателя, рад/с
агрегатов в реальном времени. Помимо выходных характеристик, приведенных как на рисунке 10, дополнен график V3, Foundation, rpm -скорость вращения основания, об/мин.
На рисунке 14 представлен график изменения частоты вращения электродвигатели при работе в составе электрогидропривода КМУ полученный в режиме реального времени. В процессе испытаний контроллера силового КС-220 темп изменения частоты выходного напряжения был установлен по умолчанию 10 Гц/с.
График изменения частоты вращения электродвигателя соответствует отработке по условной циклограмме (рис. 6) и номинальной скорости вращения ротора - 611,42 рад/с.
Интерпретация полученных результатов и перспективы
Системная модель КМУ реального времени позволила провести отработку программы управления контроллера силового КС-220 для электродвигателя ДАТ 15000 при отсутствии соответствующего испытательного стенда на начальном этапе, что также положительным образом повлияло на эффективность опытно-конструкторской работы в целом.
При разработке системной модели возникали сложности, связанные с отсутствием достаточного количества исходных данных, проводилось взаимодействие со сторонними организациями и обмен информацией, а также оптимизация ряда подсистем модели для нормирования скорости расчета.
В последующем этапе системного моделирования грузоподъемного механизма была реализована возможность импорта сборок 3D-моделей напрямую из Creo Parametric в MAT-LAB (установлен плагин Simscape Multibody Link), что в результате позволяет следующее:
- в окне Simulink-модели автоматически строить из блоков детализированную полную модель механики (из библиотеки Simulink/Sim-scape Multibody);
- выполнять сборку в аналогичной последовательности, как и дерево модели в Creo Parametric;
- передавать геометрические размеры, цвета;
- передавать связи, системы координат, ограничения и шарнирные соединения;
- передавать массы, центры масс и моменты инерции.
Также в процессе импорта в MATLAB автоматически создается DataFile.m файл с исходными параметрами (геометрия, массы и т. д.), что позволяет при необходимости вносить изменения в модель и анализировать выходные данные.
Заключение
В ходе работы были построены виртуальные стенды частей КМУ и полная системная модель объекта. Разработан стенд полунатурного моделирования на базе КПМ «РИТМ». Системная модель КМУ в пакете MATLAB позволяет исследовать характеристики и переходные процессы гидропривода (давление, расход); характеристики и переходные процессы механической части (траектории перемещений, реакции в шарнирах, скорость подъема груза, нагрузочный момент от лебедки); электромагнитные характеристики и переходные процессы электропривода (контроллера силового и асинхронного двигателя), отработку программы управления КС-220 и т. д.
Полученные результаты способствуют выбору оптимальных параметров узлов, элементов и позволяют анализировать работу КМУ при различных (в том числе аварийных) условиях. В частности:
- поведение крана при работе c грузами малых и больших масс;
- поведение крана при регулировании скорости электродвигателя гидропривода;
- поведение крана при работе от одного/ двух насосов гидропривода;
- поведение крана при варьировании циклограммы его работы;
- изменение габаритных размеров крана;
- изменение объема цилиндров стойки, стрелы и телескопа;
- изменение ПО КС-220 в части интенсивности разгона, частоты выходного напряжения;
- изменение объема насосов гидропривода;
- изменение объема гидромоторов;
- изменение плотности рабочей жидкости;
- и другие изменения параметров и режимов работы крана.
Модельно-ориентированное проектирование на данный момент активно внедряется при разработке новых изделий в ОКБ ПАО «МЗИК».
Список литературы
1. Толстая В. А. Будущее российского космоса // Восьмые Уткинские чтения: труды об-щерос. науч.-техн. конф. / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2019. С. 464-468.
2. Семенов А. В. ПАО «НПО "Алмаз"» им. академика А. А. Расплетина. Математичес-
кое моделирование в МА^АВ как технология разработки и отладки сложных многоконтурных оптико-электронных угловых следящих систем // Доклад на Всероссийской конференции «Современные технологии разработки и отладки сложных технических систем» МГТУ им. Н. Э. Баумана 27-28 марта, 2019 г. 30 с.
3. Лагерев И. А. Сравнительный анализ гидравлических кранов-манипуляторов транс-портно-технологических машин и гидравлических манипуляторов промышленных роботов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2016. № 3. С. 16-49.
4. Шестаков И. В., Сафин Н. Р., Брякунов С. В. Разработка имитационно-математической модели крано-манипуляторной установки // Восьмые Уткинские чтения: труды общерос. науч.-техн. конф. / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2019. С.167-172.
5. Шестаков И. В., Сафин Н. Р. Опыт создания системы управления асинхронным двигателем для гидропривода крано-манипуляторной установки // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2018. № 4. С. 52-66.
6. Шестаков И. В., Сафин Н. Р. Модернизация системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2019. № 2. С. 25-33.
Об авторах
Шестаков Игорь Владимирович - заместитель главного конструктора по науке и инновациям ОКБ Публичного акционерного общества «Машиностроительный завод им. М. И. Калинина, г. Екатеринбург», Екатеринбург, Российская Федерация.
Область научных интересов: теория управления наукоемкими бизнес-процессами, математическое моделирование, динамика и прочность конструкций, регулируемый электропривод.
Сафин Наиль Рамазанович - канд. техн. наук, ведущий инженер-конструктор бюро расчетов и компьютерного моделирования ОКБ Публичного акционерного общества ««Машиностроительный завод им. М. И. Калинина, г. Екатеринбург»», Екатеринбург, Российская Федерация.
Область научных интересов: математическое моделирование, динамика и прочность конструкций, регулируемый
электропривод. _
<и
I Ш О о.
I-
о
0
1
э
те
| MawMHOCTpoeHMe |
m
Model-oriented design in the creation of a lifting mechanism and its drive
Shestakov I. V., Safin N. R.
Public Joint Stock Company"Kalinin Machinery Plant, Yekaterinburg", Yekaterinburg, Russian Federation
A model of a crane-manipulator unit implemented in the MATLAB package is presented. The model includes hydraulic, mechanical, and electrical parts with a control system and allows transient processes in individual sections to be comprehensively studied. In the course of the research, a semi-realistic simulation was performed on a "real-time machine". The simulation results, including the output characteristics and transients of the operation of the crane-manipulator unit, are presented.
Keywords: model-oriented simulation, crane-manipulator unit, system model, subsystems, hydromechanical part, electric drive, semi-realistic simulation
Information about the authors
Shestakov Igor Vladimirovich - Deputy Chief Designer for Science and Innovation of the Experimental Design Bureau, Public Joint Stock Company "Kalinin Machinery Plant, Yekaterinburg", Yekaterinburg, Russian Federation. Research interests: theory of management of knowledge-intensive business processes, simulation, dynamics and strength of structures, adjustable electric drive.
Safin Nail Ramazanovich - Cand. Sci. (Engineering), Leading Design Engineer of the Bureau of Calculations and Computer Simulation of the Experimental Design Bureau, Public Joint Stock Company "Kalinin Machinery Plant, Yekaterinburg", Yekaterinburg, Russian Federation.
Research interests: simulation, dynamics, and strength of structures, adjustable electric drive.
o
CM
o
CM
< I
(0
0
CQ (5
1 Q. V
£
o
V CQ
