CC BY
11знак (знак -), и в дальнейшем информация с одной из ее сторон используется как избыточная. Если ветвь не связана ни с одним КУ. она остается в массиве ветвей, не имеющих связей.
2. Если после просмотра всей таблицы в массиве нет ни одного элемента, то выполнение в данном алгоритме заканчивается. Если в массиве ветвей, не имеющих связей, имеются ветви, то выясняется, с каким из узлов схемы имеется наибольшее число связей.
3. Определенный в пункте 2 узел дополняет массив узлов, и вычисление повторяется с пункта 1.
Анализ схемы (рис. 3) показывает, что необходимое и достаточное число КУ равно 7. Нетрудно видеть, что в данном алгоритме предусмотрена возможность контроля наперед заданного состава КУ и определения оптимального состава КУ. Это позволяет решить с помощью данного алгоритма две родственные по алгоритму, но разные по смыслу задачи.
Во-первых, на этапе проектирования ИМЭС этот алгоритм позволяет расставить минимальное число КУ, обеспечивающее полноту информации для расчета режима.
Во-вторых, при оперативных расчетах ИМЭС это позволяет проверить полноту прошедшей контроль информации.
На основе изложенных методик в среде Delphi разработан комплекс программ по построению дерева схемы, расчета количества КУ и анализу ИМЭС с использованием табличного способа описания топологической структуры ЭС по данным ОИК.
Результаты расчета матричным [2] и табличным методами анализа ИМЭС с достаточной для практики точностью совпадают. Однако следует учитывать, что в матричном методе, как показывает подробный анализ алгоритма [2], имеются методические погрешности. В частности, эта методика использует модуль, а не комплекс напряжения при определении тока через элемент сети по комплексу мощности при представлении элемента схемы только в виде сопротивления Z. Следует заметить, что эта погрешность имеет тенденцию к увеличению при увеличении числа исследуемых элементов сети. Кроме того, представление элемента сети в виде сопротивления Z приведет к значительным ошибкам в определении режима для ЛЭП, имеющих протяженность свыше 100 км, т.е. там. где необходим переход к представлению линии в виде Т- и П-образной схем замещения или решению уравнений линии через гиперболические функции [3].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шеттов ОН. Современное состояние программных ерелстн расчёта н ;шалта режимов шор гое и сто м. Иркутск: ИДУЭС, 2005.
2. Богданов В.Л. Информационная молель электрической сие гемм // 'Электричество. 1473. №5.
3. Демирчяи К С'.. Нейман JI. Р. Теоретические основы электротехники. Т. 2. СиЕ).: Ни гер. 2006.
Статья поступит а /хчМкциш 27 нюня 2007 л
УДК 621.316
A.C. Медведев
РАЗРАБОТКА САУ ПРОЦЕССОМ ТОНКОГО ШЛИФОВАНИЯ НА КООРДИНАТНО-ШЛИФОВАЛЬНОМ СТАНКЕ
Рассматривается методика синтеза имитационной модели адснитмной системы управления
процессом тонкого шлифования. Доказывается возможность её реализация по прецизионных
станках с числовым программным управлениам.
Идентификация процесса тонкого шлифования совместно с приводом электрошпинделя показывает, что в реальных условиях на процесс действует множество возмущений, которые отличаются по своей природе, характеру проявления и уровню моментов, действующих на систему СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь). Отметим наиболее важные: это - износ круга, упругие деформации, изменение режущей способности круга. Однако существуют и другие возмущения, которые весьма трудно учесть на стадии проектирования, например, изменение свойств СОЖ, физико-химических свойств заготовки и т.д. Все это, безуслов-
но, влияет на качество обработки поверхности и имеет особенное значение для координатношлифовальных станков (KLL1C). которые дают финишную обработку. Поэтому для достижения высоких показателей качества рекомендуется [2] реализовывать адаптивные САУ процессом шлифования. В этой области подшипниковой промышленностью накоплен большой опыт. Однако при тонком шлифовании необходимо реализовать управляемый процесс выхаживания, обеспечиваюший наивысшее качество обработки поверхности при определённой производительности.
Известно [1], что компромиссным решением, удовлетворяющим требования к качеству обработки, является стабилизация мощности резания при соблюдении граничных условий по прижегу. Однако при тонком шлифовании подачи слишком малы, например 0,5 мкм на оборот планетарного движения шпинделя, поэтому измерить и поддерживать активную мощность привода подачи инструмента практически невозможно. В этой связи информационную составляющую процесса может дать ток двигателя электрошпинделя. Практический опыт применения высокоскоростных электрошпинделей на станке модели 3284СФ4 показывает, что IH > Imj„ примерно в 2 раза. Информация о токе двигателя выводится на частотном преобразователе в цифровом виде и может непосредственно использоваться для целей управления.
В настоящее время программа задания съёма припуска на станке с ЧПУ строится по принципу формирования сигнала задания на привод подачи. Из технологических условий задают разовую подачу в радиальном направлении 5-10 мкм и ожидают отработки этого задания, затем периодически повторяют это задание до тех пор, пока не будет снят весь припуск.
Считаем, что такой подход снижает производительность станка и не способствует повышению качества обработки деталей, В системе предлагается поддерживать среднее значение мощности на постоянном уровне. Дгтя этого необходимо определить значение номинального 1Н0Н тока электрошпинделя из граничных условий шлифования при подаче максимально возможного значения припуска öia, а затем при снижении 1„„м до 0.51ит, осуществить подачу круга с целью увеличения значения тока до 1„„м.
Из этого следует, что алгоритм управления должен включать в себя контроль тока и релейный элемент с зоной гистерезиса и нечувствительности. Этот элемент прерывает подачу сигнала задания, который в полной мере подаётся из устройства ЧПУ. Из вышесказанного становится очевидным, что предлагаемое решение обеспечивает адаптивное управление независимо от природы и уровня помех, действующих на процесс.
Следующим этапом в структурном синтезе считаем обязательный контроль положения съёма припуска посредством формирования контура положения. При тонком шлифовании точность обработки для станка класса А составляет до 5 мкм, класса С - до 1 мкм. Поэтому упомянутый контур должен включать в себя регулятор положения с соответствующим датчиком положения. Исполнительной частью этого контура будут силовой преобразователь и электродвигатель подачи электрошпинделя.
Кроме того, необходимо контролировать скорость подачи привода электрошпинделя и управлять ею. В силу того что мощность шлифования невелика, а кинематическая схема подачи весьма сложна, для обеспечения быстродействия и независимости скорости от изменения нагрузки необходимо иметь замкнутый контур управления скоростью подачи, который через соответствующий редуктор обеспечит подачу инструмента.
Из рассмотренного можно заключить, что функционально система управления должна быть подчиненной, двухконтурной: первый контур - контур управления скоростью подачи, второй - контур положения, осуществляющий контроль съёма заданной величины припуска, и дополнительный - адаптивный контур, обеспечивающий компенсацию помех, действующих в ходе самого процесса шлифования, а также помех, влияющих на звенья системы в структуре управления. Контур контролирует усилие резания Pv по величине тока электрошпинделя и поддерживает его в определённом диапазоне, наилучшим образом обеспечивая качество и производительность (рис. 1).
Кроме того, алгоритм управления должен предусматривать ряд вспомогательных, но обязательных процедур, например, необходимо постоянно вычислять разность 5,,-5=Д и при срабатывании реле именно величину Д подавать на вход системы управления. Следует отметить, что должна быть учтена правка круга. Эти проблемы решаются в ЧПУ по известным программам (рис. 1).
L _
Р и с. 2
I,А
5,мкм
Р л с. З
Контур скорости и контур положения рассчитываются по известной методике параметрического синтеза систем подчиненного управления [3].
На основе идентификации процесса шлифования (ПШ) и [2] конструкции станка величина Мст определится зависимостью Мст=Руту'Ктр, где Ру - усилие резания по оси у; коэффициент трения. гу - плечо формирования момента. Момент нагрузки МС| от усилия резания является внешним возмущением для электродвигателя шлифовального круга, который представляет собой высокоскоростной асинхронный двигатель (АД). Для обеспечения его стабильной скорости управление осуществляется от частотного преобразователя с обратной связью по скорости. Структурная схема АД и управление им показаны на рис. 1 (АДК). Схема синтезирована на основе основных уравнений электропривода [4]. Управление АД осуществляется преобразователем частоты с управляемым выпрямителем, основным звеном которых является управляемый выпрямитель (УВ) с передаточной функцией 'Л\в(р)=К1.п/Тупр-Н. Выход УВ непосредственно связан с автономным инвертором (АИ) с передаточной функцией 1Л/л11Н(р)=Клиц/Тл1.1Нр+1. В данных зависимостях обозначено: Ку1„ КЛ|.щ - коэффициенты передачи управляемого выпрямителя и инвертора; Т>п, ТЛИМ- постоянные времени УВ, АИ соответственно, Звено с коэффициентом усиления Ку обеспечивает статическую ошибку системы стабилизации скорости АД, звено с коэффициентом передачи КфП осуществляет связь напряжений и частот при поддержании постоянного момента, звено с К=27^Р„, где Р„ - число пар полюсов, осуществляет СВЯЗЬ между круговой частотой 01 и Г С учётом отмеченного полная структурно-функциональная схема модели алгоритма управления процессом тонкого шлифования показана на рис. 1. На рисунке к ранее введённым обозначениям добавлены: РП - регулятор положения, РС - регулятор скорости, СП - силовой преобразователь. ИМ - исполнительный механизм, Р - редуктор. Кос и Кдц - датчики скорости и положения. ФП - функциональный преобразователь, РЭ - релейный элемент.
На основе рассмотренного алгоритма было реализовано шлифование кольца из закалённой стали при следующих параметрах технологического процесса: КМк=0.00007 мкм/Н*с; Ьу=0.05 мкм/Н, ту=9.825 Н/мкм, \Ю.05, т=0,5 с, К„к- коэффициент связи усилия резания Р., с изменением износа шлифовального круга, Ьу - коэффициент связи между упругой деформацией процесса врезного шлифования и действующей радиальной составляющей усилия резания Ру, ту- коэффициент передачи по приращению толщины срезаемого слоя, т - время од-
ного оборота шпинделя. Параметры контура скорости и контура положения имели следующие значения: К|1„=0.009. Т|=0.09с. Т2=0.036 с. Кс„=20. Та1=0.01 с. К,ш=0.45, Ти„=0.09п Kpe^SOOO. К,,-0.2, КЛ1 ~ I.
На рис. 2 представлена диаграмма изменения тока электрошпинделя при настройке реле отключения сигнала задания на уровне 1,,-ЗА и включении Imi,,™ 1.5А при настройке контура скорости на технический оптимум. Из анализа видно, что инерционность контура скорости в приводе подачи инструмента приводит к значительным превышениям тока по отношению к заданному значению, составляющему ЗА. Увеличивая коэффициент обратной связи контура скорости, т.е. повышая его быстродействие, убеждаемся в том. что процесс отработки заданного припуска &и=?00 мкм при K(lt=0.5 приближается к желаемому (рис. 3 а). Метод моделирования позволяет оперативно выполнить анализ влияния быстродействия контура скорости с учетом насыщения усилителя на качество процесса управления. Осуществляя вариацию К(1С, убеждаемся в том, что при Кпс=1 достигается такое быстродействие, которое позволяет удерживать значение тока электрошпинделя практически в заданных пределах (рис. 4 а. б). Из анализа моделирования следует, что за счёт использования адаптивного контура управления процессом шлифования и повышения быстродействия контура скорости подачи шлифовального круга были достигнуты требуемые показатели качества процесса тонкого шлифования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Мнхелькевич В. И. Автоматическое управление шлифованием. М.: Машиностроение, 1975. 304 с.
2. Абакумов А.И., Курган П.П.. Мнж'лькевнч H.H. Идентификации тем (»логических про нес сон механической обработки на металлорежущих станках: Учеб, иособ, Самира. 1991, 116 с.
3. Рапопорт ЭЯ. Системы подчиненного регулирования хюктрокрииодон постоит дно токи, Клибышеи. 1985,
85 с. "
4. Кяючев НИ. Теория электропривода. М.. 2001.
5. Лабунцав В.А.. Рткин ¡'А., Шевченко ¡'.И. Автономные тиристорные инверторы. М.: 'Энергия. 1967.
Статья п(кпп-пшо <• редакцию 25 нюня 2007л
УДК 621.31
H.A. Носиков, H.H. Василькип
МОДЕРНИЗАЦИЯ ОСВЕЩЕНИЯ ЛПДС «САМАРА»
Представлен анализ э;> ектр оно треб, пения системы освещения ЛПДС «Самара» Самарского РНУ,
указаны мероприятия по энергосбережению и улучшению технических качеств системы освещения.
Постановка цели
Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии (па основе закона № 28-ФЗ «Об энергосбережении),
В структуре потребления электроэнергии при транспорте нефти значительная часть потребляемой электроэнергии приходится на нужды освещения.
Цель работы: повышение энергоэффективности транспорта нефти по магистральным нефтепроводам и оптимизация режима работы системы освещения.
Система освещения
Система освещения НПС имеег значительную установленную мощность, поэтому оптимизация и контроль работы могут дать существенное снижение затрат электроэнергии на освещение. Система освещения на ЛПДС «Самара» выполнена с использованием источников света, приведенных в табл. 1. Как видно из табл. I, значительная доля мощности установок освещения НПС приходится на источники света с лампами накаливания (41.6%) и лампами
