CC BY
44
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМ ЭЛЕКТРОПРИВОД И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
ЭНЕРГИИ
УДК 62-83-52(075.8)
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф., зам. директора, (48762) 6-13-83, prorector.science@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)
СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ КОНВЕЙЕРНОЙ УСТАНОВКИ
Представлены две структуры систем управления скребковым конвейером. Каждая из систем синтезирована. Выбраны оптимальные параметры регулятора, обеспечивающие заданный апериодический переходный процесс.
Ключевые слова: скребковый конвейер, электропривод, асинхронный электродвигатель, система управления, ПИ-регулятор, регулятор Смита.
Скребковый конвейер обратного типа разработан для поточной линии загрузки шлама на ООО «Ванадий-Тула».
Конвейер подает шлам из бункера на основную поточную линию сырья, используемую в технологическом процессе. Обратный конвейер имеет два асинхронных привода, оснащенных преобразователями частоты: электропривод собственно конвейера и электропривод домкрата, подающего став конвейера на обвал шлама в бункере.
Система управления (СУ) электропривода должна обеспечить заданную производительность подачи шлама на основной технологический кон-
вейер исходя из технологических параметров. Ранее было показано, что скребковый обратный конвейер как объект управления имеет следующие особенности: запаздывание т в формировании производительности, которое при регулировании линейной скорости конвейера Vk будет переменным; регулирование производительности возможно изменением скорости штока домкрата Vd (подачи става конвейера) или изменением линейной скорости конвейера. Известны СУ объектов с чистым запаздыванием [3], в которых используется предиктор Смита.
Для регулирования производительности конвейера предложены две структуры СУ: первая - с постоянными параметрами ПИ-регулятора и постоянными параметрами предиктора Смита; вторая - с переменными параметрами ПИ-регулятора и переменными параметрами предиктора Смита.
Рассмотрим первый вариант СУ. Структура СУ, представляющая собой ПИ-регулятор с предиктором Смита и упрощенной моделью объекта управления «Transfer Fen 3», представлена на рис. 1.
Г
Рис. 1. Структура системы управления скребковым конвейером
(первый вариант)
Алгоритм пуска электропривода конвейера включает подачу линейного напряжения управления конвейером Uyk, которое задаётся блоком «Signal Builder» и обеспечивает десятисекундный разгон до заданной линейной скорости конвейерной цепи Vk; затем блок «Step» скачкообразно (с момента времени t = 10 с) задает необходимую производительность конвейера и СУ отрабатывает сигнал заданной производительности. В первом и втором вариантах СУ конвейера регулирование производительности Q (рис. 1) осуществляется изменением скорости подачи домкрата Vd. Скорость конвейера Vk может принимать значения в пределах от 0,4 до 1,5 м/с. На модели электропривода конвейера с СУ (см. рис. 1) блок «Divide 2» определяет величину запаздывания как отношение расстояния между лемехами к линейной скорости перемещения конвейерной цепи т = l/Vk.
Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники ...
Блок «Divide 1» формирует толщину срезаемого слоя шлама путём деления скорости подачи домкрата на линейную скорость движения конвейерной цепи. Блок «Variable Transport Delay» сдвигает по времени толщину срезаемого слоя шлама на величину запаздывания. Блок «Product» определяет производительность, перемножая все поступающие на его входы величины. Mcd, Mck - полные моменты сопротивления ЭД конвейера и домкрата.
Предиктор Смита является обязательным параметром СУ. Он представляет собой две передаточные функции «Transfer Fcn 1» и «Transfer Fcn 3». «Transfer Fcn 3» - упрощенная передаточная функция объекта. «Transfer Fcn 1» - функция, настроенная на величину запаздывания. Исследование переходных процессов в СУ по управляющему воздействию на модели (рис. 1) показало, что при выборе параметров регулятора для минимального значения запаздывания Tmin с настройкой на апериодический переходный процесс производительности, для постоянных времени запаздывания т > Tmin переходный процесс первоначально становится колебательным, а затем при больших т система становится неустойчивой. При выборе параметров регулятора исходя из максимального значения запаздывания Tmax с настройкой на апериодический переходный процесс с уменьшением запаздывания т апериодический процесс сохраняется. Таким образом, установлено, что параметры регулятора должны быть настроены на максимальное значение временной задержки и могут быть неизменными. Опытным путём был получен желаемый переходный процесс регулируемой величины (колебательный, с перерегулированием 4,5 %), исходя из которого были найдены параметры ПИ-регулятора: Kn = 0,88, Ku = 63.
Структурная схема для второго варианта представлена на рис. 2.
Регулятор
Рис. 2. Структура системы управления скребковым конвейером
(второй вариант)
Во втором варианте управления предлагается измерять величину временной задержки тоб и, учитывая её, вносить изменения в параметры регулятора (Кт Ки, Ткор).
Величина запаздывания в предикторе Смита настраивается на ту же величину задержки, которую имеет объект. В работе получены зависимости Кп(тоб), Ки(тоб) (рис. 3), по которым необходимо изменять параметры регулятора, чтобы получить желаемый переходный процесс - процесс с минимальным временем разгона. Желаемым принят колебательный переходный процесс производительности с допустимым перерегулированием 5 %.
0.8 1.2 1.6 2 2А
Рис. 3. Зависимость параметров регулятора от запаздывания
Таким образом, предложены две структуры СУ электроприводом конвейерной установки различной сложности, которые обеспечивают заданный переходный процесс производительности по управляющему воздействию, и предложена методика синтеза параметров СУ. Математическое моделирование разработанных СУ в среде МаШЬ подтвердило правильность разработанных положений.
112
Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники ...
Список литературы
1. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001.
697 с.
2. Бабокин Г.И. Исследование параметров частотно-регулируемого электропривода режущего органа // Динамика и функционирование электромеханических систем. Тула, 1989. С. 19-22.
3. Гудвин Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления. М.: БИНОМ, 2010. С. 431 - 452.
G.I. Babokin, N.S. Degterev
SYNTHESIS OF STRUCTURE AND PARAMETERS OF A CONTROL SYSTEM OF THE ELECTRIC DRIVE OF CONVEYOR INSTALLATION
Two structures of control systems are presented by the scraper conveyor. Each of systems are synthesized. The optimum parameters of the regulator providing set aperiodic transient are chosen.
Key words: the scraper conveyor, the electric drive, the asynchronous electric motor, a control system, PI a regulator, Smith's regulator.
Получено: 24.12.11
УДК 621.311
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф., зам. директора, (848762) 6-13-83, prorector.science@nirhtu.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева), В.Г. Куницкий, канд. техн. наук, доцент, (848762) 6-13-83, prorector.science@nirhtu.ru
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ МУЗЕЯ-ЗАПОВЕДНИКА «КУЛИКОВО ПОЛЕ»
На основании анализа результатов наблюдения за ветровой ситуацией дана оценка ветрового потенциала в окрестностях с. Монастырщина, позволившая выбрать тип и количество ВЭУ для ВЭС. Предложен вариант структурной схемы ВЭС мощностью 60 кВт на базе выбранных ВЭУ.
Ключевые слова: ветроэнергетическая электростанция, ветроустановка, скорость ветра.
В настоящее время промышленностью многих стран мира, в том и числе отечественной, разработаны и выпускаются серийно разнообразные
