Система управления электро-приводом конвейера Текст научной статьи по специальности «Физика»

--------------------------------- © Е.С. Ребенков, Г.И. Бабокин,

2009

Е.С. Ребенков, Г.И. Бабокин

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ КОНВЕЙЕРА

Рассмотрен частотно-регулируемый электропривод конвейера с распределенными параметрами механической части. Получены передаточные функции скоростей перемещения и деформаций упругого звена конвейера. Разработана структура и методика определения параметров системы автоматического управления электроприводом, которая обеспечивает демпфирование волновых колебаний деформаций упругого звена конвейера.

Ключевые слова: конвейер, электропривод, демпфирование, упругое звено, колебания, управление.

~П механической части конвейерной линии с частотно--Я-М регулируемыми асинхронными двигателями на концевых барабанах при управляющих воздействиях возникают колебания скоростей и деформаций упругого звена. Эти колебания имеют волновой характер из-за распределённых по длине ленты с перемещаемым грузом её упругих параметров и массы ленты с перемещаемым грузом. Математическая модель упругой ленты конвейера представлена в виде последовательности элементарных масс с приведённым моментом инерции I, скоростью и упругим моментом Мух. Массы соединены невесомыми упругими нитями с жёсткостью сг,г+1. Для г-той элементарной массы упругого звена составлено

уравнение динамического равновесия на основе принципа Далам-

бера в операторной форме:

М: + Му> - Му = 1:РШ: .

г уг-1,г уг ,(г +1) гГ 1

По этому уравнению составляется система уравнений замкнутой последовательности элементарных масс:

рЧ.а. -рМ + с.,.5... + с..5..л = 0,

х г г ± г г-1,г г-1,г г ,г+1 г ,г+1 ~

где 5г-1,г = ®г-1 - ®г , 5г,г +1 = ®г - ®г +1 .

Совместное решение полученной системы уравнений даёт выражение передаточной функции (ПФ) механической части конвейера, связывающее вращающие моменты М\ и Мк на концевых при-

водных барабанах и скорость юг г-той элементарной массы упругого звена посредством характеристического полинома X и полиномов Уг и Zi, определяющих «нули» ПФ: соХ = МТ+М^.

г 1 г кг

Вращающие моменты приводных асинхронных двигателей (АД), их скорости юг и юк и напряжения управления иг и иК преобразователя частоты (ПЧ) с принятыми допущениями [1] связаны в ПФ:

и1(К )и = °1( к )¥ + М1(К )М ,

где и = ркп, ¥ = $(Тхр + 1), N = Тр + 1)(Т2 р + 1).

В этих соотношениях в - динамическая жёсткость линеаризованной механической характеристики АД, Кп - коэффициент усиления по каналу напряжения и частоты ПЧ, Т1 и Т2 - постоянные времени соответственно ПЧ и АД, представленные апериодическими звеньями первого порядка.

ПФ системы «ПЧ-АД-конвейер» получена в виде: оТ = иЛ + иЕ.,

г гг К г ~

где Т = ¥ 211УК - (Ш - Щ )(^ + ¥2К ),

Д = и^к2г - NXYl - ¥2^г), Ег = и(¥2 - NX2l - ¥2?х) .

Для демпфирования волновых колебаний скоростей и деформаций в упругом звене конвейера разработана САУ частотнорегулируемыми двигателями, состоящая из двух двухконтурных изодромных регуляторов скорости роторов АД. Во внешнем контуре регулирования на вход регулятора подаётся сумма задающего сигнала из и отрицательной обратной связи по скорости юS центральной массы упругого звена. Во внутреннем контуре на вход регулятора подаётся сигнал с выхода регулятора внешнего контура и обратная связь по скорости АД. При совместном решении ПФ для скоростей ю1, юк, юS :

о1 Т = u1D1 + иКЕ1, оКТ = u1DK + иКЕК , о5.Т = u1DS + uKDS и ПФ САУ для двух систем ПЧ-АД: изК = u1Q + о>А + со5Н, изК = и^ + о5Н

с учётом DI=EK, DK=EI получена ПФ для скорости юS при управляющем воздействии: са8 ^ + G( D1 + Е1) + 2 HDS ] = из 2КВ5.

После нормирования ПФ электропривода конвейера с САУ, изменения масштаба аргумента р в О0 раз и приравнивания коэффициентов её характеристического уравнения соответствующим нормированным коэффициентам Аг получена система уравнений относительно параметров САУ. При задании значений Аг дающих равные и действительные полюсы ПФ получена САУ с максимальным быстродействием и минимальной колебательностью, обусловленной наличием «нулей» ПФ.

1. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

IISTJsl

E.S. Rebenkov, G.I. Babokin

THE CONTROL SYSTEM OF THE ELECTRIC DRIVE OF THE CONVEYOR

The frequency-adjustable electric drive of the conveyor with the distributed parameters of a mechanical part is considered. Transfer functions of speeds of moving and deformations of an elastic part of the conveyor are received. The structure and a technique of definition of parameters of system of automatic control is developed by the electric drive which provides wave vibration damping of deformations of an elastic part of the conveyor.

Key words: the conveyor, the electric drive, damping, an elastic part, fluctuations, control.

___ Коротко об авторах _______________________________________________

Ребенков Е. С. - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Электротехника»,

Бабокин Г.И. - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой «Электротехника»,

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, [email protected]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ