автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оптимизация взаимосвязанных электромеханических систем натяжения полимерного материала на поточных линиях с многодвигательным электроприводом

На правах рукописи

ТАМЬЯРОВ Андрей Валериевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА НА ПОТОЧНЫХ ЛИНИЯХ С МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Специальность 05 09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре «Электропривод и промышленная автоматика»

Научный руководитель - Доктор технических наук, профессор кафедры «Электропривод и промышленная автоматика» Самарского Государственного технического университета, г.Самара Рассказов Федор Николаевич

Официальные оппоненты - Доктор технических наук, профессор,

директор по научной работе ОАО «Рудоавтоматика» Микитченко Анатолий Яковлевич

- Кандидат технических наук, ведущий специалист ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» Мятов Геннадий Николаевич

Ведущая организация - ОАО «Пластик», г. Сызрань, Самарской

области

Защита диссертации состоится «1» декабря 2004 г. в 10 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 в Самарском государственном техническом университете по адресу: г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, ауд. 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу. Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул., д. 244, Самарский государственный технический университет, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д212.217 04, факс (8462) 784-400, aees@samgtu.ru.

Автореферат разослан «27» октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение качества полимерного материала на поточных линиях связано с совершенствованием взаимосвязанной электромеханической системы натяжения ленточного материала, оптимизацией многосвязной системы управления электроприводом. На всех участках линии по получению ленточного материала система регулирования взаимосвязанным электроприводом должна обеспечивать стабилизацию натяжения. Математические модели и принципы построения электромеханических систем регулирования натяжения материала на поточных линиях с многодвигательными электроприводами (МДЭП) разрабатывались применительно к бумагоделательной, металлургической, текстильной, кабельной и другим отраслям промышленности. Однако, при разработке систем управления и оптимизации динамических режимов МДЭП поточных линий необходимо учитывать взаимосвязанность электромеханической системы натяжения, а также вероятностный характер возмущений, действующих на МДЭП.

Тем не менее, синтез систем управления взаимосвязанными электроприводами долгое время основывался на детерминированных представлениях. Учет вероятностных характеристик возмущающих воздействий при синтезе взаимосвязанных систем регулирования натяжения позволяет повысить точность стабилизации натяжения по сравнению с традиционными системами управления, где спектр возмущения не учитывался.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является улучшение качества полимерного материала за счет оптимизации взаимосвязанных электромеханических систем натяжения на поточной линии.

Исходя из указанной цели, в диссертационной работе решаются следую -щие научные и практические задачи:

1. Разработка математической модели взаимосвязанного электропривода поточной линии с учетом случайного характера возмущающих воздействий.

2. Обоснование критерия качества регулирования натяжения ленточного материала при случайных возмущениях.

3. Разработка методики синтеза оптимального многосвязного регулятора (ОМР) натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при случайных возмущениях.

4. Разработка специализированного программного обеспечения для синтеза ОМР натяжения полимерного материала.

5. Практическая реализация оптимальной многосвязной системы регулирования натяжения ленточного материала на поточной линии.

Основные методы научных исследований. Для решения поставленных задач использовались основные положения теории электропривода, аппарат передаточных функций, частотные методы анализа динамических систем, теория случайных процессов, теория оптимального управления, методы синтеза оптимального регулятора, методы математиче ЭВМ, методы автоматизированного проектирования

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель взаимосвязанного электропривода поточной линии по получению ленточного материала при случайных возмущениях.

2. Проведен вероятностный анализ отклонения натяжения полимерного материала на отдельных участках поточной линии как многомерного случайного процесса.

3. Проведено обоснование критерия качества регулирования натяжения ленточного материала в виде обобщенного среднеквадратичного функционала.

4. Разработан алгоритм синтеза оптимальной многосвязной системы регулирования натяжения ленточного материала на поточной линии с МДЭП. В результате получена передаточная матрица ОМР натяжения.

5. Разработана методика исследования взаимосвязанных электромеханических систем регулирования натяжения ленточного материала на ЭВМ с использованием современного программного обеспечения и микропроцессорной техники.

Практическая ценность.

1. Разработана инженерная методика синтеза оптимальной взаимосвязанной электромеханической системы регулирования натяжения ленточного материал при возмущениях случайного характера.

2. Получена передаточная матрица ОМР натяжения, которым дополняется базовая структура системы автоматического регулирования натяжения.

3. Показана практическая реализ>емость этих регуляторов, эффективность оптимальных взаимосвязанных систем регулирования натяжения по сравнению с традиционными.

4. Разработана система автоматизированного проектирования оптимальных многосвязных систем регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП.

Достоверность полученных результатов. Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертационной работы подтверждены экспериментальной проверкой на действующей линии по получению полимерною материала (Инв. № 05802) ОАО «Пластик» (г. Сызрань).

Реализация результатов работы. Работа выполнена в соответствии с заданием по Х/Д 1-96 «Реконструкция систем управления электроприводами линии по получению ПВХ плёнки» между филиалом Самарского государственного технического университета в г. Сызрани Самарской области и ОАО «Пластик». По результатам работы оформлено 6 научно - исследовательских отчетов № 01950006657, инв.№№ 02960007090, 02970003977, 02980003795, 02990004868, 02.20.000.4773.

Разработан опытно - промышленный образец системы регулирования натяжения на поточной линии с МДЭП.

Результаты работы используются в учебном процессе подготовки инженеров на кафедре «Автоматизация технологических процессов и произ-водств»,«Электропривод и промышленная автоматика» Самарскою Государственного технического университета. Результаты исследований включены в

учебно-методические комплексы дисциплин «Системы управления электроприводов», «Теория автоматического управления», «Теория оптимального и адаптивного управления», «Случайные процессы в системах автоматического управления», «Многодвигательные электропривода» специальностей 180400, 210205,210236,210233,100400.

Методика синтеза оптимальных систем управления МДЭП под руководством автора используется при курсовом и дипломном проектировании, выполнении научно - исследовательских работ в филиале СКБ университета «Оптимум».

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель взаимосвязанной электромеханической системы поточной линии по получению полимерного материала с МДЭП при случайных возмущениях.

2. Критерий качества регулирования натяжения в виде среднеквадратичного функционала, в котором учитываются средние квадраты отклонения натяжения полимерного материала и мощности управляющих воздействий.

3. Методика синтеза ОМР натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП с учетом случайного характера возмущающих воздействий.

4. Система автоматизированного проектирования взаимосвязанной электромеханической системы регулирования натяжения полимерного материала.

5. Практическая реализация микропроцессорной системы регулирования натяжения полимерного материала на поточной лини с МДЭП.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 9, 10, 12 межвузовских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 1999-2003г.), научно-практическом семинаре-выставке «Автоматизация технологических процессов и производств»; Девятой ежегодной международной научно-техническая конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2003 - 2004 г), Межрегиональной научно-практической конференции «Информатизация общества и компьютерные технологии в народном хозяйстве» (Самара 2003 г), научной конференции «Научный потенциал - XXI веку» (Самара, 2002, 2003), 1-ой и 2-ой молодежных научно-практических конференциях "Научный потенциал города XXI веку" (Сызрань 2003 г), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании (Самара, 2003), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XI Бенардосовские чтения) (Иваново, 2003).

Публикации По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе, 7 написанных лично автором и 9 работ, написанных в соавторстве, 6 отчетов по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, 6 приложений и содержит 187 стр. ос-

новного текста, включая 49 рисунков и 3 таблицы, 17 сгр. списка использованной литературы из 142 наименований, 20 стр. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе выполнен анализ современною состояния автоматизированного МДЭП поточных линий. Для этого проведен обзор литературы по математическим моделям и принципам построения систем регулирования натяжения ленточного материала на поточных линиях с МДЭП.

Анализ известных работ (М.Ю. Файнберга, Н.Н. Дружинина, А.Д. Шустова, А А. Быстрова, Э.И. Избицкого, СИ. Рыбникова и др.) показывает, что математические модели и принципы построения автоматизированного взаимосвязанного электропривода разрабатывались применительно к объектам металлургической, бумагоделательной, текстильной, кабельной и др. отраслей промышленности. Большой вклад в теорию и практику автоматизированного МДЭП поточных линий внесли В.Д. Барышников, Ю.А Борцов, Л.Н. Рассудов, В.М. Шестаков, В.Ф. Глазунов, В.П. Александров и др.

В диссертационной работе приведен анализ принципов построения систем регулирования натяжения ленточного материала с использованием МДЭП.

МДЭП разрабатывается на основе унифицированных базовых приводных механизмов. При этом используются как электроприводы постоянного тока, так и частотно - регулируемые электроприводы переменного тока. В качестве основного принципа построения систем управления МДЭП используется принцип последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат. При этом широкое распространение получили цифровые, цифро-аналоговые, микропроцессорные системы регулирования натяжения ленточного материала на поточных линиях с МДЭП.

Синтез электромеханических систем регулирования натяжения ленточного материала проводился при детерминированных возмущениях с использованием принципов модального управления, управления по старшей производной, наблюдателей, эталонной модели и других.

Взаимосвязанный электропривод поточной линии по получению полимерного материала функционирует в условиях действия как детерминированных, так и случайных возмущений. Учет вероятностных характеристик возмущающих воздействий при синтезе систем регулирования натяжения полимерного материала позволяет повысить качественные показатели регулируемого взаимосвязанного электропривода.

Однако, при синтезе взаимосвязанных электромеханических систем регулирования натяжения полимерного материала до настоящего времени не разрабатывались прямые алгоритмы синтеза ОМР при случайных возмущениях.

Кроме того, обзор работ показал, что при синтезе систем регулирования до последнего времени игнорировался случайный характер возмущающих

воздействий. Традиционными методами строились системы с хорошим протеканием переходных процессов (малым временем переходного процесса, заданным значением перерегулирования и т.п.) при детерминированных, обычно, скачкообразных воздействиях. В реальном производстве такие системы управления не в полной мере обеспечивают требуемые показатели качества. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется методам синтеза систем регулирования при наличии случайных возмущающих воздействий. При этом для широкого класса объектов регулирования критерий оптимальности может быть представлен в виде среднеквадратичного функционала от фазовых координат системы и управляющих воздействий. Указанные подходы к синтезу систем управления базируются на корреляционной и спектральной теории случайных процессов, разработанных на основе работ А.Н. Колмогорова и Н.В. Винера.

В настоящее время определился ряд методов, позволяющих решать задачу синтеза оптимальных систем управления с учетом случайных возмущений. Они базируются на фундаментальных результатах, полученных в трудах B.C. Пугачева, НА Лившица, В.Б. Ларина, В.Н. Сунцева, К.И. Науменко, Р. Кал-мана, Р. Бьюси и др. При этом задача синтеза оптимальных регуляторов проводится в частотной области - Винеровская фильтрация, или во временной области - в области пространства состояний, что связано с теорией аналитического конструирования регуляторов A.M. Летова, теоирией оптимальной фильтрации Р. Калмана.

В свою очередь, при разработке оптимальных систем управления на факультете Прикладной математики - процессов управления под руководством профессора Ю.П. Петрова, выявлены следующие научные проблемы:

- проблема обеспечения устойчивости оптимальных систем при вариациях их параметров;

- проблема обеспечения комплекса требований к проектируемой системе;

- проблема построения наилучшего управления при неизвестных или сильно меняющихся спектрах возмущающих воздействий;

- проблема изменения параметрической устойчивости при эквивалентных преобразованиях математических моделей систем управления.

Показана важность этим проблем и необходимость их учета при синтезе ОМР натяжения.

Применение этих методов при оптимизации систем управления электротехническими комплексами отражено в работах Н.Д. Абдуллаева, В.Ф. Шумилова, Н.И. Шумиловой, Ф.Н. Рассказова, A.M. Абакумова и др.

В диссертационной работе используются алгоритмы синтеза оптимальных многосвязных систем управления, разработанные МА Галактионовым, Ф.Н. Рассказовым в научной школе профессора Ю.П. Петрова.

Во второй главе разработана математическая модель взаимосвязанного электропривода поточной линии по получению полимерного материла при случайном характере возмущающих воздействий.

Расчетная схема МДЭП поточной линии представлена на рис. 1

На первом этапе, построена структурная схема МДЭП поточной линии по получению полимерного материала с учетом связи через ленточный материал (рис. 2).

Рис. 1. Расчетная схема МД' )11 поточной линии V2, V„ V„ - линейные скорости материала: М|, ю?. м,. о)„ - угловые скорости вращения приводных валков; ДНf, ДН2, ДИ„ - датчики натяжения полимерного материала: Р|, Р2, Р„ Р„-механические передачи: М,, М2, М„ Мл - приводные электролит aie-ли;ТП|,THj,111,,ТН„-тиристорные преобразователи; l.ni|, L,„3, Lml, Lmn-обмотки возбуждения приводных электродвигателей; Uc - напряжение питания сети;

На основании структурной схемы МДЭП (рис. 2), получены уравнения состояний взаимосвязанного электропривода

где X - вектор переменных состояний;

U - вектор управляющих воздействий;

Н - вектор регулируемых координат (натяжения материала);

А, В, D - числовые матрицы. С учетом вида матриц А, В, D в уравнениях (1), (2) показано, что МДЭП поточной линии, как многомерный объект управления является управляемым и наблюдаемым по Калману.

На следующем этапе разработки математической модели взаимосвязанного электропривода линии по получению полимерного материала проведен вероятностный анализ случайного изменения натяжения ленточного материала. При этом, на нестабильность натяжения влияют быстроизменяющиеся возмущения, связанные с колебаниями нагрузки со стороны каландра, механическими воздействиями на направляющие ролики и материал, усадкой материала и др.

поточной линии по получению полимерного материала КТ|, КТ?, КТ|, КТ„ - замкнутый контур тока приводного электродвигателя; РС|, РС2, РС;, РС„ - ПИ - регуляторы скорости базовых электроприводов; МЧДЬ МЧД2, МЧД,, МЧД„ - механическая часть приводных электродвигателей; ПМ - математическая модель натяжения полимерного материала.

Затем получена передаточная матрица многомерного формирующего фильтра (3) с целью моделирования случайных возмущений, дейсгвующих в системе

Ьпр + а,

\УФ(р) =

<}2р2 +а,р+с!0

ЬиР+аи

ЬцР + а,, с32р2 +с1,р

(12р2+<11Р + С10

(3)

с!3р-+(1,р + с10

Рассмотрена в общем случае процедура формирования уравнений состояния взаимосвязанной электромеханической системы натяжения, содержащей «п» электроприводов с учетом случайного характера возмущений

<К'- = А'Х' + В'и + С'5; (4)

где X'-А' =

(11

- Н = О'Х', расширенный вектор переменных состояний;

(5)

А 0

о А„

рицы коэффициентов.

В' =

; С' =

• П I) I " расширенные маг-

В третьей главе проведен синтез ОМР натяжения ленточного материала на поточной линии при случайных возмущениях.

Проведено обосновании критерия качества регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП. Показано, что за критерий оптимальности регулирования натяжения ленточного материала может быть взят средний квадраг

<=1 ' „ / 1

Минимизируя функционал (6) для процесса, значения которого распределены по нормальному закону, мы будем минимизировать дисперсию отклонения натяжения полимерного материала.

В свою очередь, согласно правилу практической уверенности (дополненное «правило трех сигма») мы будем гарантировать малость отклонения натяжения.

При синтезе ОМР натяжения необходимо учитывать ограничения на модуль управляющего воздействия

(7)

Далее выполняется переход от ограничений на модули к ограничениям на средние квадраты мощности управляющих воздействий

2

гтпх

{«V

где Кц берется обоснованное значение Ки - 1,645.

и П

Тогда ограничение (8) учитывается согласно правилам решения изопери-метрических задач вариационного исчисления лугем добавления функционала (6) мощностью управляющих воздействий

1=(н1ш) + (и'и), (9)

где А. - множитель Лагранжа, подлежащей в дальнейшем определения.

С учетом соотношения (5) функционал (9) можно представить в следующем виде

^¿((Х'У^Х'))+ ((/'!/), (10)

где Я = V.

Задачу синтеза оптимальной многосвязной системы регулирования натяжения можно сформулировать следующим образом: требуется определить передаточную матрицу ОМР в виде

и(р)=\У(р)н(р), (11)

доставляющего минимум критерию качества (10).

Разработан алгоритм синтеза ОМР натяжения ленточного материала, включающий следующие операции:

1) Дифференцируем выражение (4)

.1Я = О'— = О'А'Х' + О'В'и + 0'С'£ . (12)

А А

2) Проводим процедуру редуцирования, т.е. уменьшение порядка вектора переменных состояния X' на к (к - количество базовых электроприводов) и переход к вектору Х0

Х' = П,Х0*П2Н. (13)

3) Записываем уравнение стационарного фильтра Калмана

^2- = А'Х' + в;и^.(н1-01х) (14)

сн

где А'„В[, - числовые матрицы; М0 - матрица, являющаяся решением соответствующего уравнения Риккати.

Согласно (14), с учетом (13) оптимальному оцениванию (восстановлению) подлежит вектор переменных состояния Х0.

4) Определяем оптимальное управление, доставляющее минимум функционалу (10)

и = КХ', (15)

где К - постоянная матрица размерности к х п определяется выражением

К = -(В')'М, (16)

М - квадратная матрица, являющаяся решением следующего алгебраического уравнения Риккати

МА' + (А')1М1-ХК-МВ'(В')1М=0. (17)

5) Рассчитываем параметры передаточной матрицы ОМР натяжения

W„(p)

W(p)=

W„(p)

ш

wl(pl

W^p)

WjpJ WJpI

w,(p)

где W||(pbb(,y-,... + b;i,p4b,p4b,,ip + b

.Л . а(п1)ри +... + а3р1+а,р2 + а1р + а0 - передаточные функции

сепаратных и перекрестных регуляторов.

Разработанная методика синтеза обеспечивает непосредственную техническую реализацию регулятора без «идеальных» дифференцирующих звеньев, поскольку степени операторных полиномов числителя и знаменателя равны.

В свою очередь передаточные функции имеют одинаковый знаменатель, равный

а|п4)Р'"' + •• •+а3р3 + а2р2 + а,р + а„,

что учитывается в процессе решения задачи минимизации при технической реализации ОМР.

Подчеркнем, что система оптимального управления с регулятором (14) является стабильной, т.е. сохраняет устойчивость при сколь угодно малом отклонении действительных параметров от расчетных.

В четвертой главе разработана система автоматизированного проектирования и проведены модельные исследования оптимальной взаимосвязанной системы регулирования натяжения полимерного материала.

Программное обеспечение построено по модульному принципу и состоит из управляющей программы и библиотеки программных модулей. Управляющая программа производит вызов и сборку программных модулей для выполнения конкретной работы. В состав библиотеки включены блоки, необходимые для ввода исходных данных, моделирования динамических процессов, синтеза оптимальной взаимосвязанной электромеханической системы регулирования натяжением материала на поточной линии с многодвигательным электроприводом. Программы написаны в интегрированной среде разработке Delphi v.6.0 и скомпилированы для выполнения в среде Windows'95/98/XP.

Работа САПР представлена в виде укрупненной схемы алгоритма (рис. 3.). Следует отметить, что каждый функциональный блок является отдельным выполняемым модулем программы. Благодаря этому возможен быстрый переход на следующий или возврат на предыдущий этапы проектирования. Все расчеты в программных модулях выполняются в соответствии с методиками, описанными в гл. 2 и 3.

Результатом работы САПР являются параметры передаточной матрицы ОМР. При этом передаточные функции отдельных регуляторов для двухсвязной электромеханической системы натяжения будут иметь вид

Рис. 3. счема алгоритма САПР

уменьшение отклонения ляюших воздействий.

Затем, для проверки работоспособности синтезированной системы регулирования натяжения полимерного материала, а также для подтверждения выводов предыдущих разделов проведены модельные исследования автоматизированного МДЭП, с использованием инструментального средства визуального моделирования БтиИпк, входящего в пакет МаНаЬ. В основу схем моделирования положены структурные схемы электроприводов (рис.2) и переда точная матрица ОМР натяжения (19).

Случайные процессы изменения натяжения полимерного материала представлены как результаты прохождения "белого шума" через формирующие фильтры, передаточные функции которых №ф(р) (3) определены при факторизации спектральных плотностей мощности.

Сравнительный анализ реализаций выходных ' координат в традиционной (рис. 4) и оптимальной многосвязной (рис. 5) системах регулирования, показал, что при замыкании системы ОМР, среднеквадратичные отклонения натяжения уменьшается в 1,5-2 раза. Дальнейшее натяжения связано с повышением мощности управ-

5 10 15 201 с

Рис. 4 Реализация натяжения в традиционной системе регулирования

0 5 10 15 201,с

Рис. 5 Реализация натяжения в оптимальной многосвязной системе регулирования

В пятой главе решена задача практической реализации ОМР натяжения.

Оптимальные регуляторы натяжения полимерного материала, обеспечивают наивысшую возможную точность стабилизации натяжения при наличии возмущающих воздействий случайного характера. Однако, ОМР натяжения ленточного материала имеет высокий порядок, а следовательно его практическая реализация затруднена. Поэтому в работе была выполнена аппроксимация передаточных функций с применением чебышевского приближения, которое сводится к решению системы уравнений типа

Д, +ДД +А,5 2 + АД' Ь 8/ + ЬП.„5;' +... + Ьп

1 + Д,5„+Д6б/ + Д,5/ а.6,'+ а. Д1'+ ••• + ». Я = 1,2,3,4,5,6,7,8

Д. + ДД+АДЧАД3 Ь„6,ЧЬ„„С+...+Ь„

д_ 98

= 0

1+Д56, + Д68,2+Д,5; ап8;+а„,8/-,-к.. + а(, 4 = 2,3,4,5,6,7

где - целевая функция;

Дь Д2, Дз, Д4, Д5. А6, Д7 -параметры аппроксимированной передаточной функции;

8, - действительная переменная; 1 ИЛИ\|( = -1.

Для двухсвязной электромеханической системы регулирования натяжения оптимальные значения искомых параметров аппроксимации будут равны: - для передаточных функций - для передаточных функций пере-

сепаратных регуляторов Д°1 =0.107; Д0! =2.328-102 д°, =9.492-10-'; Д". =2.878-ИГ

=0.318;

Д°7 =1.47-10"3

Д°б = 4.655-10"

крестных каналов управления Д°1 = 6.8-10г; А°3 =2.716-10 3 Д°3 = 1.965-10"4; Д\ =1.025-10 5 Д0, =0.318; Д°б =4.655-10"3 Д°1 =1.47-10"1

Сравнительный анализ реализаций выходных координат в системах с расчетным (рис. 5) и аппроксимированным ОМР (рис. 6), показал, что средне-

квадратичные отклонения натяжения увеличиваются на 3-5%, что является приемлемым результатом

II Н 2|---■-■-

О * to И 201 с

Рис 6 Реализация гшяжения кнгочного лшериала в системе peí улирования с аппроксимированным ОМР н<ня»еиия

Выполненная аппроксимация позволяет упростить практическую реализации ОМР натяжения полимерного материала без значительных потерь в качестве регулировании выходной координаты

С использованием преобразования Тустена осуществлен переход от непрерывных передаточных функций оптимальных регуляторов к дискретным передаточным функциям, а затем к разностным уравнениям, удобным для программирования.

Одинаковый знаменатель передаточных функций сепаратных и перекрестных регуляторов в передаточной матрице ОМР позволяет уменьшить время дискретизации и, тем самым, повысить точность регулироваиия натяжения полимерною материала

Разработаны структурные схемы расчетных моделей программирования регуляторов (рис. 7), блок - схемы цифровых регуляторов С использованием

инструментального средства визуального моделирования Simulink, входящего в пакет MatLab, проведено моделирование автоматизированного МДЭП линии по получению полимерною материала.

Практическая реализация цифровых регуляторов выполнена на контроллере S1MATIC S5-100U фирмы «Siemens».

На рис.8 приведена функциональная схема автоматизированного многодвигательного электропривода Следует отметить, что схема выполнена по принципам иерархического управления

Первым уровнем является непосредственно управление базовыми электроприводами со своей системой подчиненного рег>лирования координат Управление на

этом уровне заключается в поддержание заданного соотношения скоростей электроприводов.

Второй уровень - микропроцессорная система ОМР натяжения полимерного материала.

Третий уровень - ЭВМ, является высшим органом управления, выполняет функции: управления электромеханической системой натяжения полимерного материала; сбора статистических данных о функционировании объекта регулирования; придание адаптивного характера системе автоматического регулирования натяжения полимерного материала.

Рис. 8 Функциональная схема автоматизированного многодвигательного электропривода

Заключение

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение актуальной задачи в области электротехнических комплексов и систем. Основным научным результатом диссертации является разработка методики синтеза оптимального многосвязного ре

гулятора натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при действии случайных возмущений. Это позволяет повысить показатели качества регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с взаимосвязанным электроприводом.

Существенные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработана математическая модель взаимосвязанного электропривода поточной линии по получению полимерного материала при вероятностном характере возмущений. Получены структурные схемы и передаточные функции взаимосвязанного электропривода поточной линии.

2. Определены вероятностные характеристики отклонения натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП. Показано, что в динамических режимах взаимосвязанных электропривод представляет собой многомерный объект оптимального стохастического управления. Получены уравнения МДЭП в пространстве состояний, позволяющие сделать вывод об управляемости и наблюдаемости динамических режимов.

3. Обоснован выбор критерия качества регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при случайных возмущениях, Показано, что в качестве функционала качества работы многосвязной электромеханической системы регулирования может быть взят обобщенный среднеквадратичный критерий, составляющими которого являются средние квадраты отклонения натяжения и мощности управляющих воздействий.

4. На основании заданного критерия качества разработана методика синтеза ОМР натяжения полимерного материала при случайных возмущениях. Методика синтеза оптимального управления обеспечивает комплекс требований, предъявляемых к системе, основными из которых является непосредственная, без «идеальных» дифференцирующих звеньев, реализуемость регуляторов, сохранение устойчивости при вариациях параметров - стабильность системы. Получены выражения для определения передаточной матрицы ОМР в зависимости от математической модели взаимосвязанного электропривода поточной линии и корреляционных функции колебания натяжения материала.

5. Разработан информационно - вычислительный комплекс для автоматизированного проектирования ОМР натяжения. Определена структура информационной базы и система управления ей, предназначенная для генерации и управления базами данных. Разработано специализированное математическое обеспечение, позволяющее производить моделирования режимов работы МДЭП и синтез оптимальных регуляторов натяжения полимерного материала. Информационно вычислительный комплекс реализован на Delphi v.6.0.

6. Выполнена практическая реализация ОМР в базовых структурах систем управления МДЭП на основе контроллера SJMAHC S5.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тамьяров А.В., Рассказов Ф.Н., Чистяков Е.А., Курган В.П., Сигова О.Б. Синтез оптимального регулятора положения следящего электропривода при случайном задающем воздействии. // Вестник СамГТУ, выпуск 5 .- Самара, 1998.

2. Tamyarov A.V. Synthesis of optimum multivariable control systems for multimotor drive of flow lines // Bulletin of the Samara State Technical University (Samara, Russia) and the Robert Gordon University (Aberdeen, United Kingdom), серия «Технические науки». - Вестник СамГТУ, Спец. вып. №2. - Самара, 2004.

3. Тамьяров А.В. Синтез оптимальных многосвязных систем регулирования многодвигательным электроприводом поточной линии // Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тез. докл. всерос. межвуз. науч.-практ. конф. - Самара, 2003.

4. Тамьяров А.В. Оптимизация системы управления многодвигательным электроприводом поточных линий // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. 9'0И междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов - М: МЭИ, 2003.

5. А.В. Тамьяров. Построение микропроцессорной системы управления многодвигательным электроприводом // Информатизация общества и компьютерные технологии в народном хозяйстве: Тез. межрег. науч.-практ. конф. -Самара, 2003.

6. Тамьяров А.В., Енилин А.И. Модернизация системы управления многодвигательными электроприводами линии непрерывной обработки материала путем замены электродвигателя постоянного тока на трехфазный асинхронный электродвигатель // Научный потенциал - XXI веку: Тез. моло-деж. науч. конф. - Самара, 2002.

7. Тамьяров А.В., Кузнецова Е.Е. Разработка оптимальной многосвязной системы управления поточными линиями с использованием микропроцессорных технологий // Научный потенциал - XXI веку: Тез. молодеж. науч. конф. - Самара, 2002.

8. Тамьяров А.В,, Анисимов В.Н., Гнутов С.К. Численное решение матричного уравнения Риккатти с помощью введения временной переменной // Математическое моделирование и краевые задачи: Тез. докл. 12"°и науч. меж-вуз. конф. - Самара, 2002.

9. Тамьяров А.В., Мурашкин А.В. Синтез микропроцессорной системы управления тепловой спайки полимерных материалов // Научный потенциал города XXI веку: Тез. Г0" молодеж. науч.-практ. конф. - Сызрань 2003.

10. Тамьяров А.В., Парпуц М.В. Специфика использования математического процессора MathCad при решении современных электротехнических задач // Состояние и перспективы развития электротехнологии (XI Бенардо-совские чтения): Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Иваново, 2003.

11. Тамьяров А.В., Агафонова М.Е Разработка алгоритма управления технологического процесса диэлектрической сварки // Научный потенциал города XXI веку: Тез. Гой молодеж. науч.-практ. конф. - Сызрань 2003.

12. Тамьяров А.В., Лужилкин В.Н. Оптимизация системы управления взаимосвязанной электромеханической системы многодвигательного электропривода // Научный потенциал города XXI веку: Тез. 1"°й молодеж. науч.-практ. конф. - Сызрань 2003.

13. Тамьяров А.В. Синтез оптимальных многосвязных систем регулирования многодвигательным электроприводом поточной линии // Математическое моделирование и краевые задачи: Тез. докл. 13"°й науч. межвуз. конф. -Самара, 2003.

14. Тамьяров А.В., Медведев Ю.В. Применение современных средств автоматизации на технологической установке «Каландр» // Научный потенциал города XXI веку: Тез. 1"°й молодеж. науч.-практ. конф. - Сызрань 2003.

15. Тамьяров А.В., Клейменов Д.В. Сравнительный анализ скалярного и векторного управления двухсвязного асинхронного электропривода // Научный потенциал города XXI веку: Тез. 1 ок молодеж. науч.-практ. конф. - Сызрань 2003.

16. Тамьяров А.В. Применение математического пакета MathCad 2000 Professional для решения задач оптимизации энергетических систем // Информатизация общества и компьютерные технологии в народном хозяйстве: Тез. межрег. науч.-практ. конф. - Самара 2003.

Личный вклад автора, 7 работ написаны лично автором. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: разработка математических моделей [8,14], методика синтеза оптимального многосвязного регулятора [1, 2, 4,7,12,13,15].

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04. Решение № 18 от «13» октября 2004 г. Заказ № Тираж 90 экз. Отпечатано на ризографе. Филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани. 446000, г. Сызрань, ул. Советская, 45

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР РАБОТ ПО МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ И ПРИНЦИПАМ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖЕНИЯНАПОТОЧНЫХЛИНИЯХ.

1.1.Задачи повышения качества ленточного материала на поточных линиях с многодвигательным электроприводом.

1.2.Математические модели натяжения ленточного материала и принципы построения систем управления многодвигательными электроприводами линий непрерывной обработки материала.

1.3.Вопросы синтеза оптимальных регуляторов при случайных возмущениях.

1.4.Современное состояние микропроцессорных систем управления многодвигательными электроприводами.

В диссертации рассматриваются вопросы повышения качественных показателей регулируемой электромеханической системы с многодвигательным электроприводом при действии случайных возмущающих воздействий.

Актуальность темы Повышение качества полимерного материала на поточных линиях связано с совершенствованием взаимосвязанной электромеханической системы натяжения ленточного материала, оптимизацией многосвязной системы управления электроприводом. На всех участках линии по получению ленточного материала система регулирования взаимосвязанным электроприводом должны обеспечивать стабилизацию натяжения. Математические модели и принципы построения электромеханических систем регулирования натяжения материала на поточных линиях с многодвигательными электроприводами (МДЭП) разрабатывались применительно к бумагоделательной, металлургической, текстильной, кабельной и другим отраслям промышленности. Однако, при разработке систем управления и оптимизации динамических режимов МДЭП поточных линий необходимо учитывать взаимосвязанность электромеханической системы натяжения, а также вероятностный характер возмущений, действующих на МДЭП.

Тем не менее, синтез систем управления взаимосвязанными электроприводами долгое время основывался на детерминированных представлениях. Учет вероятностных характеристик возмущающих воздействий при синтезе взаимосвязанных систем регулирования натяжения позволяет повысить точность стабилизации натяжения по сравнению с традиционными системами управления, где спектр возмущения не учитывался.

Целью работы является улучшение качества полимерного материала за счет оптимизации взаимосвязанных электромеханических систем натяжения на поточной линии.

Исходя из указанной цели, в диссертационной работе решаются следующие научные и практические задачи:

1. Разработка математической модели взаимосвязанного электропривода поточной линии с учетом случайного характера возмущающих воздействий.

2. Обоснование критерия качества регулирования натяжения ленточного материала при случайных возмущениях.

3. Разработка методики синтеза оптимального многосвязного регулятора натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при случайных возмущениях.

4. Разработка специализированного программного обеспечения для синтеза оптимального многосвязного регулятора натяжения полимерного материала.

5. Практическая реализация оптимальной многосвязной системы регулирования натяжения ленточного материала на поточной линии.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные положения теории электропривода, аппарат передаточных функций, частотные методы анализа динамических систем, теория случайных процессов, теория оптимального управления, методы синтеза оптимального регулятора, методы математического моделирования на ЭВМ, методы автоматизированного проектирования и др.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:

1. Разработана математическая модель взаимосвязанного электропривода поточной линии по получению ленточного материала при случайных возмущениях.

2. Проведен вероятностный анализ отклонения натяжения полимерного материала на отдельных участках поточной линии как многомерного случайного процесса.

3. Проведено обоснование критерия качества регулирования натяжения ленточного материала в виде обобщенного среднеквадратичного функционала.

4. Разработан алгоритм синтеза оптимальной многосвязной системы регулирования натяжения ленточного материала на поточной линии с МДЭП. В результате получена передаточная матрица оптимального многосвязного регулятора натяжения.

5. Разработана методика исследования взаимосвязанных электромеханических систем регулирования натяжения ленточного материала на ЭВМ с использованием современного программного обеспечения и микропроцессорной техники.

Практическая ценность научных положений, изложенных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Разработаны инженерные методики синтеза оптимальных взаимосвязанных электромеханических систем регулирования натяжения ленточного материал при возмущениях случайного характера.

2. Получена передаточная матрица оптимального многосвязного регулятора натяжения, которым дополняется базовая структура системы автоматического регулирования натяжения.

3. Показана практическая реализуемость этих регуляторов, эффективность оптимальных взаимосвязанных систем регулирования натяжения по сравнению с традиционными.

4. Разработана система автоматизированного проектирования оптимальных многосвязных систем регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП.

Достоверность полученных результатов Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертационной работы подтверждены экспериментальной проверкой на действующей линии по получению полимерного материала (Инв. № 05802) АО «Пластик».

Реализация результатов работы Работа выполнена в соответствии с заданием по Х/Д 1-96 «Реконструкция систем управления электроприводами линии по получению ПВХ плёнки» между филиалом Самарского государственного технического университета в г. Сызрани Самарской области и ОАО «Пластик». По результатам работы оформлено 6 научно - исследовательских отчетов № 01950006657, инв. №№ 02960007090, 02970003977, 02980003795, 02990004868, 02.20.000.4773.

Разработан опытно - промышленный образец системы регулирования натяжения на поточной линии с МДЭП.

Результаты работы используются в учебном процессе подготовки инженеров на кафедре «Автоматизация технологических процессов и производств», «Электропривод и промышленная автоматика» Самарского Государственного технического университета. Результаты исследований включены в учебно-методические комплексы дисциплин «Системы управления электроприводов», «Теория автоматического управления», «Теория оптимального и адаптивного управления», «Случайные процессы в системах автоматического управления» специальностей 180400, 210205, 210236, 210233, 100400.

Методика синтеза оптимальных систем управления МДЭП под руководством автора используется при курсовом и дипломном проектировании, выполнении научно - исследовательских работ в филиале СКБ университета «Оптимум».

Предмет защиты и личный вклад автора.

1. Математическая модель взаимосвязанной электромеханической системы поточной линии по получению полимерного материала с МДЭП при случайных возмущениях.

2. Критерий качества регулирования натяжения в виде среднеквадратичного функционала, в котором учитываются средние квадраты отклонения натяжения полимерного материала и мощности управляющих воздействий.

3. Методика синтеза оптимального многосвязного регулятора натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП с учетом случайного характера возмущающих воздействий.

4. Система автоматизированного проектирования взаимосвязанной электромеханической системы регулирования натяжения полимерного материала.

5. Практическая реализация микропроцессорной системы регулирования натяжения полимерного материала на поточной лини с МДЭП.

Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 9, 10, 12 межвузовских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 1999-2003г.), научно-практическом семинаре-выставке «Автоматизация технологических процессов и производств»; Девятой ежегодной международной научно-техническая конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2003 - 2004 г), Межрегиональной научно-практической конференции «Информатизация общества и компьютерные технологии в народном хозяйстве» (Самара 2003 г), научной конференции «Научный потенциал - XXI веку» (Самара, 2002, 2003), 1-ой и 2-ой молодежных научно-практических конференциях "Научный потенциал города XXI веку" (Сызрань 2003 г), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании (Самара, 2003), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XI Бенардосовские чтения) (Иваново, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе, 7 написанных лично автором и 9 работ, написанных в соавторстве, 6 отчетов по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, 6 приложений и содержит 187 стр. основного текста, включая 49 рисунков и 3 таблицы, 17 стр. списка использованной литературы из 142 наименований, 20 стр. приложений. Общий объем работы 224 страницы машинописного текста.

Результаты работы используются в учебном процессе подготовки инженеров на кафедре «Автоматическое управление промышленными установками и технологическими процессами» Самарского Государственного технического университета. Результаты исследований включены в учебно-методические комплексы дисциплин «Системы управления электроприводов», «Теория автоматического управления», «Теория оптимального и адаптивного управления», «Случайные процессы в системах автоматического управления», «Автоматизация типовых технологических процессов и установок» специальностей 180400, 210236, 210233, 210205, 100400.

Достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертационной работы подтверждена экспериментальной проверкой на действующей линии по получению полимерного материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические разработки, обеспечивающие решение актуальной задачи в области электротехнических комплексов и систем. Основным научным результатом диссертации является разработка методик синтеза ОМР натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при действии случайных возмущений. Это позволяет повысить показатели качества регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с взаимосвязанным электроприводом.

Существенные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработана математическая модель взаимосвязанного электропривода поточной линии по получению полимерного материала при вероятностном характере возмущений. Получены структурные схемы и передаточные функции взаимосвязанного электропривода поточной линии.

2. Определены вероятностные характеристики отклонения натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП. Показано, что в динамических режимах взаимосвязанных электропривод представляет собой многомерный объект оптимального стохастического управления. Получены уравнения МДЭП в пространстве состояний, позволяющие сделать вывод об управляемости и наблюдаемости динамических режимов.

3. Обоснован выбор критерия качества регулирования натяжения полимерного материала на поточной линии с МДЭП при случайных возмущениях. Показано, что в качестве функционала качества работы многосвязной электромеханической системы регулирования может быть взят обобщенный среднеквадратичный критерий, составляющими которого являются средние квадраты отклонения натяжения и мощности управляющих воздействий.

4. На основании заданного критерия качества разработана методика синтеза оптимального многосвязного регулятора натяжения полимерного материала при случайных возмущениях. Методика синтеза оптимального управления обеспечивает комплекс требований, предъявляемых к системе, основными из которых является непосредственная, без «идеальных» дифференцирующих звеньев, реализуемость регуляторов, сохранение устойчивости при вариациях параметров - стабильность системы. Получены выражения для определения передаточной матрицы оптимального многосвязного регулятора в зависимости от математической модели взаимосвязанного электропривода поточной линии и корреляционных функции колебания натяжения материала.

5. Разработан информационно - вычислительный комплекс для автоматизированного проектирования оптимальных многосвязных регуляторов натяжения. Определена структура информационной базы и система управления ей, предназначенная для генерации и управления базами данных. Разработано специализированное математическое обеспечение, позволяющее производить моделирования режимов работы МДЭП и синтез оптимальных регуляторов натяжения полимерного материала. Информационно вычислительный комплекс реализован на Delphi v.6.0.

6. Выполнена практическая реализация оптимального многосвязного регулятора в базовых структурах систем управления МДЭП на основе контроллера SIMATIC S5.

1. Абдулаев Н.Д., Петров Ю.Н. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов. -Л.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Акимов JI.B., Колотило В.И. Синтез СПР скорости неустойчивого, под влиянием отрицательного вязкого трения, объекта методом полиномиальных уравнений // Электротехника. 1999. №3. С. 22-31.

3. Александровский Н.М. Элементы теории оптимальных систем автоматического управления. М.: Энергия, 1969 С. 16-28.

4. Анисимов В.Н., Гнутов С.К., Тамьяров A.B. Численное решение матричного уравнения Риккатти с помощью введения временной переменной. Тезисы докладов 12 научной межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 2002.

5. Барабанов А.Е., Первозванский A.A. Оптимизация по равномерно -частотным критериям (Н00 теория). Автоматика и телемеханика, 1992, №9.

6. Басов Н.И., Казанков Ю.В., Любартович В.А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов: Учеб. для вузов. М.: Химия, 1986. - 488 е., ил.

7. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. JL: Энергоатомиздат. 1982.

8. Ю.Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972.11 .Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.

9. Бородин М.Ю., Сусенко О.С. Математическая модель трубного стана как объекта управления // Оптимизация режимов работы электроприводов. Красноярск: КГТУ, 1997. С.93-99.

10. З.Бородин М.Ю., Сусенко О.С. Разработка и исследование модели многосвязной системы электроприводов непрерывного трубного оправоч-ного прокатного стана// Электротехника. 2000, № 5. С. 17-23.

11. Быстров А.М, Глазунов В.Ф. Многодвигательные автоматизированные электроприводы поточных линий текстильной промышленности. М.: Лег. Индустрия, 1977. - 200 с.

12. Велин Н.В., Рассказов Ф.Н. Синтез оптимальных стохастических систем управления электроприводами: Учеб. пособ., Самар. гос. техн. унт, филиал в г. Сызрани. Самара, 1996.

13. Веремей Е.И., Еремеев В.В. Учет ограничений на отклонения регулируемых координат в задаче синтеза оптимальных регуляторов // Прикладные задачи теории управления / под ред. Ю.З. Алешкова. Д., 1983.

14. Воронцов Г.В., Федий B.C. Оптимальные по быстродействию, точности и энергозатратам управления многомерными электромеханическими системами (Вариационная постановка задачи) // Изв. вузов. Электромеханика. 1999.№4.С.ЗЗ-З6.

15. Воронцов Г. В., Федий B.C. Системы оптимального оценивания состояний и автоматического гашения колебаний высотных сооружений с электромеханическими исполнительными механизмами // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. № 2. С. 109-113.

16. Воронцов Г.В. Федий B.C. Численно-аналитический метод исследования колебаний механически систем с периодическими коэффициентами // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Технические науки. 1998. № 3. С. 52-56.

17. Востриков A.C. Синтез нелинейных систем методом локализации. Новосибирск: НГТУ. 1990.

18. Востриков A.C., Панкратов В.В. О грубости систем с глубокими обратными связями по отношению к возмущениям // Электротехника. 2000. № 11. С. 3-6.

19. Востриков A.C., Панкратов В.В. Синтез многосвязных нелинейных систем с ограниченной нормой вектора управлений // Научный вестник. НГТУ. 1997. № 3. С.33-40.

20. Гайдукевич В.И., Титов B.C. Случайные нагрузки силовых электроприводов. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 160 е., ил.

21. Герасимяк Р.П., Аит A.M., Рамарувахуака A.M. Синтез электромеханической системы подъемных механизмов с подавлением упругих колебаний // Електромашинобудувания та електрообладнання. Одесса. 1996. Вып. 48.

22. Герасимяк Р.П., Рамарувахуака A.M. Система управления электропривода двухмассовой электромеханической системой // Электротехника. 1998. №6. С. 28-31.

23. Геращенко Е.И., Геращенко С.М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. М.: Наука, 1975.

24. Глазунов В.Ф., Александров В.П. Методы расчета систем управления транспортированием ткани в типовом технологическом оборудовании / Учеб. пособ., Иван. гос. ун т, Иван, энерг. ин -т. - Иваново, 1989. -84 с.

25. Глазунов В.Ф., Александров В.П., Юричев В.Н. Расчет и наладка типового взаимосвязанного электропривода отделочных поточных линий / Учеб. пособ., Иван. гос. ун т, Иван, энерг. ин -т. - Иваново, 1990. -84 с.

26. Глазунов В.Ф., Зиновьев B.C. О деформации вязкоупругого транспортируемого полотна в зоне обработки // Изв. вузов. Технология текстил. пром сти. - 1982. № 2. - С. 13 -16.

27. Глазунов В.Ф., Литвинский А.Н. Стабилизация динамических характеристик АСР натяжения ткани высокоскоростного агрегата // Изв. вузов. Технология текстил. пром сти. - 1980. № 6. - С. 62 - 65.

28. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1980.

29. Зб.Залялеев С.Р. О применении метода полиномиальных уравнений для синтеза непрерывных систем электропривода // Электротехника. 1998. №2. С.48-53.

30. Иоффе А. Д., Тихомиров В. М. Теория экстремальных задач. М.: Наука, 1974. 480 с.

31. Каменев Е.И., Мясников Т.Д., Платонов М.П. Применение пластических масс: Справочник. Д.: Химия, 1985. - 448 с.

32. Каменчев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий: Справочник. Д.: Химия, 1987. - 416 с.

33. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977.

34. Клейменов Д.В., Тамьяров A.B. Сравнительный анализ скалярного и векторного управления двухсвзного асинхронного электропривода, -Материалы 1-ой молодежной научно-практической конференции "Научный потенциал города XXI веку", Сызрань 2003 г.

35. Клепиков В.Б. О фрикционных колебаниях в электроприводе // Электричество. 1989. №4. С.59-62.

36. Клепиков В.Б., Осичев A.B. Определение границ устойчивости электропривода с отрицательным вязким трением и учетом упругости кинематической цепи // Электричество. 1989. №7.

37. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985.

38. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. СПб.: Энерго-атомиздат, 1994. С. 357-404.

39. Колмогоров B.JL, Швейкин В.В. Расчет деформации, мощности и среднего удельного давления при прокатке трубы на длинной оправке // Труды УПИ. 1958. С. 232-245.

40. Красовский A.A. Проблемы физической теории управления // Автоматика и телемеханика 1990. №11. С.З—5.

41. Крыжановский В.О. Более точное определение минимальной наработки кабельного изделия с изоляцией из ПВХ пластиката // Электротехника. 1999. № 12.

42. Крыжановский В.О. Сравнение методов определения показателей надежности кабельных изделий из ПВХ пластиката // Электротехника. 1994. №4.

43. Кузнецова Е.Е., Тамьяров A.B. Разработка оптимальной многосвязной системы управления поточными линиями с использованием микропроцессорных технологий, Материалы молодежной научной конференции «Научный потенциал - XXI веку», Самара, 2002 г.

44. Кузнецов Ю.П. Привод переменного тока с регулируемым преобразователем в роторе асинхронного двигателя // Доклад на VI научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями". Свердловск, 1988.

45. Кузнецов Ю.П. Состояние и основные направления развития электропривода переменного тока с двигателем с фазным ротором. М.: Ин-формэлектро, 1986.

46. Кузнецов Ю.П., Никифоров Е.А. Электроприводы мощных конвейерных линий // Электротехника. 2001. №1. С. 55-59.

47. Кузнецов Ю.П., Подаруев А.И. Устройство пуска для двигателей ленточных конвейеров типа УПДЛК500 // Электротехническая промышленность. Электропривод. 1975. Вып. 2(37).

48. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976.

49. Лужилкин В.Н., Тамьяров A.B. Оптимизация системы управления взаимосвязанной электромеханической системы многодвигательного электропривода, Материалы 1-ой молодежной научно-практической конференции "Научный потенциал города XXI веку", Сызрань 2003 г.

50. Лукач Ю. Е., Рябинин Д.Д., Метлов Б.Н. Валковые машины для переработки пластмассовых и резиновых смесей. М.: Машиностроение, 1967, 294 с.

51. Мазунин В.П. Исследование переходных процессов, близких к предельным по быстродействию, в электроприводах с учетом ограничений // Электротехническая промышленность. Сер. электропривод. М.: Информэлектро. 1983. Вып. 1. С. 1-4.

52. Мазунин В.П. Проблемы оптимального управления электроприводами // Электротехника. 1997. № 4.

53. Медведев Ю.В., Тамьяров A.B. Применение современных средств автоматизации на технологической установке «Каландр», Материалы 1-ой молодежной научно-практической конференции "Научный потенциал города XXI веку", Сызрань 2003 г.

54. Методика определения нагревостойкости поливинилхлоридных пла-стикатов, МИ КОО-048-85. М.: Изд-во стандартов, 1985.

55. Мурашкин A.B., Тамьяров A.B. Синтез микропроцессорной системы управления тепловой спайки полимерных материалов, Материалы 1-ой молодежной научно-практической конференции "Научный потенциал города XXI веку", Сызрань 2003 г.

56. Новиков В.А., Рассудов Л.Н., Белов М.П. Типовые алгоритмы управления взаимосвязанными электроприводами // Электротехника. 1998. №6. с. 7- 14.

57. Новиков В.А., Рассудов JI.H. Тенденция развития электроприводов, систем автоматизации промышленных установок и технологических комплексов // Электротехника. 1996. №6. С.З 12.

58. Панкратов В.В. Метод оптимизации поверхностей разрыва управлений в многосвязных САУ со скользящими режимами // Изв. вузов. Электромеханика. 1993. № 4. С. 44-50.

59. Панкратов В.В. Синтез оптимальных алгоритмов управления многосвязным динамическим объектом "в большом" методом непрерывной иерархии // Изв. вузов. Электромеханика. 1996. № 1-2. С.58-65.

60. Панкратов В.В. Синтез нелинейных систем методом больших коэффициентов // Сб. науч. тр. НГТУ. Новосибирск: НГТУ, 1996. № 1. С.31-38.

61. Панкратов В.В. Метод технической регуляризации скользящих режимов в многосвязных нелинейных системах с разрывным управлением // Тр. IV международной конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения". Т. 13. Новосибирск: НГТУ, 1998. С.73-76.

62. Панкратов В.В., Фоттлер Ф.К. Оптимизация поверхностей разрыва управлений в асинхронном электроприводе со скользящими режимами //Изв. вузов. Электромеханика. 1992. №5. С. 71-77.

63. Панкратов В.В. Система регулирования скорости асинхронного электропривода, малочувствительная к изменениям параметров // Автоматизированные электромеханические системы: Межвуз. сб. науч. тр. 1993. С.29-38.

64. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления. Л.: Энергия, 1977.

65. Петров Ю.П. Вариационные методы синтеза гарантирующих управлений. СПб. : Изд-во СпбГУ, 1995.

66. Петров Ю.П. Гарантирующее управление в линейных системах. Известия АН СССР. Серия " Техническая кибернетика ", 1989, № 3.

67. Петров Ю.П. О неединственности решения задачи синтеза оптимального регулятора. Изв. вузов. Электромеханика, 1974, № 2.

68. Петров Ю.П. Оптимизация электромеханических систем. Методические указания к курсу «Оптимизация электромеханических систем», СПбГУ, 1994.

69. Петров Ю.П. Реализация гарантирующего управления. Электричество. 1997. № 2.

70. Петров Ю.П. Синтез оптимальных систем управления при не полностью известных возмущающих силах: Учеб. пособие. Л.: Изд-во Ле-нингр. ун-та, 1987. - 292 с.

71. Петров Ю.П., Шишкин В.И. Управление и диагностика функциональных систем. Методические указания к курсу "Функциональные системы". Часть 1, СПбГУ, 1993.

72. Петров Ю.П. , Шишкин В.И. Управление и диагностика функциональных систем. Методические указания к курсу «Функциональные системы». Часть 2, СПбГУ, 1994.

73. Пешков И.Б. Обмоточные провода. М.: Энергоиздат, 1983.

74. Ползучесть элементов машиностроительных конструкций/ Подгорный А.Н., Бортовой В.В. и др.; Под ред. А.Н. Подгорного. Киев: Наук. Думка, 1984.-264 с.

75. Полухин A.A., Федосов Н.М., Королев A.A., Матвеев Ю.М. Прокатное производство: М.: Металлургия, 1982.

76. Проектирование электроприводов: Справочник / Под ред. A.M. Вейн-гера. Свердловск: Средне Уральское книжное изд-во, 1980.

77. Разработка, проектирование и исследование систем управления с применением ЭВМ. Синтез оптимальных систем управления электроприводами при случайных возмущениях (промежуточный). Отчет по НИР № гос. per. 01950006657, Инв. №02960007090, Сызрань, 1996.

78. Разработка, проектирование и исследование систем автоматического управления с применением ЭВМ. Алгоритмы синтеза оптимального управления электроприводами каландра. Отчет по НИР № гос. per. 01950006657, инв. №02980003795, Сызрань, 1998.

79. Разработка, проектирование и исследование систем автоматического управления с применением ЭВМ. Синтез оптимальных многомерных систем управления процессом каландрирования. Отчет по НИР № гос. per. 01950006657, Инв. №02990004868. Сызрань, 1999. 78с.

80. Рассказов Ф.Н. Разработка и исследование автоматизированного многодвигательного электропривода установок непрерывного отжига и правки полосы: Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва: ВНИИ электропривода, 1976.

81. Рассказов Ф.Н., Абакумов A.M., Курган В.П., Прошин П.Н. Методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация типовых технологических процессов и установок» / Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 1998. 68 с.

82. Рассказов Ф.Н., Аксиничев И.И., Анисимов В.Н., Чистяков Е.А. Синтез оптимальных стохастических систем управления электроприводами. Межвуз. сб. науч. трудов «Учёные Сызрани науке и производству», Сызрань, 1996.

83. Рассказов Ф.Н., Козин М.П. Анализ динамических свойств многодвигательного электропривода с упругими связями// Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. Куйбышев, 1974. с. 97 - 104.

84. Рассказов Ф.Н., Коньков К. В., Сигова О.Б. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Метод, указ. к лаб. раб. Ч. 12. СамГТУ, филиал в г. Сызрани, Самара 2000. 200 с.

85. Рассказов Ф.Н., Курган В.П. Синтез оптимальных стохастических систем управления электроприводами. Тезисы докладов 5 научной межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», Самара, 1995.

86. Рассказов Ф.Н., Курган В.П., Матвеев H.A., Сигова О.Б., Чистяков Е.А. Синтез гарантирующих управлений электроприводами. Труды восьмой межвузовской конференции "Математическое моделирование и краевые задачи", Самара, 1998.

87. Рассказов Ф.Н., Сигова О.Б. Аналитическое конструирование оптимального регулятора скорости электропривода при случайных изменениях нагрузки. Тезисы докладов 23 Самарской областной студ. конференции, Самара, 1997.

88. Рассказов Ф.Н., Сигова О.Б. Оптимальные и адаптивные системы управления. Метод, указ. к лаб. раб., Сызрань, 2000. 48 с.

89. Рассказов Ф.Н., Сигова О.Б., Супрунова В.В., Чистяков Е.А. Идентификация и синтез оптимальных систем управления процессом каландрирования ПВХ композиции. Труды Межд. научно-технической конференции "Механика машиностроения", Набережные Челны, 1997.

90. Рассказов Ф.Н., Сигова О.Б., Чистяков Е.А., Языков A.A. Математическое моделирование процесса каландрирования ПВХ композиции. Труды седьмой межвузовской конференции "Математическое моделирование и краевые задачи", Самара, 1997.

91. Реконструкция систем управления электроприводами линии по получению пленки ПВХ. Оптимизация систем управления электроприводами линий непрерывной обработки материала. Отчет по НИР, Сызрань, 1997.

92. Роботнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1996. -136с.

93. Розовский М.И. Ползучесть и длительное разрушение материалов. ЖТФ, 1951, т.21, №11.

94. РТМ 16.800.850-81. Методика определения долговечности и сохраняемости кабелей и проводов с поливинилхлоридной изоляцией (оболочкой), для опытной проверки. М.: Изд-во стандартов, 1981.

95. Самарин Ю.П. О применении теории управления к исследованию ползучести конструкций. Механика деформируемых сред. Куйбышевский госуниверситет, 1976.

96. Себряков Г.Г., Семенов A.B. Методы Н00 теории управления (обзор). Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1989. № 2.

97. Сигова О.Б., Полушин C.B., Алгоритмизация оптимального регулятора скорости электропривода при случайном изменении тока нагрузки. Тезисы докладов XXVIII Самарской областной студенческой научной конференции, Самара, 2002.

98. Сигова О.Б., Сусарев C.B., Усов C.B. Моделирование систем электропривода при случайных изменениях нагрузки. Тезисы докладов XXVIII Самарской областной студенческой научной конференции, Самара, 2002.

99. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.

100. Тамьяров A.B. «Оптимизация системы управления многодвигательным электроприводом поточных линий», Девятая ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2003 г.

101. Тамьяров A.B. Построение микропроцессорной системы управления многодвигательным электроприводом, Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Информатизация общества и компьютерные технологии в народном хозяйстве», Самара 2003 г.

102. Тамьяров A.B. Синтез оптимальных многосвязных систем регулирования многодвигательным электроприводом поточной линии, Тезисы докладов 13 научной межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи». Самара, 2003.

103. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981.

104. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.

105. Хотулев В.К., Минкин A.B., Артамонов B.C. Исследование влияния характеристик электроприводов 9-клетевого непрерывного стана агрегата 30-102 на качество труб // Труды ВНИИМЕТМАШ. 1967. №19. С. 136-161.

106. Шевелев Н.В. Уточненный расчет контура тока в системе регулирования скорости двигателя // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. ГПИ Тяжпро-мэлектропроект, 1967. №11. С.3-5.

107. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.

108. Шумилов В.Ф. Корреляционные функции и спектральные плотности случайных нагрузок промышленных установок. Электричество, 1988, V3.

109. Шустов А.Д. Процессы деформации бумажного полотна. М.: «Лесная промышленность», 1989.

110. Экспериментальное исследование процесса деформации вязко -упругого полотна в зоне транспортирования / В.Ф. Глазунов, C.B. Та-рарыкин, Ю.П. Спичков и др. // Изв. вузов. Технология текстил. пром -сти.-№1.-С. 76-78.

111. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука. 1969. 424 с.

112. Deutshckes patentamt Bundesrepublik. Pat. DE2811302C2 H02P5/40 "Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eiaes mchiphasigen Asynchron-Schleifringlaufcnnotors/J.P. Kuznecov, M.J. Sokolov. 1984.

113. Pankratov V.V. Synthesis of the discrete controllers by method of large gain factors // The Third Russian Korean International Symposium On Science and Technology KORUS'99, Novosibirsk, Russia. Novosibirsk: NSTU, 1999. P.224.

114. Pat. № 003X58. № 148921 India. Invention for a device for controlling induction motor with phase rotor / J.P.Kuznetsov, MJ.Sokolov. 1978.

115. Olga Sigova. Optimization of electrical driver control system for line producing PVC film // Bulletin of Samara State Technical University (Samara, Russia) and Robert Gordon University (Aberdeen, United Kingdom), Samara, SSTU, 2001.

116. ФОРМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ВВОДА ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, РАСЧЕТА СИЛОВОЙ ЦЕПИ И ВЫБОРА БАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

117. Для перехода к дальнейшим расчетам нажимаем кнопку "Далее.".добавление элемента в базуудаление элемента из базы результаты расчетаустановка точности округления

118. Рис. I Расчет силовой цепи

119. Модуль расчета силовой цепи состоит из несколько этапов: > Выбор трансформатора;1. Выбор вентилей;

120. Расчет значения индуктивности сглаживающего дросселя;

121. Расчет активного сопротивления якорной цепи.

122. Рассмотрим каждый этап в отдельности.

123. Рг номинальная мощность двигателя |кВт):4,5 Д

124. Ни номинальное напряжение якоря В):номинальный ток якоря А.:сопротивления обмотки якоря Ом.:0.1В57г л г сопротивление обмоток добавочный полюсов (Ом.оиеИ• сопротивление обмотки возбуждения Ом)202 .

125. Щ- индуктивность обмотки якоря (мГн)1«Я- номинальный момент на вала двигателя (Нм. . момент инерции ротора кг к?]1.I о.оза1.номинальная частота вращения вала двигателя (об/мин):шт ""1ара ШШ/мр'1. Печать1. ОК

126. Рис. 2 Расчет и выбор электродвигателя1. САПР ОМР

127. В, требуемая мош ность трансформатора с учетом необж аимого запаса (кВА).1. Назад1. Далеевозврат к предыдущим расчетамвыбор трансформатора из базы данныхрезультаты расчета

128. Рис. 3 Форма, для расчета трансформатора

129. Выбор вентилей производиться по аналогии с первым этапом, но при выборе вентиля необходимо учитывать, что при естественном охлаждении ток через вентиль не должен превышать 40% от его номинального значения (рис. 4).

130. Рис. 4 Расчет силовых вентилей

131. Рис. 5 Расчет якорной цепи электропривода

132. ГС.' ! 1 «V I "Л у-?* г~ . :>* 11 ,шг л. | ютгчийенянвиияЮи!сй5 л) | юао■ ^ицитиксцшима1. ПИ " 1 I 10ги ^1. Рвсчвг

133. Рис. 6 Расчет активной составляющей сопротивления якорной цепи

134. Параметры электропривода (коэффициент передачи двигателя, электромеханическая и электромагнитная постоянные времени), рассчитываются автоматически после нажатия кнопки "Расчет", рис. 7. Выбор электропривода производится кнопкой "Выбор".

135. Рис. 7 Выбор базового электропривода