автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка системы стабилизации нагрузок электропривода резания проходческого комбайна

На правах рукописи

МЕЩЕРИНА ЮЛИЯ АЛЬБЕРТОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИВОДА РЕЗАНИЯ ПРОХОДЧЕСКОГО

КОМБАЙНА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

339

Кемерово - 2009

003461897

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Пугачев Емельян Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Каширских Вениамин Георгиевич

кандидат технических наук Высоцкий Василий Павлович

Ведущая организация - ОАО «ОУК «ЮжКузбассуголь»

Защита состоится «05» марта 2009 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (3842) 36-16-87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан «30» января 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Г. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проходческие комбайны работают в сложных горно-геологических условиях с высокими динамическими нагрузками, превышающими величину, принимаемую в расчётах на прочность, что существенно снижает надежность машины. За базовый объект в работе принят проходческий комбайн 1ГПКС со стреловидным исполнительным органом и радиальной резцовой коронкой. Комбайн оснащен нерегулируемым главным приводом - электроприводом резания на основе асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с ручным управлением нагрузки за счет маломощного исполнительного привода - быстродействующего гидропривода, управляющего скоростью подачи исполнительного органа. Важным требованием к системе регулирования нагрузок проходческого комбайна является необходимость предотвращения длительных перегрузок и «опрокидывания» электродвигателя, которое происходит за время 0,3 - 0,4 с, в зависимости от скорости подачи и жесткости препятствия при контакте исполнительного органа с твёрдым включением. В настоящее время на действующих и вновь разрабатываемых проходческих комбайнах отсутствуют средства регулирования и ограничения нагрузок электропривода резания, что является сдерживающим фактором повышения производительности, надёжности и долговечности этих машин.

Таким образом, задача исследования и разработки быстродействующей с формированием плавных переходных процессов системы стабилизации нагрузок электродвигателя привода резания исполнительного органа проходческого комбайна является весьма актуальной.

Цель работы. Совершенствование электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна для обеспечения стабилизации и ограничения его нагрузок.

Идея работы заключается в новом подходе к алгоритмическому и программному обеспечению дискретных регуляторов управления током электродвигателя привода резания и скорости подачи исполнительного привода в составе программно-аппаратной микроконтроллерной системы управления, что позволит разработать систему стабилизации нагрузок электропривода резания проходческого комбайна.

Задачи диссертационной работы.

1. Установить функциональную зависимость усилия и скорости подачи от угла поворота исполнительного органа и усилий на штоках гидроцилиндров исполнительного привода проходческого комбайна, что позволит обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя.

2. Разработать метод синтеза аналогового прототипа дискретного регулятора на основе принципов разнотемповых процессов и инверсии; алгоритм, исключающий накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала, что позволит создать быстродействующую (в диапазоне 0,2 - 0,25 с) с плавными переходными процессами систему стабилизации нагрузок электропривода резания комбайна.

3. Разработать алгоритм формирования задания на токи уставок электропривода резания в зависимости от крепости горной породы для стабилизации и ограничения нагрузок электродвигателя, технические требования к проектированию и методику определения параметров системы управления.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Зависимости скорости и усилия подачи от угла поворота стрелы и положения плунжера золотникового распределителя характеризуют степень влияния конструктивных факторов на нагрузку электропривода резания исполнительного органа.

2. Выбор в качестве эталонного характеристического уравнения передаточной функции системы управления - многочлена второго порядка - определяет функциональную зависимость параметров передаточной функции регулятора от параметров объекта управления для обеспечения желаемых процессов в электроприводе резания.

3. Разработанный метод синтеза регуляторов на принципах разнотемповых процессов и инверсии выполнен на основе желаемой передаточной функции подсистемы медленных процессов объекта управления. Введение больших корней в характеристический полином передаточной функции регулятора обеспечивает его физическую реализуемость без применения операции дифференцирования входного сигнала.

4. Разработанный алгоритм, исключающий накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора в зоне ограничения его выходного сигнала, обеспечивает создание высокоэффективной системы управления электроприводом резания исполнительного органа проходческого комбайна.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Разработан нелинейный корректирующий алгоритм для обеспечения синтеза регулятора скорости подачи, отличающийся тем, что позволяет обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа вдоль линии разрушения поверхности забоя.

2. Установлена функциональная связь параметров передаточной функции регулятора с параметрами объекта управления за счет выбора характеристического уравнения второго порядка в качестве эталона синтезируемой системы управления, что обеспечивает желаемые динамические процессы в электроприводе резания проходческого комбайна.

3. Разработан метод синтеза регулятора, отличающийся тем, что выполнен на основе эталонной передаточной функции подсистемы медленных процессов объекта управления, а введение больших корней в характеристический полином передаточной функции регулятора позволяет получить его физическую реализуемость в случае, когда порядок полинома числителя больше порядка полинома знаменателя.

4. Разработан алгоритм управления, отличающийся тем, что исключает накопление выходного сигнала дискретного астатического регулятора в режиме его ограничения в контуре скорости подачи.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается следующими критериями:

- корректностью постановки задач;

- использованием традиционных математических методов;

- модельными компьютерными исследованиями системы, состоящей из компенсирующей нелинейной функции, реализуемой в алгоритме коррекции, и модели нелинейного объекта управления, обеспечивающей линеаризацию результирующей передаточной функции;

- сходимостью результатов вычислительного эксперимента с использованием регуляторов, синтезированных по упрощенным моделям, с результатами компьютерного моделирования на полной комплексной модели объекта управления;

- использованием надежного программного симулятора микроконтроллера интегрированной среды Microchip ШЕ в сочетании с компилятором Си для программирования и отладки программы системы стабилизации нагрузок при проведении модельных исследований.

Личный вклад автора заключается в следующем.

1. В формировании нелинейного корректирующего алгоритма в программно-аппаратной микроконтроллерной системе управления исполнительным приводом, что позволяет обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна.

2. В обосновании выбора передаточной функции второго порядка в качестве эталона синтезируемой системы управления, что обеспечит функциональную связь параметров объекта управления с параметрами передаточной функции регулятора для получения желаемых процессов в электроприводе резания.

3. В разработке метода синтеза регулятора на принципах разнотемповых процессов и инверсии, выполненного на основе желаемой передаточной функции медленной подсистемы объекта управления, что позволяет формировать плавные переходные процессы и обеспечивать требуемое быстродействие электропривода резания, ограниченное только допустимыми характеристиками управляющих и исполнительных устройств. Введение в характеристический полином передаточной функции регулятора компонент с быстрыми процессами обеспечивает его физическую реализуемость без применения чувствительной к помехам и ошибкам измерения операции дифференцирования входного сигнала.

4. В разработке алгоритма управления, исключающего накопление выходного сигнала дискретного астатического регулятора в зоне его ограничения и программно-реализуемого алгоритма формирования задания на токи уставок электродвигателя, что позволяет эффективно управлять режимами работы электропривода резания и идентифицировать крепость горных пород.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем управления:

- разработке устройства для выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа вдоль линии разрушения поверхности забоя;

- совершенствовании метода синтеза аналоговых прототипов дискретных регуляторов многоконтурных систем управления, обеспечивающего формирование быстродействующих плавных переходных процессов с нулевой устано-

вившейся ошибкой движения, слабочувствительных (робастных) к изменению параметров системы стабилизации нагрузок электропривода резания;

- разработке алгоритма управления, исключающего накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора и его программное обеспечение, что позволит создать новое поколение систем управления электроприводом резания проходческого комбайна;

- разработке технических требований к проектированию, методики определения параметров системы автоматической стабилизации и ограничения нагрузок электродвигателя для создания регуляторов нагрузки в системах управления электроприводом резания современных проходческих комбайнов.

Реализация результатов работы. Получено решение о выдаче патента на изобретение «Устройство для управления стреловидным исполнительным органом горного комбайна» по заявке № 2007130270/03(032981) от 07.08.2007. Предложенные метод синтеза регуляторов систем управления с медленными и быстрыми процессами и шестнадцатеричный код программы системы стабилизации нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна» для прошивки микроконтроллера переданы ООО Научно-производственной фирме «ИНТЕХСИБ» для проектирования и выпуска изделий. Система стабилизации нагрузок проходческого комбайна удостоена диплома и «Золотой медали» на Международной выставке-ярмарке «Уголь России и Майнинг 2008». Научные результаты и практические рекомендации используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СибГИУ» при обучении студентов по специальности 140601 - Электромеханика.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации», г. Новокузнецк, 1998 г., ежегодных Международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов», проводимых ЗАО «Кузбасская ярмарка» совместно с Сибирским государственным индустриальным университетом (г. Новокузнецк) в период с 2003 г. по 2004 г. и с 2006 г. по 2008 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано восемь печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, библиографического списка из 99 наименований и шести приложений. Содержит 140 страниц машинописного текста, пять таблиц, 45 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено общей характеристике работы, обоснованию актуальности темы, постановке цели и задач исследования.

В первом разделе обобщены результаты анализа условий эксплуатации проходческих комбайнов на шахтах Кузбасса, процесса формирования нагрузок, средств их стабилизации и ограничения. На процесс формирования динамических нагрузок в электроприводе резания исполнительного органа, как показали исследования проф. В.А.Бреннера, член-корр. А.В.Докукина, проф. А.Б. Логова,

А.Н. Коршунова, Ю.Д. Красникова, В.И. Нестерова, П.П. Палева, В.И. Солода и др., существенное влияние оказывают условия эксплуатации. Эти условия определяются тем, что значительное число пластов в Кузбассе содержат крепкие и вязкие угли с одним - двумя, а иногда и более породными прослойками, мощностью 0,1 - 0,15 м, сложенными, в основном, аргиллитом, редко - алевролитом или песчаником с коэффициентом по шкале проф. М.М. Протодьяконова f = 2 - 5. Значительное влияние на надёжность и производительность проходческих комбайнов оказывает засоренность пластов твёрдыми включениями. Анализ распределения отказов по основным механизмам проходческих комбайнов (данные КузНИУИ) показал, что от 18,7 до 41,5 % отказов приходится на электропривод резания исполнительного органа, а среднее время их устранения зачастую превышает время устранения отказов по комбайну. Так, для комбайнов типа ГПК коэффициент готовности составлял 0,808. Наработка на отказ электропривода резания при разрушении угольных пластов с твёрдыми включениями низка и не превышает двух месяцев при трёхсменном режиме работы, в течение которых возникает до 1000 «стопоре-ний» исполнительного органа, что приводит к интенсивному износу и появлению повреждений.

Анализ существующих способов и средств показал, что имеется потребность в эффективных устройствах и системах регулирования и ограничения нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна, а также в методах синтеза быстродействующих систем управления, формирующих плавные переходные процессы.

Во втором разделе установлены нелинейные зависимости скорости и усилия подачи исполнительного органа от усилия на штоке гидроцилиндра -ГЦ и угла поворота а стрелы, причиной которых является кинематическая схема преобразования линейной скорости перемещения штоков (УШт ) гидроцилиндров исполнительного привода в угловую скорость (соп) подачи стрелы.

Для обоснования способа выравнивания нагрузки электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя, предложено использовать в исполнительном приводе подачи управляющее устройство - электрогидравлический усилитель - ЭГУ, который состоит из электромеханического преобразователя - ЭМП, гидроусилителя типа «сопло - заслонка» - ГУ и золотникового распределителя - ЗР. Разработан алгоритм коррекции, компенсирующий функцию нелинейной составляющей объекта управления - исполнительного привода подачи, приведенный в выражении 1:

АлОг, Ищ - соответственно расстояние от центра крепления опор

гидроцилиндра до оси вращения турели и радиус турели; 5п> - соответственно площади поршневой и штоковой полостей

гидроцилиндра.

(1)

где КК1 =R„ + (АлОг)2; Кк2 = 2(Rm ■ АлОг); К,

(Sn +Sim.)x3AJ1Ol

з"лиг .

кз ~

Результаты компьютерного моделирования приведены на рисунке 1, на котором кривая 1 соответствует скорости подачи исходной системы управления, кривая 2 - компенсирующему воздействию, а кривая 3 - скорости подачи системы управления с использованием алгоритма коррекции.

V, м/с

0.1

0,08 0,06 0,04 0.02 0

-0,4 -0,3 -0.2 -0,1 0 0,1 0.2 0,3

а

Рисунок 1 - Зависимость скорости подачи от угла поворота исполнительного органа

Включение в алгоритм управления исполнительного привода подачи корректирующей функциональной зависимости, компенсирующей нелинейность преобразования линейной скорости перемещения штока Ушт гидроцилиндров в угловую скорость юп поворота турели, обеспечило программную линеаризацию физических нелинейностей передаточных функций объекта управления и синтез регулятора скорости подачи. Это позволило выровнять нагрузку электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя и получить практически одинаковые характеристики во всем диапазоне изменения входных воздействий исполнительного привода подачи.

Третий раздел посвящен разработке математических моделей исполнительного привода подачи и электромеханической системы «Асинхронный электродвигатель - исполнительный орган» электропривода резания. В системе стабилизации нагрузок проходческого комбайна контур скорости подачи выполняет функцию управления нагрузкой, то есть поддержания на заданном уровне тока электродвигателя главного привода резания. Заданием для внутреннего контура (скорости подачи) служит выходной сигнал регулятора тока внешнего контура. На рисунке 2 приведена структурная схема модели объекта управления - исполнительного привода подачи.

Для включения модели трёхфазного асинхронного электродвигателя в контур управления током и упрощения синтеза регулятора тока разработана модель однофазного аналога с вращающимся магнитным полем. Модель однофазного аналога асинхронного электродвигателя получена за счет суммирования магнитных потоков трёх фаз обмоток статора с учетом фазового сдвига

во времени и пространстве. Это позволило получить результирующий вращающийся в пространстве модуль магнитного потока и дало возможность представить трёхфазный асинхронный электродвигатель эквивалентной однофазной моделью.

Структурная схема электромеханической системы электропривода резания с учетом двухмассовой механической подсистемы приведена на рисунке 3.

ШИМ ЭМП ГУ ГЦнЗР

ШИМ — широтно-импульсный модулятор; у, 11пш ~~ соответственно коэффициент заполнения импульсов, выходное напряжение и напряжение питания ШИМ; Ьэ, - выход ЭМП и вход ГУ; Х3 - смещение плунжера ЗР от

нейтрального положения; Тру, Тдр, постоянные времени ГУ, ГЦ и ЗР; ^др- коэффициент демпфирования ГЦ и ЗР; КЭмп, Кух. Кгу - коэффициенты преобразования ЭМП, ГЦ и ЗР, усиления ГУ Рисунок 2 - Структурная схема модели объекта управления -исполнительного привода подачи

Тэ, рь Ш|, сйь СО5, М, 1ь К'2 - сопротивление обмотки статора, эквивалентная электромагнитная постоянная времени, количество пар полюсов и фаз обмотки статора, угловые скорости вращения ротора и магнитного поля, вращающий момент, момент инерции и активное сопротивление обмотки ротора электродвигателя; М12, Мс, аь - динамический момент, момент нагрузки и угловая скорость вращения резцового инструмента, р12, с12 - соответственно коэффициенты демпфирования и жёсткости, ]2 - момент инерции редуктора и

резцового инструмента Рисунок 3 - Структурная схема модели электропривода резания

Для установления соответствия разработанной математической модели «Асинхронный электродвигатель - исполнительный орган» реальному объекту, численные значения параметров электродвигателя ЭДКОФ - 43/4, редуктора и исполнительного органа подставлены в передаточные функции звеньев, составляющих структурную схему, приведённую на рисунке 3. Результаты математического моделирования приведены на рисунке 4, на котором кривые переходных процессов

соответствуют току электродвигателя привода резания (кривая 1), угловой скорости вращения коронки исполнительного органа (кривая 2), приведённой к валу ротора электродвигателя, (кривая 3) угловой скорости вращения ротора электродвигателя.

со, 1/с; I, А

400

300 200

100

0 -100 •200

0 0.1 0,2 0.3 0,4 0.5 0.6 0," 1, с

Рисунок 4 - Кривые переходных процессов в электромеханической системе «Асинхронный электродвигатель - исполнительный орган» при отключённой системе стабилизации тока

На осциллограмме (рисунок 4) отражены два режима работы электродвигателя привода резания. Первый режим соответствует прямому пуску электродвигателя на холостом ходу, откуда следует, что характер переходного процесса в качественном отношении соответствует реальному пуску электродвигателя, а в количественном отношении максимальное значение тока по кривой 1 соответствует паспортным данным для пускового тока этого электродвигателя: 1п = 7,01н = 460 А.

Второй режим характеризует приложение к резцовой коронке исполнительного органа возмущающего воздействия Мс в виде ступенчатой функции, в момент времени I = 0,5 с. Кривая 1 на рисунке 4 характеризует изменение тока электродвигателя при набросе нагрузки. В упругой двухмассовой системе (механическая подсистема электропривода резания) возбуждаются затухающие высокочастотные колебания, изображённые на кривой 2, которые соответствуют угловой скорости вращения ротора.

В четвертом разделе предложен метод синтеза системы управления с медленными и быстрыми процессами, основанный на использовании принципа полной и неявной инверсии, когда регулятор точно или с некоторым приближением воспроизводит передаточную функцию, обратную передаточной функции объекта управления. Для обеспечения физической реализуемости регулятора в характеристический полином передаточной функции вводятся большие корни. Влияние этих корней на динамические характеристики невелико, так как переходные процессы, связанные с ними, быстро затухают, а небольшие искажения вносятся только в начальный период переходного процесса. Эти продес-

л -2

1 > 1 !

г"Т"" ; 1 Кр1шые 2, \

! /1 '""/""Г " "

/ 1 / 1 т 5 /' 1 КрнваА 1 ___

\ 7....... \

сы в работе названы быстрыми. Для синтеза любого контура САУ, внутреннего или внешнего, предлагается эталонная передаточная функция второго порядка:

ХШ =_5__(2)

х(р) Трр2 +2^рТрр + 1

Преимуществом передаточной функции (2) перед эталонными более высоких порядков является функциональная связь параметров объекта управления с параметрами регулятора и желаемыми процессами в системе. Процессы, описываемые выражением (2), в работе названы медленными. Задаваясь постоянной времени ТР и коэффициентом демпфирования Е,р характеристического полинома передаточной функции (2), можно получить требуемое, допускаемое ограниченными параметрами объекта и преобразователей, быстродействие и перерегулирование, а также плавные переходные процессы. Поскольку эталонная передаточная функция используется для любого внутреннего или внешнего контура, быстродействие и перерегулирование всех контуров получается одинаковым. Структурная схема системы стабилизации нагрузок главного электропривода приведена на рисунке 5, функциональная - на рисунке 6. Передаточные функции аналоговых регуляторов контуров скорости подачи (3) и тока электродвигателя (4) имеют соответственно вид:

\\т т(р) тгутдр Р3 +ТДР(ТДР + 2^дрТпг)р2 +(2^„ТДР +Т,у)р+1 ОрГ(Р) ипщкэмпКгу К„ (Т6р+1)(Т;р2 + 2^рТрр) / Яэ '

где БрТ (р) - двоичный код регулятора тока;

у (р) - коэффициент заполнения импульсов ШИМ; изменяется в пределах -1 < у < 1;

w (ТрУ+2^Тр + 1)(ТэТмр2+Тмр + 1) РТН Ь1КзКдт(Т2РЧ2^рТрР)(ТбР + 1)2 '

Аналоговые регуляторы скорости подачи исполнительного привода и тока асинхронного электродвигателя привода резания можно представить в обобщённом виде следующей передаточной функцией (5):

У(р) = Ьпр" +Ьп.1р""' +...+Ь2р2 +Ь,р + Ь0

Х(р) апрп + апЧр"4 + ... + а2р2 +а,р где X, У - вход и выход регулятора;

а^ Ь, - коэффициенты полиномов знаменателя и числителя.

В результате дискретизации передаточной функции регулятора, у которой порядок полинома числителя равен порядку полинома знаменателя, разработан алгоритм управления, представленный системой разностных уравнений (6):

Х1(Ю ~Х1(к- 1) + Л1Х2(к. ■1)>

Х2(к) = Х2(к -1) + Д1Х3(к. -1)

Х3(к) = Х3(к- -1) + Д1Х4(к. -1)

Х(п-1)(к) =Х(п-1)(к-1) + А1Хп(к_1)5

Х„(к) =0-—'+("~!3:^Х(п-1Хк-1) -- 1 ХДк-1) ~ ^(кЧ) +— X) ДС

\ ап ^ \ \

Уравнение (7) связывает выходной сигнал регулятора со всеми переменными состояния .

V = (ьп_, - Ьп ^)ХП + (Ь„_2 - Ьп ^)ХпЧ +... + (7)

ап ап

+(Ь,-Ь1Д)Х2+Ь0Х1+ —X). а„ ап

Если ограничить только выходной сигнал астатического регулятора скорости подачи У, то равенство (8) нарушается: У=УгЕК-

если У > Умах, то У = УМАХ,

где Утек, Умах - соответственно текущее и максимальное значения выходного сигнала регулятора.

При ограничении У=Умах будет происходить процесс накопления сигнала интегрирующей составляющей регулятора, так как в соответствии с (7) переменные состояния X; входят в У с весовыми коэффициентами Ь;, а в соответствии с уравнениями (6), переменные состояния XI продолжают изменяться. Равенство (7) при ограничении У нарушается, и имеет место накопление интегрирующей составляющей регулятора:

YмAX < ЬпХпк + ЬП_!ХП + ЬП_2ХП_, +... + Ь,Х2 + Ь0Х,. (8)

Слагаемые в правой части неравенства (8) продолжают расти. Происходит накопление сигнала и ограниченный сигнал остается меньше сигнала суммы правой части уравнения (8), которое прекратится только в момент сравнения сигнала задания с сигналом обратной связи. После этого правая часть последнего неравенства начнет уменьшаться, но некоторое время неравенство будет выполняться. Чтобы исключить накопление выходного сигнала регулятора, необходимо ограничить все переменные состояния согласно следующего алгоритма: У=Утек-

если У > Умах, то Хпк = Хпкп, Хп = Хпп, Хп_1 = Хп_1 п... Х[ = Х]>п, где Хпк,п, Хпп,, Хп-1,п, ХК„ - значения переменных состояния на

предыдущем интервале дискретизации. ^мах =Ь„Хпк +Ь„_1ХП +ЬП_2ХВ_1 + ... + Ь,Х2 +Ь0Х,. (9)

Переходной процесс в контуре скорости подачи (контур управления нагрузкой электропривода резания) с регулятором без накопления сигнала показан на рисунке 7 (кривая 1). Время разгона исполнительного привода подачи от нулевого значения до максимального с учётом алгоритма управления с исключением накопления составляет 0,06 с. Если же этот алгоритм не использовать, то время увеличивается до 0,2 с (рисунок 7, кривая 2). Переходной процесс сопровождается перерегулированием до 50 %.

РСП ШИМ ЭМП ГУ ГЦ и ЗР

Рисунок 5 - Структурная схема полной модели для объекта управления контура тока электродвигателя привода резания исполнительного органа проходческого комбайна с упрощённой моделью объекта управления контура скорости подачи

Таким образом, разработанный алгоритм управления с исключением накопления интегрирующей составляющей дискретного регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала обеспечивает требуемый по быстродействию и плавности переходной процесс регулятора скорости подачи без превышения запаса мощности управляющих и исполнительных устройств. Работа электропривода резания определяется повторно-кратковременным режимом при ПВ = 40 % и временем цикла Т = 30 мин. Расчетный ток 1р соответствует допустимому нагреву электродвигателя в режиме ПВ и определяется из выражения (10):

т , _ I 100

где к^- коэффициент, учитывающий изменение мощности электродвигателя в зависимости от режима его работы; кж = 0,85.

Диапазон изменения крепости угля и горных пород составляет Г = 2 - 5, а твёрдых включений - f = 4,4 - 6,8 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. В связи с этим уставки по току электродвигателя составляют: I = 0,68 1н для крепости угля 1=2 при максимальной скорости подачи Уп= 3,54 м/мин; для крепости горной породы Г = 3 уставка по току I = 1н; для более высокой крепости горной породы I = 1р = 1,341н. Средний размер твёрдых включений примерно равен 0,35 м (линзо- и лепешковидные формы).

Рисунок 6 - Функциональная схема системы приводов исполнительного

органа с управлением режимами работы проходческого комбайна

При длине резцовой коронки Ьк = 0,64 м, расположение резцов на ней, при общем количестве ш = 30, пропорционально размеру твёрдого включения -54,7 % (17 резцов) и части коронки, работающей по углю - 45,3 % (13 резцов). Величина текущего значения тока I не должна превышать 1р, а скорость подачи при максимальной крепости твёрдого включения снижается до 0,46 м/мин. При контакте исполнительного органа с твёрдым включением по размерам, превышающим его средние значения, скорость подачи падает практически до нуля. В этом случае целесообразно произвести форсировку тока до значения 1,5 1н в течение 120 с. Если и это условие не помогает, то автоматически выполняется отвод исполнительного органа из зоны перегрузки, с последующей окаймляющей выборкой твёрдого включения.

со. 1/с 0.0Э

0.0"

0.06 0.05 0.04 0,03 0.02 0.01 0

0 0,02 0,04 0.06 О.ОЭ 0,1 0.12 0,14 0.1(5 0.13 г с Рисунок 7 - Переходные процессы исполнительного привода

подачи при ступенчатом управляющем воздействии

Как отмечалось ранее, синтез регуляторов скорости подачи исполнительного привода и тока электродвигателя привода резания выполнен по упрощенным моделям объектов управления. Это позволило выполнить предварительный анализ соответствия результатов компьютерного моделирования процессов - реальным, которое составило 6,3 %, при исследовании переходных процессов полных моделей объектов управления. На рисунке 8 показаны переходные процессы электропривода резания при набросе нагрузки, в момент времени I = 0,6 с. Компьютерное моделирование системы приводов проходческого комбайна с системой стабилизации и ограничения нагрузок на полной модели объекта управления установило, что показатели качества переходных процессов имеют следующие количественные оценки: быстродействие системы по току электродвигателя привода резания не превышает 0,2 с; перерегулирование отсутствует, поскольку = 1, то переходной процесс плавный. Полученные результаты по компьютерному моделированию позволили разработать технические требования к проектированию и методику определения параметров системы стабилизации нагрузок. Это позволяет предотвращать «опрокидывание» асинхронного электродвигателя привода резания при

контакте исполнительного органа с твёрдым включением, что расширяет функциональные возможности проходческого комбайна в условиях действия нагрузок, превышающих предельно допустимые. Плавность переходных процессов обеспечит, при наложенных ограничениях, максимум производительности, повышение надежности и долговечности проходческого комбайна.

соьс1; 1ь А; соп^-Ю'^с-1 120

100 &'0 60 40 20 0 -20

0 0.2 0.4 0,6 0.8 1 1.2 1,с

Рисунок 8 - Переходные процессы по току, угловой скорости вращения ротора электродвигателя привода резания и скорости подачи исполнительного привода проходческого комбайна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований дано решение актуальной задачи, имеющей важное теоретическое и практическое значение для повышения эффективности проведения подготовительных выработок на угольных шахтах Кузбасса.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Установлены нелинейные функциональные зависимости скорости и усилия подачи исполнительного привода от угла поворота стрелы и усилий на штоках гидроцилиндров, используемые для алгоритмической линеаризации передаточных функций объекта управления - контура скорости подачи исполнительного органа и формирования алгоритма коррекции, обеспечивающего выравнивание нагрузки электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя. Снижение усилия подачи от центра к борту выработки не превышает 5 - 8 % при применении устройства для выравнивания нагрузок электропривода резания.

2. Разработана комплексная нелинейная модель приводов исполнительного органа, состоящая из моделей исполнительного привода подачи и электромеханической системы «Асинхронный электродвигатель - исполнительный орган», с включением в ее состав модели эквивалентного однофазного асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Анализ результатов компьютерного моделирования работы однофазного аналога подтвердил адекватность процессов: по пусковому режиму 1п = 7,01ц = 460 А, что соответствует

паспортным данным; по режиму наброса нагрузки (быстродействие и перерегули-' рование в модели и реальном электродвигателе не превышает 10 %).

3. Разработан метод синтеза систем управления с медленными и быстрыми процессами, в которых подсистема медленных процессов обеспечивает синтез многоконтурных систем управления с требуемыми переходными и установившимися процессами и одинаковым быстродействием как внутренних, так и внешних контуров. Это достигается использованием в качестве эталонной - передаточной функции второго порядка, отличающейся тем, что устанавливается функциональная зависимость параметров передаточной функции регулятора от параметров объекта управления для получения заданных показателей качества процесса регулирования. Быстрые процессы обеспечивают физическую реализуемость регуляторов.

4. Разработан метод синтеза аналоговых прототипов дискретных регуляторов на основе принципов разнотемповых процессов и инверсии, что обеспечивает создание быстродействующих многоконтурных систем управления с плавными переходными процессами и нулевой установившейся ошибкой движения.

5. Сформирована модель звена «Исполнительный орган - забой», позволившая разработать структурную схему системы управления во взаимосвязи контуров скорости подачи и регулирования тока электродвигателя привода резания.

6. Разработан алгоритм управления с исключением накопления дискретного астатического регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала. С целью обеспечения желаемого переходного процесса в контуре скорости подачи требуется выполнить ограничения для двух управляющих устройств. Это ШИМ, напряжение на выходе которого изменяется до 170 В, что в 34 раза превышает 1_Гн обмотки управления ЭМП. Одновременное ограничение максимального напряжения ШИМ до 15 В и применение алгоритма, исключающего накопление интегрирующей составляющей регулятора, позволяет получить плавность переходного процесса и требуемое быстродействие - 0,06 с. Вторым устройством является плунжер реверсивного золотникового распределителя ЭГУ, ход которого требуется ограничить на ± 20 % для обеспечения линейности характеристики и требуемого быстродействия, исходя из запаса мощности управляющего устройства.

7. Разработан алгоритм автоматического задания на токи уставок электродвигателя привода резания при изменении крепости горной породы с выделением «защитных» зон, исключающих кратковременный выброс помех. Токи уставок электродвигателя выбраны для крепости горной породы Я = 2 I = 0,681ц; Я = 3 I = 1н; для f > 3 I = 1,34 1н- При средней крепости горной породы £ > 5, осуществляется форсировка тока до 1,5 1н в течение 120 с, если это условие не помогает, то производится отвод исполнительного органа из зоны перегрузки.

8. Сформированы переходные и установившиеся процессы с заданными показателями быстродействия, которое составило 0,2 с , точности и перерегулирования, слабочувствительные (робастные) к изменению параметров системы стабилизации нагрузок электропривода резания, что позволило получить при наложенных ограничениях максимум производительности, повышение надёжности и долговечности проходческого комбайна в условиях действия нагрузок, превышающих предельно допустимые.

9. Установлено соответствие данных вычислительного эксперимента с исполь-

зованием регуляторов, синтезированных по упрощённым моделям (желаемым передаточным функциям второго порядка), с результатами компьютерного моделирования на полной комплексной модели объекта управления, которое составляет 6,3 %.

10. Разработаны исходный текст и шестнадцатеричный код программы системы стабилизации нагрузок электропривода резания стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна для прошивки микроконтроллера.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мещерина, Ю.А. Влияние углов поворота на скорость перемещения стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна [Текст] / Ю.А. Мещерина// Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: межд. науч.-техн. сб.; СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. - Вып. 7. - С. 175 -181.

2. Мещерина, Ю.А. Однофазная модель электромагнитных процессов трехфазного асинхронного электродвигателя [Текст] / Ю.А. Мещерина // Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей, межд. науч.-практ. конф.; СибГИУ. - Новокузнецк, 2008. - С. 215 - 220.

3. Мещерина, Ю.А. Метод синтеза систем с заданными переходными и установившимися процессами [Текст] / Ю.А. Мещерина // Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей межд. науч.-практ. конф.; СибГИУ. - Новокузнецк, 2008. - С. 210 - 215.

4. Мещерина Ю.А. Стабилизация мощности подачи стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна [Текст] / Ю.А. Мещерина // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: межд. науч-техн. сб.; СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. - Вып. 7. - С. 156 - 161.

5. Мещерина, Ю.А. Микроконтроллерная система управления режимами работы исполнительного органа проходческого комбайна [Текст] / Ю.А. Мещерина, Е.В. Пугачев // Горный информационно-аналитический бюллетень; МГГУ. - М.: 2008. - № 10. - С. 87 - 94.

6. Мещерина, Ю.А. Алгоритмическая компенсация нелинейной зависимости усилия подачи от угла поворота исполнительного органа проходческого комбайна [Текст] / Ю.А. Мещерина // Горный информационно-аналитический бюллетень; МГГУ. - М.: 2008. - № 10. - С. 95 - 98.

7. Герике, Б.Л. Формирование нагрузки в приводе подачи стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна при его повороте в горизонтальной плоскости [Текст] / Б.Л. Герике, Ю.А. Мещерина // Вестник Кузбасс, гос. техн. ун-та. - Кемерово: КузГТУ, 2005. - № 2. - С. 98 - 100.

8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008615816 «Микроконтроллерная управляющая система стабилизации нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна» по заявке № 2008614798 от 21.10.2008 г., зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.12.2008 г. [Текст] / П.Н. Кунинин, А.Т. Мещерин, Ю.А. Мещерина // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - М.: 2008.

Подписано в печать 22.01.2009г. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Ус. печ. л. 1,05. Уч.-изд. л. 1,17. Тираж 100 экз. Заказ № 05

ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» 654007, г.Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Типография СибГИУ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИВОДА РЕЗАНИЯ

ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО

КОМБАЙНА, СРЕДСТВ ИХ СТАБИЛИЗАЦИИИ И

ОГРАНИЧЕНИЯ.

1.1 Причины отказов электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна и пути их устранения.

1.2 Зависимость угловой скорости подачи исполнительного органа от угла его поворота и скорости линейного перемещения штока гидроцилиндра исполнительного привода.

1.3 Зависимость усилия подачи исполнительного органа от угла поворота стрелы и усилия на штоке гидроцилиндра.

1.4 Защита электродвигателя привода резания исполнительного органа от перегрузок и «опрокидывания».

1.5 Анализ существующих систем автоматического управления режимами работы электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна.

Выводы и постановка задач исследования.

2 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА И АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ И УСИЛИЯ ПОДАЧИ ОТ УГЛА ПОВОРОТА СТРЕЛЫ.

2.1 Тангенциальные составляющие усилий подачи в точках соединения штоков гидроцилиндров с турелью в функции угла поворота исполнительного органа и усилий на штоках гидроцилиндров.

2.2 Анализ распределения тангенциальных составляющих усилий в точках шарнирного соединения штоков гидроцилиндров с турелью в функции угла поворота исполнительного органа.

2.3 Зависимость скорости поворота турели от угла поворота а и положения плунжера золотникового распределителя ЭГУ.

2.4 Анализ зависимости скорости поворота турели в функции угла поворота при неизменном положении золотникового распределителя.

2.5 Разработка алгоритма выравнивания тангенциальных составляющих скоростей поворота турели от усилий левого и правого гидроцилиндров при изменении угла ее поворота.

Выводы.

3 МОДЕЛИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРИВОДА ПОДАЧИ И ЭЛЕКТРОПРИВОДА РЕЗАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА.

3.1 Особенности системы приводов исполнительного органа.

3.2 Передаточные функции, структурные схемы и математическое описание исполнительного привода подачи.

3.3 Эквивалентная однофазная модель с вращающимся магнитным полем трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя привода резания исполнительного органа.

3.4 Соответствие электромеханической модели «Асинхронный электродвигатель - исполнительный орган» физической системе

Выводы.

4 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ РЕЗАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА.

4.1 Разработка метода синтеза регуляторов быстродействующих систем с заданными переходными и установившимися процессами.

4.2 Особенности синтеза регуляторов микроконтроллерной системы управления.

4.3 Контур управления скоростью подачи исполнительного органа.

4.4 Синтез аналогового прототипа регулятора скорости подачи.

4.5 Синтез регулятора контура управления током асинхронного электродвигателя привода резания исполнительного органа.

4.6 Дискретизация аналоговых передаточных функций регуляторов с преобразованием в алгоритм управления

4.7 Модельное исследование системы управления и ограничения выходного сигнала регулятора скорости подачи.

4.8 Алгоритм управления с исключением накопления дискретного астатического регулятора в режиме ограничении его выходного сигнала.

4.9 Идентификация крепости горной породы и формирование заданий регулятору тока.

4.10 Микроконтроллерная система стабилизации нагрузок электропривода резания проходческого комбайна.

Выводы.

Актуальность работы. Проходческие комбайны работают в сложных горно-геологических условиях с высокими динамическими нагрузками, превышающими величину, принимаемую в расчётах на прочность, что существенно снижает надежность машины. За базовый объект в работе принят проходческий комбайн 1ГПКС со стреловидным исполнительным органом и радиальной резцовой коронкой. Комбайн оснащен нерегулируемым главным приводом — электроприводом резания на основе асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с ручным управлением нагрузки за счет маломощного исполнительного привода — быстродействующего гидропривода, управляющего скоростью подачи исполнительного органа. Важным требованием к системе регулирования нагрузок проходческого комбайна является необходимость предотвращения длительных перегрузок и «опрокидывания» электродвигателя, которое происходит за время 0,3 - 0,4 с, в зависимости от скорости подачи и жёсткости препятствия при контакте исполнительного органа с твёрдым включением. В настоящее время на действующих и вновь разрабатываемых проходческих комбайнах отсутствуют средства регулирования и ограничения нагрузок электропривода резания, что является сдерживающим фактором повышения производительности, надёжности и долговечности этих машин.

Таким образом, задача исследования и разработки быстродействующей с формированием плавных переходных процессов системы стабилизации нагрузок электродвигателя привода резания исполнительного органа проходческого комбайна является весьма актуальной.

Цель работы. Совершенствование электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна для обеспечения стабилизации и ограничения его нагрузок.

Идея работы заключается в новом подходе к алгоритмическому и программному обеспечению дискретных регуляторов управления током электродвигателя привода резания и скорости подачи исполнительного привода в составе программно-аппаратной микроконтроллерной системы управления, что позволит разработать систему стабилизации нагрузок электропривода резания проходческого комбайна.

Задачи диссертационной работы.

1. Установить функциональную зависимость усилия и скорости подачи от угла поворота исполнительного органа и усилий на штоках гидроцилиндров исполнительного привода проходческого комбайна, что позволит обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя.

2. Разработать метод синтеза аналогового прототипа дискретного регулятора на основе принципов разнотемповых процессов и инверсии; алгоритм, исключающий накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала, что позволит создать быстродействующую (в диапазоне 0,2 - 0,25 с) с плавными переходными процессами систему стабилизации нагрузок электропривода резания комбайна.

3. Разработать алгоритм формирования задания на токи уставок электропривода резания в зависимости от крепости горной породы для стабилизации и ограничения нагрузок электродвигателя, технические требования к проектированию и методику определения параметров системы управления.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Зависимости скорости и усилия подачи от угла поворота стрелы и положения плунжера золотникового распределителя характеризуют степень влияния конструктивных факторов на нагрузку электропривода резания исполнительного органа.

2. Выбор в качестве эталонного характеристического уравнения передаточной функции системы управления — многочлена второго порядка - определяет функциональную зависимость параметров передаточной функции регулятора от параметров объекта управления для обеспечения желаемых процессов в электроприводе резания.

3. Разработанный метод синтеза регуляторов на принципах разнотемповых процессов и инверсии выполнен на основе желаемой передаточной функции подсистемы медленных процессов объекта управления. Введение больших корней в характеристический полином передаточной функции регулятора обеспечивает его физическую реализуемость без применения операции дифференцирования входного сигнала.

4. Разработанный алгоритм, исключающий накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора в зоне ограничения его выходного сигнала, обеспечивает создание высокоэффективной системы управления электроприводом резания исполнительного органа проходческого комбайна.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Разработан нелинейный корректирующий алгоритм для обеспечения синтеза регулятора скорости подачи, отличающийся тем, что позволяет обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа вдоль линии разрушения поверхности забоя.

2. Установлена функциональная связь параметров передаточной функции регулятора с параметрами объекта управления за счет выбора характеристического уравнения второго порядка в качестве эталона синтезируемой системы управления, что обеспечивает желаемые динамические процессы в электроприводе резания проходческого комбайна.

3. Разработан метод синтеза регулятора, отличающийся тем, что выполнен на основе эталонной передаточной функции подсистемы медленных процессов объекта управления, а введение больших корней в характеристический полином передаточной функции регулятора позволяет получить его физическую реализуемость в случае, когда порядок полинома числителя больше порядка полинома знаменателя.

4. Разработан алгоритм управления, отличающийся тем, что исключает накопление выходного сигнала дискретного астатического регулятора в режиме его ограничения в контуре скорости подачи.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается следующими критериями:

- корректностью постановки задач;

- использованием традиционных математических методов;

- модельными компьютерными исследованиями системы, состоящей из компенсирующей нелинейной функции, реализуемой в алгоритме коррекции, и модели нелинейного объекта управления, обеспечивающей линеаризацию результирующей передаточной функции;

- сходимостью результатов вычислительного эксперимента с использованием регуляторов, синтезированных по упрощенным моделям, с результатами компьютерного моделирования на полной комплексной модели объекта управления;

- использованием надежного программного симулятора микроконтроллера интегрированной среды Microchip IDE в сочетании с компилятором Си для программирования и отладки программы системы стабилизации нагрузок при проведении модельных исследований.

Личный вклад автора заключается в следующем.

1. В формировании нелинейного корректирующего алгоритма в программно-аппаратной микроконтроллерной системе управления исполнительным приводом, что позволяет обосновать способ выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна.

2. В обосновании выбора передаточной функции второго порядка в качестве эталона синтезируемой системы управления, что обеспечит функциональную связь параметров объекта управления с параметрами передаточной функции регулятора для получения желаемых процессов в электроприводе резания.

3. В разработке метода синтеза регулятора на принципах разнотемповых процессов и инверсии, выполненного на основе желаемой передаточной функции медленной подсистемы объекта управления, что позволяет формировать плавные переходные процессы и обеспечивать требуемое быстродействие электропривода резания, ограниченное только допустимыми характеристиками управляющих и исполнительных устройств. Введение в характеристический полином передаточной функции регулятора компонент с быстрыми процессами обеспечивает его физическую реализуемость без применения чувствительной к помехам и ошибкам измерения операции дифференцирования входного сигнала.

4. В разработке алгоритма управления, исключающего накопление выходного сигнала дискретного астатического регулятора в зоне его ограничения и программно-реализуемого алгоритма формирования задания на токи уставок электродвигателя, что позволяет эффективно управлять режимами работы электропривода резания и идентифицировать крепость горных пород.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем управления:

- разработке устройства для выравнивания нагрузки электропривода резания исполнительного органа вдоль лииии разрушения поверхности забоя;

- совершенствовании метода синтеза аналоговых прототипов дискретных регуляторов многоконтурных систем управления, обеспечивающего формирование быстродействующих плавных переходных процессов с нулевой установившейся ошибкой движения, слабочувствительных (робастных) к изменению параметров системы стабилизации нагрузок электропривода резания;

- разработке алгоритма управления, исключающего накопление интегрирующей составляющей дискретного регулятора и его программное обеспечение, что позволит создать новое поколение систем управления электроприводом резания проходческого комбайна;

- разработке технических требований к проектированию, методики определения параметров системы автоматической стабилизации и ограничения нагрузок электродвигателя для создания регуляторов нагрузки в системах управления электроприводом резания современных проходческих комбайнов.

Реализация результатов работы. Получено решение о выдаче патента на изобретение «Устройство для управления стреловидным исполнительным органом горного комбайна» по заявке № 2007130270/03(032981) от 07.08.2007. Предложенные метод синтеза регуляторов систем управления с медленными и быстрыми процессами и шестнадцатеричный код программы системы стабилизации нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна для прошивки микроконтроллера переданы ООО Научно-производственной фирме «ИНТЕХСИБ» для проектирования и выпуска изделий. Система стабилизации нагрузок проходческого комбайна удостоена диплома и «Золотой медали» на Международной выставке-ярмарке «Уголь России и Майнинг 2008». Научные результаты и практические рекомендации используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СибГИУ» при обучении студентов по специальности 140601 - Электромеханика.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации», г. Новокузнецк, 1998 г., ежегодных Международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов», проводимых ЗАО «Кузбасская ярмарка» совместно с Сибирским государственным индустриальным университетом (г. Новокузнецк) в период с 2003 г. по 2004 г. и с 2006 г. по 2008 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано восемь печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, библиографического списка из 99 наименований и шести приложений. Содержит 140 страниц машинописного текста, пять таблиц, 45 рисунков.

Выводы

1. Разработан метод синтеза регуляторов контуров многоконтурных систем с медленными и быстрыми процессами на основе желаемой передаточной функции медленных процессов объекта управления, а введение больших корней в знаменатель передаточной функции регулятора обеспечило его физическую и алгоритмическую реализуемость без применения чувствительной к помехам и ошибкам измерения операции дифференцирования входного сигнала.

2. В качестве эталонной предложена передаточная функция медленных процессов второго порядка, которая устанавливает функциональную зависимость параметров передаточных функций регулятора и объекта управления, формирующей условия для задания желаемых показателей качества системы управления в переходных и установившихся режимах, а передаточная функция подсистемы быстрых процессов обеспечивает физическую реализуемость регуляторов.

3. Разработана модель динамического звена «Исполнительный орган — забой», позволившая составить структурную схему системы управления во взаимодействии контуров скорости подачи и регулирования тока электродвигателя привода резания.

4. Выполнены исследования контуров скорости подачи исполнительного привода и стабилизации тока электродвигателя главного привода. Исследования подтвердили соответствие процессов созданной системы управления техническим требованиям к микроконтроллерной системе стабилизации нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна.

5. Разработан алгоритм управления с исключением накопления выходного сигнала дискретного регулятора с интегрирующей составляющей при работе в зоне ограничения его выходного сигнала, что обеспечило плавный переходной процесс.

6. Разработан алгоритм автоматического задания на токи уставок электродвигателя привода резания при изменении крепости горной породы с выделением «защитных» зон этих уставок.

7. Сформированы переходные и установившиеся процессы с заданными показателями быстродействия, которое составило 0,2 с, точности и перерегулирования, слабочувствительные (робастные) к изменению параметров микроконтроллерной системы управления режимами работы исполнительного органа, что дало возможность получить при наложенных ограничениях максимум производительности, повышение надежности и долговечности проходческого комбайна в условиях действия нагрузок, превышающих предельно допустимые.

8. Получено соответствие данных вычислительного эксперимента с использованием регуляторов, синтезированных по упрощенным моделям (желаемым передаточным функциям второго порядка), с результатами компьютерного моделирования на полной комплексной модели объекта управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований дано решение актуальной задачи, имеющей важное теоретическое и практическое значение для повышения эффективности проведения подготовительных выработок на угольных шахтах Кузбасса.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. Установлены нелинейные функциональные зависимости скорости и усилия подачи исполнительного привода от угла поворота стрелы и усилий на штоках гидроцилиндров, используемые для алгоритмической линеаризации передаточных функций объекта управления - контура скорости подачи исполнительного органа и формирования алгоритма коррекции, обеспечивающего выравнивание нагрузки электропривода резания вдоль линии разрушения поверхности забоя. Снижение усилия подачи от центра к борту выработки не превышает 5 - 8 % при применении устройства для выравнивания нагрузок электропривода резания.

2. Разработана комплексная нелинейная модель приводов исполнительного органа, состоящая из моделей исполнительного привода подачи и электромеханической системы «Асинхронный электродвигатель — исполнительный орган», с включением в ее состав модели эквивалентного однофазного асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Анализ результатов компьютерного моделирования работы однофазного аналога подтвердил адекватность процессов по пусковому режиму 1п = 7,01ц = 460 А, что соответствует паспортным данным; по режиму наброса нагрузки (быстродействие и перерегулирование в модели и реальном электродвигателе не превышает 10 %).

3. Разработан метод синтеза систем управления с медленными и быстрыми процессами, в которых подсистема медленных процессов обеспечивает синтез многоконтурных систем управления с требуемыми переходными и установившимися процессами и одинаковым быстродействием как внутренних, так и внешних контуров. Это достигается использованием в качестве эталонной - передаточной функции второго порядка, отличающейся тем, что устанавливается функциональная зависимость параметров передаточной функции регулятора от параметров объекта управления для получения заданных показателей качества процесса регулирования. Быстрые процессы обеспечивают физическую реализуемость регуляторов.

4. Разработан метод синтеза аналоговых прототипов дискретных регуляторов на основе принципов разнотемповых процессов и инверсии, что обеспечивает создание быстродействующих многоконтурных систем управления с плавными переходными процессами и нулевой установившейся ошибкой движения.

5. Сформирована модель звена «Исполнительный орган - забой», позволившая разработать структурную схему системы управления во взаимосвязи контуров скорости подачи и регулирования тока электродвигателя привода резания.

6. Разработан алгоритм управления с исключением накопления дискретного астатического регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала. С целью обеспечения желаемого переходного процесса в контуре скорости подачи требуется выполнить ограничения для двух управляющих устройств. Это ШИМ, напряжение на выходе которого изменяется до 170 В, что в 34 раза превышает Uh обмотки управления ЭМП. Одновременное ограничение максимального напряжения ШИМ до 15 В и применение алгоритма, исключающего накопление интегрирующей составляющей регулятора, позволяет получить плавность переходного процесса и требуемое быстродействие - 0,06 с. Вторым устройством является плунжер реверсивного золотникового распределителя ЭГУ, ход которого требуется ограничить на ± 20 % для обеспечения линейности характеристики и требуемого быстродействия, исходя из запаса мощггости управляющего устройства.

7. Разработан алгоритм автоматического задания на токи уставок электродвигателя привода резания при изменении крепости горной породы с выделением «защитных» зон, исключающих кратковременный выброс помех. Токи уставок электродвигателя выбраны для крепости горной породы f = 2 1 = 0,681ы; f=3 I = Iii; для f > 3 I = 1,34 1Н. При средней крепости горной породы f > 5, осуществляется форсировка тока до 1,5 1н в течение 120 с, если это условие не помогает, то производится отвод исполнительного органа из зоны перегрузки.

8. Сформированы переходные и установившиеся процессы с заданными показателями быстродействия, которое составило 0,2 с , точности и перерегулирования, слабочувствительные (робастные) к изменению параметров системы стабилизации нагрузок электропривода резания, что позволило получить при наложенных ограничениях максимум производительности, повышение надёжности и долговечности проходческого комбайна в условиях действия нагрузок, превышающих предельно допустимые.

9. Установлено соответствие данных вычислительного эксперимента с использованием регуляторов, синтезированных по упрощённым моделям (желаемым передаточным функциям второго порядка), с результатами компьютерного моделирования на полной комплексной модели объекта управления, которое составляет 6,3 %.

10. Разработаны исходный текст и шестнадцатеричный код программы системы стабилизации нагрузок электропривода резания стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна для прошивки микроконтроллера.

1. Базер, Я.И. Проходческие комбайны Текст. / Я.И. Базер, В.И. Крутилин, Ю.Л. Соколов. -М.: Недра, 1974. 304 с.

2. Малевич, H.A. Горнопроходческие машины и комплексы Текст. / H.A. Малевич. М.: Недра, 1980. - 384 с.

3. Германов, В.Е. Стреловые проходческие комбайны Текст. / В.Е. Германов и др. М.: Недра, 1978. - 200 с.

4. Барон, Л.И. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Том I. Научно-методические основы. Разрушение резцовым инструментом Текст.: монография. В 2 т. Т. 1/ Л.И. Бароп, Л.Б. Глатман, Е.К. Губенков. М.: Наука, 1968.-216 с.

5. Евсеев, B.C. Применение проходческих комбайнов на шахтах Текст. / B.C. Евсеев, Г.Н. Архипов, Е.С. Розанцев. — М.: Недра, 1981. 183 с.

6. Берон, А.И. Резание углей Текст. / А.И. Берон и др. М.: Госгортехиздат, 1962.-440 с.

7. Берон, А.И. Классификация по сопротивляемости резанию углей и угольных пластов основных бассейнов СССР Текст. / А.И. Берон, Е.З. Позин. М.: ИГД им. Скочинского, 1970. - 40 с.

8. Давыдов, Б.Л. Статика и динамика машин Текст. / Б.Л. Давыдов, Б.А. Скородумов. — М.: Машиностроение, 1967. 432 с.

9. Докукин, A.B. Повышение прочности и долговечности горных машин Текст. / A.B. Докукин и др. М.: Машиностроение, 1982. — 224 с.

10. Докукин, A.B. Аналитические основы динамики выемочных машин Текст. / A.B. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин. М.: Наука, 1966. - 160 с.

11. Докукин, A.B. Корреляционный анализ нагрузок выемочных машин Текст.:монография / A.B. Докукин и др. М.: Наука, 1969. - 136 с.

12. Докукин, A.B. Динамические процессы горных машин Текст.: монография / A.B. Докукин и др. -М.: Наука, 1972. 150 с.

13. Докукин, A.B. Статистическая динамика горных машин Текст. / A.B. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

14. Позин, Е.З. Разрушение углей выемочными машинами Текст. / Е.З. Позин,

15. B.З. Меламед, В.В. Тон. М.: Недра, 1984. - 288 с.

16. Герике, Б.Л. Разрушение крепких горных пород дисковым скалывающим инструментом очистных комбайнов Текст.: дис. . докт. техн. наук / Герике Борис Людвигович. Кемерово: Институт Угля СО АН СССР, 1991. - 393 с.

17. Коршунов, А.Н. К вопросу отработки пластов с твердыми включениями. Вопросы механизации горных работ Текст. / А.Н. Коршунов, В.И. Нестеров, Б.Л. Герике, A.C. Шанин // сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т; Вып. 75. -Кемерово, 1975. - С. 21 - 24.

18. C. 30: граф. 6. Библиогр.: 30 с. (5 назв).

19. Мещерин А.Т., Исследование динамических нагрузок проходческого комбайна при разрушении колчедана. Вопросы обработки крутых угольных пластов Текст. / А.Т. Мещерин, Ю.А. Мещерина // сб. науч. тр. / КузНИУИ. -Прокопьевск, 1994. С. 24 - 30.

20. Логов, А.Б. Механическое разрушение крепких горных пород Текст.: монография / А.Б.Логов, Б.Л. Герике, А.Б. Раскин. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1989.- 141 с.

21. Гайдукевич, В.И. Случайные нагрузки силовых электроприводов Текст. /В.И. Гайдукевич, B.C. Титов. — М.: Энергоатомиздат, 1983. 160 с.

22. Логов, А.Б. Исследование режима работы привода режущей части очистного комбайна при разрушении колчеданов Текст. / А.Б. Логов, Б.Л. Герике // Известия ВУЗов, Горный журнал. № 6. - М., 1978. - С. 124 - 128.

23. Мещерин, А.Т. Экспериментальное исследование режима стопорения исполнительного органа проходческого комбайна ПК-ЗМ. Механизация горных пород на угольных шахтах Текст. / А.Т. Мещерин // сб. науч. тр. / Тульский политехи, ин-т. Тула, 1976. - С. 51 - 53.

24. Докукин, A.B. Выбор параметров выемочных машин Текст. / A.B. Докукин, А.Г. Фролов, Е.З. Позин. М.: Наука, 1976. - 144 с.

25. Веснин, Ю.Г. Автоматическая защита угольных комбайнов от технологических перегрузок Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Веснин Ю.Г.; Днепропетровский горн. ин-т. — Днепропетровск, 1963. С. 21: граф. 5. — Библиогр.: 21 с. (6 назв).

26. Ульшин, В.А. Динамика и основы автоматизации режимов работы угледобывающих машин Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук / Ульшин В.А.; Московский горн. ин-т. Москва, 1975. - С. 37: граф. - Библиогр.: 37 с. (54 назв).

27. Мещерин, А.Т. Защита электропривода проходческих комбайнов от перегрузок. Электрификация и автоматизация горных работ Текст. / А.Т. Мещерин и др. // сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. — Кемерово, 1992. С. 81 — 84.

28. Киклевич, H.A. Режимы работы исполнительных органов и привода угольных комбайнов Текст. / H.A. Киклевич, Ю.Н. Киклевич. М.: Недра, 1965. -133 с.

29. Бреннер, В.А. Динамика проходческих комбайнов Текст. / В.А. Бреннер и др. М.: Машиностроение, 1977. - 224 с.

30. Ривин, Е.И. Динамика привода станков Текст. / Е.И. Ривин. М.: Машиностроение, 1966. — 204 с.

31. Вейц, B.JI. Динамические расчеты приводов машин Текст. / B.JI. Вейц, А.Е. Кочура, A.M. Мартыненко. JL: Машиностроение, 1971. - 352 с.

32. Чиликин, М.Г. Теория автоматизированного электропривода Текст. / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, A.C. Сандлер. М.: Энергия, 1979. - 616 с.

33. Андреев, В.П. Основы электропривода Текст. / В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин. М. - JL: Госэнергоиздат, 1963. - 772 с.

34. Солод, В.И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: учебник для вузов Текст. / В.И. Солод,В.Н. Гетопанов, В.М. Рачек. М.: Недра, 1982.-351 с.

35. Солод, В.И. Горные машины и автоматизированные комплексы Текст.: учебник/В.И. Солод, В.И. Зайков, K.M. Первов. -М.: Недра, 1981. 503 с.

36. Топорков, A.A. Машинист горных выемочных машин Текст.: учебное пособие/A.A. Топорков.-М.: Недра, 1991.-334 с.

37. A.c. 164045 СССР. Регулятор нагрузки электродвигателя забойной машины Текст. / В.Я. Притужалов, Ю.В. Богданов, Г.Н. Архипов // Государственный реестр: Открытия. Изобретения. 1964. № 13. - С. 29.

38. A.c. 231487 СССР. Регулятор производительности механогидравлических проходческих машин Текст. / Н.М. Караваева, В.И. Вавиловский // Государственный реестр: Открытия. Изобретения. 1968. № 36. - С. 14.

39. A.c. 1507969 СССР. Гидропривод рабочего органа горной машины Текст. / А.Т. Мещерин, Ю.Я. Мосунов, А.Б. Логов, В.И. Вавиловский, В.А. Шилов, И.С. Назаренко // Государственный реестр: Открытия. Изобретения. 1989. -№34.-С. 158- 159.

40. Пат. 2098622 Российская Федерация. Устройство управления и защиты рабочего органа горной машины Текст. / Д.М. Дергунов, JI.C. Костерин,

41. B.П. Дмитрии, А.Т. Мещерин, В.Ю. Тимофеенков // Государственный реестр: Патенты. Товарные знаки. 1997. № 34. — С. 307.

42. Оптимизация привода выемочных и проходческих машин Текст. / Ю.Д. Красников и др.; под. ред. A.B. Докукина. М.: Недра, 1983. - 264 с.

43. Фельдбаум, A.A. Основы теории оптимальных автоматических систем Текст. / A.A. Фельдбаум. М.: Наука, 1966. - 340 с.

44. Олейников, В.А. Основы оптимального и экстремального управления Текст. / В.А. Олейников, Н.С. Зотов, A.M. Пришвин. М.: Высшая школа, 1969.-256 с.

45. Резников, В.А. Оптимизация САР нагрузки привода угольных комбайнов Текст. / В.А. Резников. Шахтная автоматика; Киев: Техника, 1975. - 13 кн.1. C. 7-15.

46. Гамынин, Н.С. Гидравлический привод систем управления Текст. / Н.С. Гамынин. М.: Машиностроение, 1972. - 376 с.

47. Гамынин, Н.С. Гидравлический следящий привод Текст. / Н.С. Гамынин и др.; под ред. В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1968. - 564 с.

48. Нагорный, B.C. Устройства автоматических гидро-и пневмосистем Текст.: учеб. пособие / B.C. Нагорный, A.A. Денисов. М.: Высшая школа, 1991. - 367 с.

49. Мелик-Гайказов, В.И. Гидропривод тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов Текст. / В.И. Мелик-Гайказов и др.; под ред. М.Ф. Саму-сенко. М.: Машиностроение, 1968. - 264 с.

50. Гарнов, В.К. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии Текст. / В.К. Гарнов, В.Б. Рабинович, Л.М. Вишневецкий; под ред. Д.С. Ямпольского. М.: Металлургия, 1977. - 192 с.

51. Фишбейн, В.Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока Текст. / В.Г. Фишбейн. М.: Энергия, 1972. - 136 с.

52. Онищенко, Г.Б. Автоматизированный электропривод промышленных установок Текст. / Г.Б. Онищенко и др. М.: РАСХН, 2001. - 520 с.

53. Гудвин, Г.К. Проектирование систем управления Текст. / Г.К. Гудвин, С.Ф. Гребе, М.Э. Сальгадо. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - 911 с.

54. Олсон, Г. Цифровые системы автоматизации Текст. / Г.Юлсон, Д. Пиано. — СПб.: Невский диалект, 2001. 557 с.

55. Попов, Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов Текст. / Д.Н. Попов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

56. Мещерин, А.Т. Режимы работы стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна и выбор параметров устройств его защиты от перегрузок Текст.: дис. . канд. техн. наук / Мещерин Альберт Тихонович. — Кемерово, 1987. 214 с.

57. Савельев, И.В. Курс общей физики Текст.: учеб. пособие в 3-х т. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика / И.В. Савельев. — 3-е изд., испр. -М.: Наука, 1988.-496 с.

58. Трофимова, Т.И. Курс физики Текст.: учеб. пособие для вузов / Т.И. Трофимова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 478 с.

59. РД 1321-77. Методические указания. Комбайны проходческие избирательного действия. Расчет исполнительных органов Текст. / ЦНИИподземмаш, -М.: 1977.-73 с.

60. Католиков, В.Е. Тиристорный электропривод с реверсом возбуждения двигателя рудничного подъема Текст. / В.Е.Католиков, А.Д. Динкель, A.M. Седу-нин. М.: Недра, 1990. - 382 с.

61. Петров, Б.Н. Системы автоматического управления объектами с переменными параметрами: инженерные методы анализа и синтеза Текст. / Б.Н. Петров и др. -М.: Машиностроение, 1986. 256 с.

62. Юркевич, В.Д. Синтез нелинейных нестационарных систем управления с раз-нотемповыми процессами Текст. / В.Д. Юркевич. СПб.: Наука, 2000. - 288 с.

63. Стариков, Б.Я. Асинхронный электропривод очистных комбайнов Текст. / Б.Я Стариков, В.Л. Азарх, В.Л. Рабинович. М.: Недра, 1981. - 288 с.

64. Соколовский, Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием Текст.: учебник для вузов / Г.Г. Соколовский. М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 272 с.

65. Фираго, Б.И. Регулируемые электроприводы переменного тока Текст. / Б,И. Фираго, Л.Б. Павлячикю Мн.: Техноперспектива, 2006. — 363 с.

66. Беспалов, В.Я. Электрические машины Текст.: учебник для вузов / В.Я Беспалов, Н.Ф. Котеленец. М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 320 с.

67. Костенко, М.П. Электрические машины. Текст. /. В 2 ч. Ч. 2 / М.П. Костен-ко, Л.М. Пиотровский. М. - Л.: «Энергия», 1965. - 704 с.

68. Копылов, И.П. Электрические машины Текст.: учебник для вузов /

69. И.П. Копылов. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 360 с.

70. Вольдек, А.И. Электрические машины. Машины переменного тока Текст.: учебник для вузов / А.И. Вольдек, В.В. Попов. СПб.: Питер, 2008. - 350 с.

71. Кацман, М.М. Справочник по электрическим машинам Текст.: учебное пособие / М.М. Кацман. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 480 с.

72. Атабеков, Г.И. Основы теории цепей Текст.: учебник для вузов / Г.И. Атабеков. М.: Энергия, 1969. - 424 с.

73. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов Текст.: учебник для вузов / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова. 2-е изд., стер. -М.: Издательский центр «Академия», 2006. -304 с.

74. Красовский, A.A. Основы автоматики и технической кибернетики Текст. /

75. A.A. Красовский, Г.С. Поспелов. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. - С. 348.

76. Булгаков, A.A. Новая теория управляемых выпрямителей Текст. /A.A. Булгаков. М.: Наука, 1970. - 320 с.

77. Агафонов, Б.Е. Дискретное управление электрогидравлическим приводом Текст. / Б.Е. Агафонов и др. М.: Энергия, 1975. - 88 с.

78. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректных задач Текст.: учебное пособие для вузов. / А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. изд. 3-е, испр. - М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 288 с.

79. Лукас, В.А. Теория управления техническими системами Текст.: компьютерный учеб. курс для вузов/ В.А. Лукас. — 3-е изд., перераб. и доп. — Екатеринбург: Изд-во УГГА, 2002. 675 с.

80. Ключев, В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода Текст. /

81. B.И. Ключев; под ред. М.Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. - 320 с.

82. Мещерина, Ю.А. Микроконтроллерная система управления режимами работы исполнительного органа проходческого комбайна Текст. / Ю.А. Мещерина, Е.В. Пугачев // Горный информационно-аналитический бюллетень/. —М.: МГГУ. 2008. - № 10. - С. 87 - 94.

83. О внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы Мещериной Юлии Альбертовны

84. Обоснование целесообразности применения микроконтроллерной системы управления электроприводом исполнительного органа проходческого комбайна.

85. Обоснование целесообразности применения индивидуальных электромеханических усилителей для двух гидроцилиндров горизонтального поворота исполнительного органа.

86. Методика расчета нелинейной зависимости усилия и скорости подачи на режущем инструменте от усилий на штоках гидроцилиндров и угла поворота стрелы.

87. Методика моделирования нелинейных объектов управления для контура скорости подачи и контура стабилизации тока электродвигателя привода резания исполнительного органа.

88. Метод синтеза регуляторов в системах с медленными и быстрыми процессами.

89. Методика определения и программирования нелинейных корректирующих алгоритмов, обеспечивающих выравнивание нагрузки между гидроцилиндрами горизонтального поворота исполнительного органа и вдоль линии разрушения поверхности забоя.

90. Алгоритм управления с исключением накопления выходного сигнала дискретного астатического регулятора при работе в зоне его ограничения.

91. Алгоритм автоматического определения заданий на ток уставок электродвигателя привода резания в зависимости от скорости подачи исполнительного органа.

92. Использование указанных результатов позволило повысить эффективность и снизить стоимость опытно-конструкторских работ и натуральных испытаний, ускорить доводку системы стабилизации нагрузок до опытно-промышленного образца.

93. Главный конструктор ^г^^ ^.А. Ваулин

94. Зав. лабораторией «Рудничноеэлектрооборудование»1. УТВЕРЖДАЮ

95. Главный инженер ООО Научно-производствен-мы «ИНТЕХСИБ»1. Г^орокин A.A.1. Ц-^Уш^ктя'бря 2008 г.

96. Ц ПрСЯЗВР/i^iutHHttx '■¡'■■'¡¿•■•чу.1. ИН1. XСИ 5'i -1 iv;^- А1. M.B. Сухов^УТВЕРЖДАЮпо учебной работе1. У Vсз'л'/1. У/Ж.т.и., доцентлтФеоктистов А.В.1. V 200^г.1. Ла о! ^

97. О внедрении в учебный процесс универс результатов кандидатской диссертационной работы Мещериной Юлии Альбертовны

98. Методика расчета нелинейной зависимости усилия и скорости подачи на режущем инструменте от усилий на штоках гидроцилиндров и угла поворота стрелы.

99. Методика моделирования нелинейных объектов управления для контуров скорости подачи и контура стабилизации тока электродвигателя исполнительного органа проходческого комбайна.

100. Метод синтеза регуляторов в системах с медленными и быстрыми процессами.

101. Методика определения и программирования нелинейных корректирующих алгоритмов, обеспечивающих выравнивание нагрузки меяеду гидроцилиндрами горизонтального поворота исполнительного органа и вдоль линии разрушения поверхности забоя.

102. Методика и алгоритм управления с исключением накопления дискретного астатического регулятора в режиме ограничения его выходного сигнала.

103. Методика и алгоритм автоматического определения заданий на ток уставок электродвигателя привода резания в зависимости от скорости подачи исполнительного органа.

104. Внедрение указанных результатов позволило повысить качество и эффективность обучения студентов указанной специальности, повысить профессиональный уровень выпускаемых университетом специалистов.

105. Декан факультета автоматики, информатики и электромеханики, д.т.н., профессор

106. Декан металлургического факультета, д.т.н., профессор

107. Зам. заведующего кафедрой электромеха к.т.н., доцент

108. И.о. заведующего кафедрой высшей математики, к.т.н., доцент1. М

109. В.Ф. Евтушенко В. Протопопов А.С. Тимофеев Е.А. Левина