автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Математические модели приводов в САПР микроэлектропривода с высокой стабильностью скорости вращения

Р г о ^ п

! ^ юая

ХЛРКХВСЬКШ ДЕРМВНМй ^ЕХШЧКШ УНГЗЕРС'ьТТЕТ РДГОЕЛЕКТРСШКИ

ШШОЗА НОШ еВГЕНТВКА

УДК 519.711.3; 658.512.ОН.56

К5АТЕМАТИЧН1 «ОДЕЛ! ПР14ВОД1В В САПР М1КРОЕШТРОПРИВОДА 3 ВЙССКСЮ СТАБХЛЬНХСТЮ ЗДШЮСТХ СВЕРГШИ

05.13.12 - системи автоматизацМ проектування

АВТОРЕФЕРАТ

.дасер?аци на здсбуття наукозого ступеня кандидата техшчних наук

ХаркIв - 1998 Г

Лисертац1ею е рукопис.

Робота виконана в Харк!всъшлу державному техн1чному ун!верситет{ рад{оэлектрон1ки, МгнЮтерство осв1ти Украгни.

Науковий кер!вник доктор техШчних наук, професор

Кузнецов Борис 1ванович,

Украшська !нженерно-педагог!чна академгя, зав. кафедрою систем керування

доктор техн!чних наук, професор

Хаханов Володимир 1ванович,

Харк!вський державний техШчний университет рад!оелектрон!ки, професор кафедри АШТ

Пров1Дна орган1зац!я - Нац!ональний техн!чний ун!верситет "КП1" (кафедра техшчно! кi(Зернетики) Шноев!ти Украгни, м. Кигв.

Захист вЦбудеться J2. UMMtti I9S8 р. о годин! на зас1данн1 спец!ал13овано! вчено! ради Д 64.052.02 в Харкгвському державному техШчному университет! радгоелектронШ! за адресою: 310726, M.XapKiB, m>. Лен!на, 14. Fax: (0572) 40-9ЫЗ.

3 дисертатею можна ознайоштись у 0!бл!отец! Харкгвського державного техн!чного ун!верситету оадЮелектронШ!, м. ХэркIв, пр. Лен!на, 14.

Автореферат роз!сланий "2&J' " " 1998 р.

Вчений секретар

Рудекко Олег Григорович,

Харкгвський державний техш'чкий ун!верситет рад!оелектрон!ки, зав. кафедрою ЕОМ

0ф!ц!йн! опоненти: доктор технгчних наук, професор

глгальяа ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ

Актузльшсгь темя. Епектрячн! .'¿ашини мало« потужнос?! зикорясто-руифт. з бггат'ьох галузях науки та техники. Найбглшого розвктку з сптаннгП час зазнають електричн; маптни зыоматичних пристроив. Для привод1Б автоматичних систем загальною еимогою е здатн1сть вгдтворюва-

в^ тгггр2тть^-ут?огпт' г> * ^ту1 3-71 ^т'цтт'в) эздэн1/

шбйдкодiю та заданi механ!чн! характеристики. Алз ц1 параметри приво-Д1В зв'язан! не липе з експлуатаЩЙшмк показшкаш двигун!в. Точ-н{сть автоматичного пристрою найчаст1ше обумовлена загальною конструк-ц1бю приладу та окремих вузл1в та деталей, а також точШстю IX виго-товлення та збирання.

Процео проектування м{кроприводу -традкцгйно ор1ентований на об-чнал~;ня електрсмаглгтки" та гзбарггткп язьгагыикгв двигука, гншг еле-\знтл приводу знзходять зляхогд шдбсру. У цьому вкладку стаб1льн;сть с.^ртзннй пристрсх мозка Шдзикитк лже га рахунок дзхтуна. Таким чином, кокструкцг* зигунз була сапам ресурсом для шдвщення точное!; усього прилада.

Така спрямовая;сть прэцесу проектування приводу зровлюе характер матеыатичйих .моделей, як! викорястовук-ться для розрахушив. Ана-л1'з стану проблема свЦчить, що б!льш1сть моделей розроблена для ви-зкзчення елекгрэкагн!анпх параметр¡в двигун;в р1зних тш!з. 1снувч1 модел! не ошгсують привц взагал!, враховуючи наявш елементи кон-струкцП та 1х взаемодЛ. В цих моделях також мало воображено вплив параметр}в конструктивных елвмент!в не стаб?льн!сть шбйдкост< обертання приведу. Розро&кя» к алгоритм проектування не використовують цю стабтльш'сть як критерий для покряшення конструкшг пристрою.

Хснувч! модел! та алгоритм;-: проектування м1крселэктропривод13 до-зволяють Шдвищувати стаб1льн1сть швидкоси' обертання I точн1сть кута повороту тьчьки на баз I покращення одного елемента - двигуна. Однак цього джерела вже недостатньо для шдвищення точност1 приводу.

Викладене св1дчить про актуальн!сть розробки математичних моделей та алгоритму проектування - М1кроелектропривод;в з високоа стаб1льн1стю швидкост! обертання.

Мета роботи - розробка математичного забезпечення САПР мгкро-електроприводу, який забезпечуе наймекшу нестаб!льн!сть швидкост! обертання, а такой створешя методу та техШчних засоб1В вимгрювання швидкост! ходу.

Поставлена мета роботи обумовила так! задач 1 дослгдження:

- створення ун{ф1кованих математичних моделей м!кроелектроприво-д!в ргзних тип г в г дослгдження поведгнки приводгв у стаЩонарному редан при р1зшх конструктивних виконаннях;

- розробка методу вим1рювання внутргшньопер!одно! р1Вном£рност{ обертання синхронних мгкроелектроприводгв;

- розробка алгоритму оптимгзацП конструктивних параметр!в м!кро-приводу ¡3 застосуванням кер1вном1рност1 швидкост! обертання як критер!я;

- програмна реалгзацгя запропонованих моделей та алгоритм!в, яка оргентована на автоматизироване проектування мгкроелектроприводгв.

Метода дослЦжень. При виконанн! роботи застосовувались аналгтич-ш та експериментальн! метода дослгджень, як! базуються на теорП не-лШйних коливань, теор! г обчислювальних процесгв, нел!нгйного ана-Л1зу, теорп випадкових ¡мпульсних струм ¡в, спектрального аналгзу, теор! I чисел, оптимгзацП. Можлив!сть застосування пропонуемого методу вимгрювання частоти аналгзузалася на баз! ¡мгтацгйвого моделювання за допомогою ЕОМ.

Зв' язок теми дисертацП з планом основних наукових досл!джень. Дисертац!йна робота виконана по плану науково-технгчних роб!т ХТУРЕ в рамках деркбюджетког теми "Розробка математичного забезпечення та про-грамно - апаратних засоб!в систем контролю I управляя виробннчими та технолог ¡чними ггроцесами", що е частиною программ 40 М гноевгти Укра1ни "Метода побудови та створення компьютеризованих систем ! технолог Ш", а також в рамках теми & 94 -33 "Розробка математичного забезпечення та метод!в цифрового моделювання процес!в системи: !нтелектуальна САУ -складний динам1чнзй об'ект".

Наукова новизна. I. Розроблено ун!ф!кован! математичн! модел! мгкроприводгв ргзних типгв, як! в!дображують взаемозв'язок конструктивних параметргв приводу гз швидкгстю обертання. За допомогою щх

моделей проведено анэл!з впдиву типу дзигуна на р;зень кэливань шбид-KocTi обертання привод!в !з сднаковиыи конструктивными элементами

2. Проведено досл'дкекня впливу конструктивных показшгалв елемен-Пв на 2в;1дк!сть обертання привода в стационарному режим!.

3. Зодрепонозано метод зб!гу ;мпульо:в для в!м!рювзння швидкост! обертання приводу за допомогою частотного перетворення.

оаг/иононовано опио ггооцесу soiry s мпульс i в за допомогою теош! ланцюгозих дробiB, який дае розрахунков! сп!вв!дношення, що сприяють Шдвищенню точност! вюлрювання швидкостi.

5. Проведено анал1з придатност! методу виШрювання частота для застос-ування у прэциз10нних м!кроелектроприводах.

6. Розроблено алгоритм оптим1зацП конструкцй привода, який викоркстовуе стаб!льн1сть шеидкост! обертання як критерий.

Практична ц;нн;сть рсбоги полягае у тему, що розроблен! моделi дсзроляють иiдбт-грат'л для задано; кокструкц!: приводу дБйгун, який дае найб;льш стаб!лы;у шбидк! сть сбертзнкя. йзпропеновэний алгоритм епти-к!зац{! дзе змогу на баз; розро'лених моделей для обраного двигука розрахуват;! параметрк елз»;ез?!в приводу з нзйкекаюю нест1йк1стю швидкост? обертання.

Рсзроблек! схе;.ы пристрош, як! реал!зують метод вкм!рювання частота !мпульс!в за допомогою зб!гу струм!в при частотному перетворюван-н;,; як; змохуть знайти застое}вання у ¡тсеииз!йних приводах.

За результатами доиПджень розроблено програми, як! реал!зують винайден1 модел} та алгоритми. Програми придать для використання при створенн' npzBcziB ?" високою стзб;льн;стк: обертання.

Впсовалгення результат;в гюбети. Пауков! положения, вйснобки та рекокэндац? т, виклаген: в дисертащг, буди виксристан! ятд час ц{дго-тозкй курсу "Систеш шгфрозо» обребкл ¡ьформацп" на кафедр; ЕСМ Хар-KiBCbKoro державного техшчного университета рад1оелектрон!ки.

Розроблен1 та дослужен! в дисертацП модел! та алгоритми буж використан! для автоматизац}I прсектування углом!рних та дальном!рних пристроив в HBO "MexaHiKa" та для побудови систем автоматизац!I проектування електропривода в НВО "Пол!техн!к".

АпробаЩя результат¡в роботи. Основн; результата дисертац1йно! роботи доповДались та обговорювались на I—1й ВсеросШськ1й науково-техн1ЧнШ конференцП "Балансировочная техника" (м. Москва, 1994 р.); на М13кнародШй конференцН "Теория и техника передачи, приема и обработки информации" ( м. Туапсе, 1995 р.); на 3-¡й м{жнароднШ науко-во-техн!чнш кокференц1I "Контроль и управление в технических системах" (м. В1ншщя, 1995 р.), на м1Жнародн!й науково-техшчШй конфе-ренц1т "Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье" (м. Харк1в, 1997 р.).

ПублШацП. За результатами дослЦжень опубл!ковано И друкованих роб!т.

Структура I обсяг роботи. ДисертаЩя складаеться 1з вступу, чоти-рьох роздШв 1 висновку, мЮтить 134 стор:нки тексту, список д!тера-тури з 132 найменувань, 52 малюнка, I таблиц» ! додатки на 70 стор1нках.

ОСНОВНШ ЗМ1СТ РОБОТИ

У встуШ стисло розглянуто стан досл!дкень у данШ проблемой га-луз!, обгрунтовано актуальнЮть проблем, сформульовано мету та зав-дання роботи, наведено основнI полокення, якI виносяться на захист, в1дм1чено наукову новизну та практичну ц!нн1сть отриманих результат1в.

У першому роздШ наведено огляд галузей використання мШро-слектропривод1в, розглянуто проблеми створення 1х математичних моделей та сформульовано задачу до сложения.

В1Дм1чено, що в приводах, як1 виконують кутове розгортання, важ-ливу роль В1д!грае ксеф1ц1ент пропорц1йност! - частота обертання приводу, яка повинна бути построю. Але в реальност1 п значения колива-еться вIдносно номиналу. Щ коливання обумовлен1 тим, що перетворюван-ня електрично! енергП в механгчну в двигун1 супроводжуеться тепловш розсшванням, а також енергетичними витратами на подолання сил ¡нерцП та тертя, на компенсаЩю в1бращй та деформацШ. Так1 фактори, як конструктива особливост1 виконання вузл!в двигуна, Шдшипникових та виконавчих вузл!в, технолог¡чн1 похибки виготовлення окремих деталей, иохибки складання вжликають флуктуацп швидкост! обертання виконав-

чего vezan:s:-iy. U; ¿луке-узд:; - гака ж вежлива характеристика привода, як ; ясша&зш значения швидкосг;. Тоыу аышаглзозане проекгузання врпвзд;в недоливе íes вралуваннл д;е; характеристики, а тзкож процесс, як i викликають п ползу.

Централен:,: -ледентом еввзкдгрд правее;/ азтснатизованздо проек-тування е матемамчна модель об'екга, яка служить засобом анализу р:день, "с лр:д!:.:а:::ь:л. lIsSsaoTlns :,:ахг;,:2::пн! :.:одел1, як! зикоркс-аовузться для яроекауьання ельктромвхаьЧчыа привод!в, представля-ються у вигляд! посл!довкостей розрахуккових залеккостей, алгебраичних та дкферекц!йних piBHHHb чи ¡х систем, екв1валентних схем зам!щення. Але типових ршень для таких об'ект!з не ¡снуе, тому розроблено багато моделей, як! 4ítko opienroBaHi на конкретн! галузi зикористання i на обмежену множину властивостей об'екту.

Анал:з доказав, дз не генуе математдннин моделей високсточних привод:-, до на евап: дреекеуванне дозволять розраховувати величину р:внз;е:рз:;зз: пвндкзе:: ебеотаннн. Танз::; не зтззрен; модел;, як; зз' я-зують параметр;; знлзвовз ладдрна :а двидкюль обервання, до робило б ^о:;;лпв;:м гир: пеняя баватопзра\<езричн:; задан: знтишзац: ¡ приводу is найденной нестаб:лвн:етк дзидвоев;. L'e í обудсвило фордудюзання мети та завдання дссл;де,ення,

У другому роздМ розглянут! dasoBi принципа побудови ун!ф!ко-ваних патенатичнпх нздздед пзивсл:з о!знпх вид¡в,

Бва^аеться, ^с едэнхродадн. гни;! привод - це динамично вр;внова-жена система, для яко! виконуеться принцип пост£йност! момент!в. Момент, який утворюеться двигуном, повшетю використовуеться у механ{ч-ному вузл! зим чд issí -пне:.:. ':з:д злвддннл руду такс; обертально; спогснш форкулйеться за доиот&го» принципу дала&йёра

f „ , 2 <«:,=и'

де М - моменти кожно! сили, ¡до д! е в!дносно в! с i обертання, враховуючи сили í керц fI -

Загальний вигляд р!зняння руху обертально! Оагатомасово! системи, яком в привод, можна записати з використанням р!внянь Ейлера-Лагранжз

М и сп

{д}+[[С]+[Спз]{Ч} - 1« [с]^}

(2)

де Ц) - стовпець узагальнеких координат; [М]- матриця узагальнених мае; - ПроскоШчна матриця; [С] - матриця сил внутршнього тертя, як! виникають у чаетияах системи, що рухаються; [С ] - матриця сил зо-вн!шнього тертя, що виникають при контактI нерухомих частин з рухоми-ми; [К] - матриця жорсткост!; Ш -стовпець зовнгшШх сил ! момент1в.

У загальному вид! ц! р1вняння дос! ке 1нтегрован1. Кр1м того,' дуже складним виявляеться знаходження ус!х компонент¡в матриць короткость тертя та зовнШнлх сил ! момент!в. Повна система р1внянь для ротора на двох подшипниках мае б!лыне ста д!ференШйних р!внянь першо-го порядку. Для досл!дження стаЩонарного стану обертальног системи ¡з електричним двигуном достатньо одного р{вняння, де координатою буде кут повороту вала:

+ о ^ + Ке = М, с^2 (И

(3)

де J - сума момент!в !нерцП функц!опального вузла та ротора двигуна; С - коеф!ц!ент впливу сил тертя; К - жорстк!сть конструкцгг; М - обер-тальний електромагШтний момент двигуна.

Момента шерцП будь-якого вузла можна знэйти, маючи ¡нформацШ про геометричн! параметра та розтодгл мае у конструкц!I. Виникнення сил тертя у конструкц!? приводу, головним чином, зумовлене наявя!сио п!дшшшек!в. Момент опору обертанню п!дшипника кочення виглядае таким чином:

оп

^ + м2 + мэ,

(4)

де М., - момент, зумозлений силами базування сепаратора вгдносно К1ль-ця; Ы - момент, зумовлений коченням т!ла вздовж дор!жок (характери-зуе г!стерез!сн! Бтрати в матер!ал!); М3 - момент, який залежить В1Д в'язк!сного опору змащування.

Кожен з цих параметров е фунжЦею кутово! швидкост! «, тому сумарний момент опору

МогГ (С1 + С2 + С3)-ы . (5)

+

?

"ел&н:^ -::рС':к;.;:ь :;р;1сгрсV ьклхча? юретк!сть ротору, шдшип-шкозпх спор та ту$£м

п

К: + Кг; + йу. (6)

.""•¡•зре.-г г (брад:!*, ^ нео-д^мо ¿зьэдг&ь гид час рсЗс-ги пристрою: I. Незр1вноважен;сть ротора.

?. Кутозе гм*5?ння оск! золу, ротору, п!дзииник!б; парадельне змгщення, прогиб та нер:ввожорсткгсть осей.

3. Овальность цилГйдричих деталей.

4. Збгльиеш загори м!ж типами кочення I кгльцями пгдшишшкгв.

5. Нез!вновакен1сть сепаратора пгдшшшка.

Д1ю ВС1Х цих сил можна представити пергодичною функцгею

(7)

- мо.мемт сллл, г ?;о;:;н;"' з б:д:ь б:ссацi г; г. - частота

Таким чином, р]£няння ру>:у еле/трсмелан!чного приводу загшсуеться

так:

злз .15

J-г- + (C.+CUC,)- 4

fit2 1 i J Clt

(8)

- I - ^ ш^оБдоЛХ. С) ,

де T - оберталышй електромагк'ткий момент двягуна. Природа моменту Т залежить в:д типу глектрзлзллунз. 3- ::лсл :л:вь:дное&нь, як! вй-зкач;/:огь законп зм;нзлнл с^срмуль'^ан! рлзкяння руху lipase-

s': з pisBix тип:в. '! зн'лзк;." з ло р:ллл?нл нел;н!йн; i ix вир!швн-ня пр0в221тжетьс£ за дсдсгйогою члсел-нлх ме:од;ь, виконанс переход до кутовог швидкостг, як змгнног.

Ргвняння руху приводу з асинхронном двигуном мае вигляд:

dco mr(w -ы )U2sin2 (2nit) 1 J— + fC+Kt)« =--г- - У M.sin(2nf.t) , (9)

dt (со Г-ь>)с+ L 1 1

де га - число фаз статора; г - активний оп1р обмотки ротора; шс - синхронна кутова швидк1сть; х - ¡ндуктивний оп1р розс!ювання фази обмотки ротора; и - напруга живлення; 1 - частота напруги живлення.

Р1вняння руху приводу з однофазним конденсаторним асинхронним двигуном може бути записаним так:

— + (С+И)» = тг[АЕ2-ВЕ2] - У М?в1п(2п1Л), (10)

ей I- 1 2-! и 1 1

в якому:

со - со со + <и

А = ---1-г;В = с

(гис)2+ (хР(»с-ы))2' (г<ос)2 + (хР(уо))2

де Р - В1дн0сна частота напруги живлення.

Для шдукторного асинхронного двигуна р!вняння руху буде б!лыд складним:

а» йк,Л о2 г л I ^

J-+ (С+КЮы = —2—-—А.-В, - У М?а1п(2п1 .г), (И)

2ПГ I- 1 ^ ь 1 1

тут

И2 (у (у ")2- х^]^

(со -со) о с с

А

V

и2(у «)4+ [^(у о>)2-

(со со

де число паз¡в ротора;'Н^ Х1 - в1дносний активний та ¡ндуктивний оп!р схеми зам!щення; й2 - активний'оШр вторинно! обмотки; с - попра-вочний коеф1ц1ент; X - додатковий ¡ндуктивний оп!р вторинно! обмотки.

За допомогою р1внянь моментов синхрошш. явнополшюго та неявно-полюсного двигушв сформульован! р!вняння руху привод!в з цими

Т1В7Т1,Л13МК Я' ЛТТОВI ^"О'

а« гаЕ.и ши"

Г 1 1

^ "ЯГ + = ¿г^-зша ^п-тг.ггЬ х ГШШ<

С"а 1 с4 $ с1'

т

».I - Т I А |, !а> = -

V - • / - л ± - ;тгч

■Ч"|П(0 1,.- > !«'. (.¿1Ц .(».', (ЮI

I, "1

тут Е0 - ЕРС, що наводиться полем ротора у фазI обмотки статора; х^, -Шдуктивний ошр статора вздовж подовжкьо! В1с 1; хс - Шдуктивний оп!р статора; число витк!в обмотки статора; х - магнитна пров!д-н!сть вздовж подовжньо! (с1) та поперечно! (д) осей. Сформульован1 ргвняння руху:

- для приводу з ко лектории:/ двпгуном посПйного струму:

¿Ь кХ "к^к-,

■I------ (С+ЕХ)- - —- - У + (14)

К Н и 1 1

де ^ - пост!йна двигука; к-, - постзйка ЕРС; Н - оп!р якоря;

- для приводу з веншкш двигуном пост ¡Иного струму:

рш/ г2+ х2 6 - Ег - рЕЬтС08(2^) ' * „

— +(С+Кь)о =-----------—-v------------ у М^Ш^пМ;),

г!*- „С \ ¿1 1

и. о (о ! 1 Т к ,

(15)

де р - к!лыисть пар полюс!в; г, х - активний та !ндуктивний опори фази; б = соБ(а1ч^

Знайдек! чисельн! рвения них р:внлкь. Проведено пор1вняння амшпгуд флуктуац!й кутово! швядкос?! приводIВ р13НИХ ТИШв для схожих параметр¡в конструкций.

Знайдеш р!вняння стацЮнарного стану привод{в дали змогу провести анал!з впливу параметр!в конструкт I на р!вень нест!йкост1 швид-кост! обертання. Було знайдено, що оСмежена корстк!сть веде до накопи-чення крутильних деформац!й, як! викликають плавне зм}щення середнього значения швидкост! в!дносно ном!налу, а зростання жорсткост! та

моменту опору Шдшипника - до зниження амштуди коливань швидкости

ТретШ розд1Л присвячений розробц: тако! складово! частини приводу, як вузол виШрювання та контролю швидкост1 обертання. В^чено, що для вим1рювання ц!еI величини в мгкроелектропривод1в сер1йна апа-ратура майже не випускаеться. Показано, що серед можливих вар1ант1в виконання такого приладу найсильнИ точн1сть та швидкодШ мають пере-творювач! швидкост! обертання на частоту зм1иного струму. Для вимЬ рювання Ще1 частоти, що виявляеться пропорц1йною швидкост1, запро-поновано метод зб1гу ¡мпульсних послЦовностей.

Метод, базугться на тому, що П1Д час зб!гу двох послгдовностей 1мпульс{в, як! з'являються з частотами ^ та 1 , пари зб!кних ¡мпуль-С1В виступають як в!дм!тки початку та кШця Шдрахунку перадв над-ходячих 1мпульс1В. Якщо в1драхувати к1льк!сть пер10Д1В у обох посл1-довностях В1Д одн1е! до 1НШ01 пари зб1жностей, та знаючи одну з частот, можна знайти 1ншу за формулою

г2= Ш^)/ ^ (16)

де N , - число пер!од!в в!д початку до кШця переду зб1жностей; ^ - вЦома частота надходження ¡мпульс!в однЁеI з посл!довностей.

На В1ДМ1ну В1Д класичного методу виШрювання частоти, де в одно-секундному ¡ктервалг Шдраховуеться кглыасть 1мпульсгв невЦомог частоти, у запропонованому метод! пор1внюються два ¡нтервали часу N Т1 та Н3Т2> де Тг Т. - перюди надходження 1мпульс1в.

При виконашп певних умов результатом зб1гу послЦовностей буде виникнення так званих пакет1В ¡мпульс!в. ПерIод надходження пакетов обчислветься так:

ф т

Т_ - 2 (17)

П |ТГТ21

I не залежить в!д тривалостей ¡мпулыпв.

Таким чином, при змш пер ¡оду надходження {мпульс1В одн! е 1 з послЦовностей зкпниться I перIод виникнення наступного пакету. Ця аластивЕсть методу дозволяе використовувати його для контролю частоти.

Знайдена методична похибка, в!дносне значения яко! складае Ю-14.

ТермодйкаШчш флуктуац!1 та пульсац!I напруги зивлення накладааться на пороговый р!вень на вкход! схеми зб^гу та фронти. I зр!зи !мпульс!в. Ца вккликае виникнення додатковкх псхибок.

Ка результаты втагрюзанкя зплизае такс« нест{йк!сть частот над-ходання ь»шульс;з. Знайдено вираз для похибки год ¡ржания 31Д нест1й-кос^т злазковоУ ч°<лтогги.

Б робот! також ьязначен! похибки вим!рювання в!д низькочастотник коливань амшптуди та тривалост! !мпульс1в, та в!д пов!льно! зм!ни порогового р!вня на виход! схеми зб!гу.

Встановлено, що процес зб¡гу поелровностей можна описати за допомогою теор!I ланцюгових дроб!в. Завдяки цьому одержан! сп!в-в!дношення для сумарно! похибки та похибки в!д пгдрахунку М1Ж р13но-Шенники '«пульсами пакет'з, в заденнсст; в!д отриманых к!лькостей пер!од!в N.. та N .

Розроблено схеш! тфистрав, як; виконують з:отазлення частот, реал!зуючн эдтод зб!гу !кпульснйх посл!довностей.

гапроЕснонзно схему цристрсю контролю шзддксст- обертання приводу, до являе собою частотный перетворввач. Бкм!рюззння частота у ньсму провалиться методом зб!гу поол!довностей {кпульс!в. За допомогою ЕОМ проведено ¡м!тац!йне моделювання роботи такого пристрою. ЗнайдеШ умсвы викориотання методу з:;:гу для вим!рювэння знутр;щньопер!одних коливань швидкост! обертання приводу. При викоканн! цех ууов метод дозволяе вим!рювати коливання швидкостI, амшПтуда яких складае 0.05% в1д номинального значения. Моделювання показало придатн!сть запропоно-ьэногс метода для высокоточных аяШрювзнь та контролю коливань швидкост! обертання м:кроелектропрыводу.

У четвертому ссзд;л! розглядая-ться пктання практичного застс-сування ззщюпонобзеих моделей. Задля цього сформульовано завдання ка проектування м!кроелектропривода сканатора гз пгдвиценими вимогами до стаб1ЛЬност1 швидкост! обертання.

Розробку проектного ршення проведено к!лькома етапами. На пер-шому етаШ виконано виб1р типу двигуна. За допомогою розроблэних мате-матичних моделей виконано попередню ош'нку оч!куваног нестаб1Льност1 швидкост!.

На наступному етаШ з р1вняння руху приводу з обраним синхронным

двигуном знайдено вираз для цгльово! функцН

N

У «М(С,«Г,К)

де N - Шьвлсть значень розраховано! швидкост1 за обраний ¡нтервал часу; о (С,<1,К) - Ы-те значения швидкост!, що знайдено !з р!вняння

Параметрами опткШзацП конструктI е коефШ1ент впливу тертя С, момент ¡нерцП J та жорсталсть К. Облает! означення параметр!в С 1 К представляють собою множили ¡з обмеженою Шькгстю елемешЧв. Щ елементи розраховано для дек1Лькох тиШв П1дшилник1в та муфт.

Характер циьово! функцН та параметр!в оптим!зацП викликали не-обХ1Дн!сть використання прямого пошуку п!д час дослиження. Обрано метод, який ефективно поеднуе покоординатний пошук та пошук вздовж зразка. До алгоритму пошуку внесено деяк! ЗМ1НИ, як! викликан! обме-жен!стю зони досл!дження. Розроблено програму, яка реал!зуе модиф!ко-в.....[й алгоритм, виконуючи процедуру автоматичного пошуку вар!анту конструкт I приводу. 3 програм! автоматичного пошуку рШення використо-в'-ться розроблена модель даного типу приводу для розрахунку . ¿ХЬОВО! функцп.

Результатом реал!зацП программ для обраного двигуна знайден! конкретн! Шдшипник та муфта, розраховано розмгри маховика. Знайдений варI ант конструкц 11 приводу забезпечуе Еиконання поставлених умов щодо стаб!льност1 швидкост! обертання.

I. Проведено доол1дження процес1В, що викликають вгдхилення швидкост! обертання приводу вЦ ном Шального значения. На баз! цього доел ¡дження розроблено однотипн1 математичн! модел! привод¡в р!зних

ТШ! В.

висновки

2. За дз~-:"я:гсд р:ь-1янь руяу яя-язс-д;з р:зних тип! в одержано р !в-кяяня сдзд!онарн:го сяаяу, як: Б1:кор;:стз>:г для досд|джеккя наливу ■~т"Р~:"гя параметр!з кснзтрукц'; на кояязанкч кутозо; шзидксстт;. Такса прзз-?язно д-:р:рняякя прязс-д;з з р'зяямк дзигунамд, але з однаковими

3. Дя? зяя1рдяаяня яузая:: язядясгд: обзргакня привод}" запро-поновано метод частотного перетворюв&ння. Вим1рюээчня частоти надхсд-ЖоНПЛ 1жульс13, ЯКЬ ПрлЮГЧ1!ЙНЗ "ЗЯДКССТ:, пропснусгься ПрОЕОДИТИ за допомогою методу зб!гу ¡мпульсннх посл1довностей.

4. Бнайдено розрахунков! сшвв1дношення, що Шдвищують точн1Сть вкм!рювакня частоти.

5. Проведено 1м:тац1Йне моделювання приладу, що вим;рюе швидкЮть обертання приводу з високою точк!стю, реал1зуючи метод зб!гу.

6. РозсобденI опткм!зэц'йн! процегури, як: дсзволяють автомата-зуяаая пред?с яр:яят;;заяня пг::зод;-. ДязЯденс обмеження. та облает?

На :за: еяряяаяяя ядя-яся! :а алг-"р::?\:у оят;дДззц;; розроблено лреярампз я-чзння яяя оясяеяд азяаяазязезаяого проектування

привод;з.

СшСОК ОшШКОВйШХ ПРАЦЬ

1. Кдяяясяа п.Е. Да дяяоя яяяяздз к ярс-гярозапяв приводов с высокой стабильностью скорости вращения// Радио&лектроника и информатика.- 1997.- Я I. - С.39 - 42.

2. "уляддза К.Г., "яреа "•яяяааязакяе аядарата иедных дробей яря измерении часяоая аяаяаааяяя я^яуялягя// Вестник Харьковского государственного ззасясбяя.я-: - дяраяяояя- технического университета. -1597. - Выя. 5. - С. 55 - 61.

3. Кулишова Н.Е., Трунов Е.В. Модель электромеханического скана-тора с учетом электромагнитных и механических возмущений//8естник Харьковского государственного азтомобильно-дорожного технического университета. - 1997.- Вып. 6.- С. 60 - 63.

4. Кулишова К.Е. Нелинейные модели приводов с асинхронными двига-

телями.- Харьков, 1996.- 27 с. Деп. в ГНТБ Украины 21.10.98, I 1929-Ук96.

5. Кулишова Н.Е. Нелинейные модели приводов с синхронными двигателями. - Харьков, 1996.- 16 с. Деп. в ГНТБ Украины 21.10.96, $ 1928-Ук96.

6. Кулишова Н.Е. Нелинейная модель привода с вентильным двигателем постоянного тока. - Харьков, 1993.- 10 с. Деп. в ГНТБ Украины 21.10.96, » 1924-УкЭб.

7. Кулишова Н.Е., Трунов Е.Е. Численное исследование стабильности частоты вращения электромеханического сканатора с учетом электромагнитных и механических возмущений.- Харьков, 1995.- 14 с. Деп. в ГНТБ Украины 04.09.95, Я 2051-Ук95.

Особистий внесок. Основн! результата дисертац!I одержан! особисто автором. В робот! [2] автором знайден! розрахунков! сп!вв!дношення, як! пгдвищують точн!сть зжгрювання частота. В роботах [3,7] автором роз-роблен! моде л I привод! в р!зних тш!в, одержан! чисельн! р]шення р!в-нянь руху, проведен! р!шення ргвнянь стац!онарного стану.

АН0ТАЦ1Я

Кул!шова Н.6. Математичн! модел! привод!в в САПР Шкроелектро-привода з високою стаб1льн!стю швидкост! обертання. - Рукопис.

• Дисертац ¡я на здобуття наукового ступеня кандидата техн!чних наук за спец!альн!стю 05.13.12 - система автоматизаци проектування. - Хар-к(вський державний технгчний ун!верситет рад1оел8ктрон!ки, Харк!в,1998.

Запропоновано нел!н1йн1 модел! привод!в 1з двигунами р!зних тип!в для автоматизованого проектування м!кроприводу з високою стаб!льн!стю швидкост! обертання. Знайдено чисельн! р!шення р1знянь руху привод!в для пор!вняння двигун!в. Анализ впливу конструктивних елемент!в привода на поливания швидкост! проведено на баз! р!шення р!вняяь стаЩонар-иого стану. Запропоновано використання методу зб!гу !мпульс!в для вим!рювакня швидкост! обертання п!д час частотного перетворювання. Знайдено форму ли, що шдвишують точШсть методу, та розроблено схему пристрою, який реал!зуе метод. Створено мод!ф!кований алгоритм пошуку

оптимального вар'ада;; лснсар;лал: привода з даймеклса аглпхîтулою KOJCSSHb лвлдкзса:. гозроблан: кс;.:::лвкс црсгрш, що рбал!зуе V -иллазонсЕан; : за алазлиол.

л^гчсв! слева: ¡ссдзль; рi¿нликл руху; «риБод; отабИлкПсть швид-далал-злл лчддлдлзл : ; алзорлза' aaiai î : частотне

¿.¿TjJ'C О^Г^^^^пЯ »

ru"d.V-< r-Ui'ij i

Хулишова Н.Е. Математические модели приводов в САПР микроэлектропривода с высокой стабильностью скорости вращения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 - системы автоматизации проектирования.

- ларигссдий гоеу-арстЕбНнгл тг^-гн-лг." университет рзднозлектро-

.-Лх\Л : ЛОЛЗ-ЛЗЗ ,

Дрздлоалнл н-ли-^нл; лад-лл лллпадл - дзллаззлнмк разных гкпоз длл 2лозлзоизлголаннол<'' пло-к:лзлнзнлл азллозлдлвода с высокой стабиль-нззтал спорости заалев, Далда-л здлаздлнз род-низ дразнений движения приводов для слзвнзлил двигателей. Анализ влияния конструктивных эле-ьзнтсв привода на коле'анин зкероа-д лха^ел-н на основе решений уравнений стационарного состояния. Предложено использование метода совпадения иллдл-соз длз нладрслил слала атл врале ни л при частотном преобразовании. нзйдзнн рзрмддн, лааллл:.:;:- толпзо:ъ метода, создана схема устройства, реализующего метод. Разработан модифицированный алгоритм поиска оптимального варианта конструкции привода с минимальной амплитудой колебаний слазала;:. "аарз'Раан :ла плане программ, реализующий предложенное модели л адоордто;.

Ключевое слала: модель; ураанзалд двизлнид; привод; стабильность зкорезгд; параз;етро ксизгрупцпп; алгоритм оптимизации; частотное преобразование.

АВЗТйАСТ

Kulishova N.E. Matherr.atical models of drivers in GAD of micro-electrodriver with high circulation velocity stability. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 05.13.12 - system! of computer-aided design.- Kharkov State Technical University of Ra-dioelectronics, Kharkov, 1998.

Non-linear models of drivers with different motor's types are offered to using in automatical design of microelectrodriver with higl velocity stability. Numerical solutions of drivers' movement equation* are founded for motors comparison. Analysis of constructive element; influence on velocity fluctuations is carried out on the base of stationary state equations solutions. Using of the method of impulse coincidence for measurement of rotation velocity in frequency changing is offered. Formulas which raise the method accuracy are founded ant the scheme of the device realizing the method is created. Modifiec algorithm of search of the optimal driver construction with small amplitude of velocity fluctuations is worked out. Complex of,program! realizing received models and algorithm is developed.

Key words: model, movement equation, driver, velocity stability, c nstructive parameters, algorithm of optimizing, frequency changing.

Пщп. до друку 22.05.98. Формат 60x9,44w ílanip друк. Облш вид. арк. 0,9 Тираж 100 прим. Зам. № 449

Надруковано у видавництв! ХТУРЕ. 310726 Харк'т, просп. Ленша, 14

Умов. друк. арк. 1,0