автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Микропроцессорная система автоматизированного управления и контроля роторного экскаватора

РГБ ^

УРАЛЬСКИЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ мм. В. В. Вахрушева

На правах рукописи

АФАНАСЬЕВ Юрий Александрович

УДК (52-531.5:621.879.4

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Специальность 05.13.07 — Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Екатеринбург, 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском и проектно-ко рукторском институте по проблемам развития Канско-Ачина угольного бассейна (КАТЭКНИИуголь).

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

— доктор технических наук, професс< ЧЕРМАЛЫХ В. М.

— доктор технических наук НОСЫРЕВ М. Б., г. Екатеринбу кандидат технических наук ИШМАТОВ 3. Ш. г. Екатерипбур

— ПО «Крастяжмаш», г. Красноярск

Защита состоится « ^ГГ ¿¿¿^¿¿Л 1993г. в ■ / ^ часов на заседании специализированного совета Д 063. (К в Уральском горном институте им. В. В. Вахрушева (626219, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30).

С диссертацией мо ж н о ознакомиться в библиотеке Уральс горного института. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заве ные печатью организации просим направлять по адресу специ эировапного совета.

Автореферат разослан « » _ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук

Прокофьев Е. В.

ОВЦЛН ХАРА1ПЕРИС1Ж РЛЬО'Ш

Актуальность теми. Среди ооновных задач развития горнодобывающей проыыялеинооти оообов мвото отводится развитию добычи угля прогрессивным открытым споообом, повьшенип его доли в общей добыче не менее, чем до 46 %. Предусматривается значительное расширение использования роторных экскаваторов в комплексе в конвейерным и железнодорожным транспортом или транспортно-отваль-ными мостами, которые представляют собой сложные динамические системы, требующие применения специальных средств автоматизации , контроля и диагностики для реализации их технических возможностей и обеспечения требуемых технико-экономических показателей эксплуатации оборудования. Исследования, проведенные в странах СНГ и за рубежом показали, что решение проблемы автоматизации позволит • увеличить производительность горно-транспортного оборудования на 15 %, эффективность использования - на 20 %, а также существенно повысить надежность его работы.

Автоматизация управления роторными экскаваторами предпола -гает организацию работы основных механизмов в оптимальном по быстродействие режиме.с целью достижения максимально возможной точ -ности отработка заданных углов поворота и наклона стрелы, а также величины перемещения экскаватора ( к основным механизмам экскаватора, требупцим автоматического управления, относятся приводы хода, поворота и подъема стрелы, роторного колеса и конвейерной линии ).

Крс>/е того, для повышения надежности функционирования ро -торного комплекса все основные технологические процессы должны иметь автоматизированные системы контроля, которые наилучшим об -разом могут быть созданы на базе микропроцессорной техники.

При создании систем автоматического упрапления основными механизмами большое значение приобретает разработка комбинированных цифро-аналоговых систем с неавтономными многоканальными задающими устройстваши, позволяющими оптимизировать режимы работы электроприводов и автоматизировать управление роторным экскаватором как многосвязной системой. Поэтому разработка микропроцессорных систем управления и контроля технологических процессов роторного экскаватора является актуальной задачей.

Настоящая диссертация основана на результатах научно-исследовательских работ, выполненных в соответствии о отраслевыми про-

граммами создания систем управления основньми механизмами и систем контроля технологических параметров роторного экскаватора для выполнения оптимальных по динамическим нагрузкам и быстро -действию операций поворота,подъема , выдвижения стрелы, а также измерения и контроля основных показателей работы экскаватора,таких как производитзльность, наработка, общий и удельный расход электрической энергии, длительности простоя, полезной работы и остановок.

Цель работы: разработка и исследование систем автоматизи -рованного управлетя основными механизмами и контроля технологических параметров роторного экскаватора для выполнения оптимальных по динамическим нагрузкам и быстродействию операций поворота и подъема стрелы, а также измерения и контроля основных показа -телей работы экскаватора, таких как производительность, наработка, общий и удельный расход электрической энергии, длительность простоя, полезной работы и остановок, а также разработка систем автоматизированного контроля деятельности машиниста роторного экскаватора по ведению процесса экскавации. '

Научная новизна. К заците представляются следупцие результаты работы, содер<иащие научно-техническую новизну:

- цифро-аналоговые системы позиционного управления основ -ными механизмами роторного экскаватора, позволяющие оптиыизиро -вать динамические процессы в электроприводах и обеспечить высо кую точность отработки заданных перемещений;

- принцип построения и алгоритмические структуры цифровых задающих устройств/ реализуемых на базе микропроцессорных систем * для формирования оптимальных управляющих воздействий;

- разработан обобщенный алгоритм функционирования системы контроля технологических параметров роторного экскаватора;

- автоматизированный контроль деятельности ьашиниста роторного экокаватора. 1

Достоверность научных результатов подтверждается корректным применением математических методов -теории автоматического управления, многоканальных систем позиционного управления с подчиненными контурами регулирования координат, цифрового моделирования, методов статистического анализа.

Практическая ценность. Разработанные принципы управления и контроля позволяют на практике осуществить позиционное управле -ние существующими механизмами с высокой точностью, а также оптимизировать переходные процессы по быстродействию и динамическим

нагрузкам. Применение многоканального программатора и специального цифрового устройства адаптации в прямом.канале дает возник -ность реализовать комбинированное управление электроприводами на базе микропроцессорной техники. Предложенный в работе обеденный-алгоритм функционирования системы контроля технологический параметров роторного экскаватора может быть использован при реализа-' ции автоматизированной системы контроля работы и Диагностам оборудования роторного комплекса в конкретных условиях. Агтсаа -тизированный контроль деятельности машиниста роторного экскаватора повышает надежность системы и приближает технологический процесс экскавации к оптимальному.

Реализация работы. Результаты внедрены ча разрезе "Sene -зовский-1" ( ПО "Красноярскуголь" ) на роторных экскаваторах ЭРП-5250 № I, 2 в виде автоматизированной системы контроле режимов работы роторного экскаватора ( контроля технологических по -казателей и нагруженности приводов основных механизмов автз/ати-зированной системы контроля температуры основных узлов, схсгеьш автоматизированного контроля деятельности машиниста роторнсго экскаватора по ведению процесса экскавации, автоматизировался системы контроля температуры. подшипниковых узлов конвейернсз линии. "Разрез "Березовский-!" - Березовская ГРЭС-Г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Научно-техническом Совете ПО "Красноярскуголь" ( г. Красноярск, декабрь, 1990 г. ); на региональном семинаре по техническому обслуживанию горной техкенж ( г. Кемерово, июль, 1991 г. ), на четырех технических ссзетах разреза "Березовский-I" ( 1989-1992 г.г. ), на технической гон -ференции института "КАТЭКНЩуголь" ( I989-I99I г.г. ), а конференции Днепропетровского университета с международные участием "Ялта-9Г.

Публикации. Основное содержание диссертации изложен: з одиннадцати печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из ВЕе;~ния, пяти глав и заключения, списка литературы из 122 наименований, 8 приложений. Содержит 148 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 7 таблиц.

СЦ1ЦСРМИИ1С РЛ150Ш

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сфор-улирована цель работы, определены конкретные задачи исследова -ия, указаны научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена анализу современного состояния и ос-овных направлений автоматизации процесса экскавации. Отмечен клад в совершенствование поточной технологии открытых работ и оздание технических средств программного управления роторными кскаваторами коллективов научно-исследовательских и проектных институтов, машиностроительных заводов, а также отдельных уче -ых и инженеров.

Выполненные исследования подтверждают, необходимость возмож-юсти оптимизации режимов функционирования роторных экскаваторов

0 критерию максимально возможной производительности с учетом ропускной способности конвейерной линии и некоторых других огра-ичений. Одним из путей повышения производительности роторного 1кскават0ра является разработка многосвязного управления с систе-1ами позиционного управления рабочим органом, а также использова-те средств контроля технологических-параметров на базе микро -¡роцэсссрных усаройсгв. Причем, в силу специфики работы роторных жскаваторов, большого разнообразия горно-геологических и клима -?ических условий в частояцее время не представляется возможным юлностыо освободить машиниста от участия в управлении или конт -)оле технологического процесса. Поэтому, наряду с автоматической зптимизацией режимов работы экскаватора целесообразно осуществ -шть и автоматический контроль деятельности машиниста по ведению фоцэсса экскавации.

Во второй главе рассмотрены особенности систем управления

1 регулирования по/ожения рабочего органа. Применительно к роторным экскаваторам автоматическое регулирование положения может осуществляться в дзух вариантах:

. - точное позиционирование в заданных точках пути по дискретным сигналам путевых датчиков;

- непрерывное автоматическое регулирование положения по отклонению от задания для осуществления дозированных перемещений или по требуемой программе.

Показано, что для.увеличения точности регулирования положения автоматического управления цолосообразно подавать на вход оиотомы зпдшпцио попдойотиип, пропорциональные нескольким управ-

ляемым переменны* ( перемещению, скорости, току ), т.е. должна применяться комбинированная по управляпцему.воздействию система, обеспечиващая оптимальный по быстродействию режим работы основных приводов экскаватора.

Так как траектория движения обычно состоит из нескольких участков, то управление будет оптимальным, если время , соответствующее любому пройденному отрезку пути 1$ при заданных ог -раничениях будет миншальным:

15 = Р( У} Ут0, а, ^¡л ( I)

где V , О, - соответственно скорость , ускорение и его пер. . вая производная по времени ( рывок );

<т.О) Р - их ограниченные значения. * т.

Условие ( I ) будет выполняться, если в каждый момент времени хотя бы одна из переменных достигает своего граничного значения. Для получения оптимальных управляющих воздействий задаю -щее устройство должно формировать сигнал, ступенчато измекяпций-ся в соответствии с первой производной в определенные моменты времени или при достижении переменными О, и V предельных для заданного перемещения значений. На практике используется второй . вариант.

Поскольку .при малых заданных перемещениях скорость и ускорение могут не достигать граничных значений, то система управления должна иметь блок адаптации ( БА ), определяющий оптимальную максимальную скорость .

На рис. I приведена функциональная схема, соответствующая математическим моделям, реализуемым микропроцессорной системой ( МПС ) управления рабочим механизмом ( РМ-) с регулируемым электроприводом ( РЭП ). Управляемые координаты-перемещение ( Зд) и скорость ( преобразуются в цифровой код. 1/ , й и -

заданные значения скорости, ускорения и сшибки по пути на участке замедления. В блоке адаптации ( рис. 2 ) в зависимости от требуемого перемещения О^ ■ максимальная скорость определяется по одной из формул:

Ví¡ = (0,2% S*m f rpu 0<Sn4 Sm i I г >

у Я . OS

Vr»-(b+Qmsj'-e> приVS, U, = Чп.с. ПРи > 5

J/ni

mi* ( 3 ) ( 4 )

Где f

3 ]/

Jm » упд

'4'

J/jj

та

W- * Q m / £m ; v,a

á S*

РЭП

PM

D

AC

An

5/n

Рис. I

if

/ч

О

AS

H

-о

V,

w

JQ.m.

So

-Я

ч*

65

-777

/л

Л1

С/7/

Ü

Рис. 2

Vi

%

Q

МПС

3 $ô

В блоке адаптации ( БА ) по вычисленной скорости определяется расстояние т о? начала замедления до коне-

чной точки: ..

\'/2

. при (5

«Л

о. т. _ _

.................... ^тц

05 + $т>$„

Обратная связь между объектом управления и МПС осуществляется через функциональный преобразователь ФП I, в кото -ром формируется текущее значение расстояния до конечной точки $а в период замедления системы:

ш/рт+ при /а/< оп,

16)

а*./(&£).при /а/>Ъ» аЗ^ 5й/п; ]си5/(б£) при /а/< л

В блоке формирования задающих воздействий I БЗ ) вычисляются задания V , О . Входными величинами БЗ являются максимальная скорость Ут и ограничиваемые значения ускорения и рывка йт и £>т .

Сигнал ошибки по пути:

Из уравнения ( 7 ) ясно ,

что д играет роль корректирующего сигнала, действующего только на участке замедления, когда уменьшение скорости происходит недостаточно интенсивно. Эффективность действия этого сигнала можно менять с помощью коэффициента К^ . ■

Если в период замедления соблюдается неравенство то вступает в действие сигнал , который приводит к уменьшению интенсивности снижения действительной скорости . Таким образом, замедление практически будет осущест -

вляться оптимально, поскольку соблюдается условие:

V - о.

Полная остановка системы произойдет, когда при скорости Vq ■ 0 сигнал д$ * S

При комбинированном управлении приводом с подчиненными контурами регул^ирования координат сигнал« пропорциональный управляющему воздействию У , подается на вход регулятора скорости, а сигнал заданного ускорения Q - на восод регулятора тока.

Повышение точности отработки заданной скорости-возможно путем сравнения ускорения Q , формируемого в функции . времени с ускорением Qq , определяемым по действительной скорости. В оптимальном режиме работы системы ü^ вначале увеличивается до ограничиваемой величины по закону Qc=(2j а затем остается постоянным (¿lc= Qm ) додмоменге, начиная с которого уменьшение ускорения до нуля при постоянном Jj^ даст определенную максимальную скорость ^ . Б период раз-' гона привода ускорение будет определяться одним из трех выражений:

Г <2& %)/г',

\ а»; а <8>

[[¿(-VW-VJ.

Оптимальный режим обеспечивается, если ускорение в любой момент времени равно меньшему из трех значений, определяемых по зависимостям ( 8 ):

V/ ' J2

Q^min [(2ßm ^ (¿fm \Vm-Vd)), üj, ( 9 )

В период ускорения Qc также принимает значения cor -. ласно ( 8 ), но в обратном порядке и является -отрицательным.

В -'ретьей главе рассмотрены вопросы цифрового моделирования систем позиционного управления. Важность данной проблемы состоит в том, что управляющие воздейстйия в современных электроприводах формируются в цифровом виде с помощью микропроцессоров, а реальные объекты ( механизмы .роторного гжо.клллторп ) япляютр.п пнплоговыми. В работе для перехода от нонрорыпных процеоооп к дискретным иопольвовано Н - преобразование.

■Ш

Поскольку при цифровом моделировании передаточные функции линейных звеньев заменяются схемами, состоящими из интеграторов первого порядка ( то в зависимости от

структуры системы нужно обосновать принимаемый метод интегрирования на основе 2 - преобразования. Для операторов интегрирования первого порядка наибольшую точность получа -ют при параболической аппроксимации, когда имеет место со -ответствие '. .

СГ^'Х ¿2--/ ( 10)

Г ' 12 Е2- Е

Вторым по точности является метод линейной аппрокси-

мации

В большинстве случаев использование выражения ( II ) существенно упрощает исследование сложных систем при достаточной точности моделирования. Для операторов интегрирова -ния, начиная со второй степени и выше, наибольшую .точность получают, используя метод е - форм.

Для комбинированных систем позиционного управления особый интерес 'представляет цифровое мщелировпние многоканального устройства формирования задающих воздействий, которое в обцеы случае состоит из блока ограничения задающих воз -действий ( БОЗВ ) и линейной части последовательного сое динения трех интеграторов: К^р1, К2 , К5р~1 I рис. 3 ). Здесь сигналы ¿/^ , , , Щ пропорциональны соответ -ственно заданным значениям рывка у , ускорения ¿7 , скорости V , перемещения 5 • Коэффициенты ^<1 , К2 , /Сэ определяются по заданным , скорости* , ускорения и рывка согласно следующим соотношениям:

?ы= к*' к5'и1<«/«п, (1_2)

и,

m

i

X,.

к,Т

Ф

Г

Sfft V* cu. im

1 • '

l¿¿

БОЗЬ

и,

L

W-r'fO*

"1

Ii,

Г'

12

Кл/Р K3/P[_

t H

№

H

J

Pi'c. 3

1)С

где М 1п\... - максимальше допустимые значения управляющих сигналов Ц^... С/у Хп коэффициент передачи обратной связи по положению.

Особенностью структуры многоканального задающего устройства является то, что на вход первого интегратора прикладывается ( или снимается ) ступенчатое воздействие. Поэтому первый интегратор может быть представлен наиболее простой дискретной передаточной функцией

/г, т/а -1) = и2 (р)/и^р). ( и )

Тогда на входе второго интегратора будет или изменяющийся линейно во времени сигнал или СО/ Если принять для этого интегратора передаточную функцию согласно ( II ):

0,5 к27/г+ 1)/а-/; = к2р1 ( к >

то при линейном входном сигнале будет осуществляться точное интегрирование, а при = - СОЛ б t на выходе будет постоянная ошибка, равная К2Т , которая может быть

сделана сколь угодно малой уменьшением периода квантования 71

На входе третьего интегратора сигнал ¿/3 может быть постоянным, линейным и параболическим. Следовательно, для цифрового моделирования данного интегратора целесообразно воспользоваться параболической аппроксимацией согласно (10). В результате из всех возможных трех форм входного сигнала ошибки будут постоянными, зависящими от периода квантования

Цифровые модели наиболее просто строятся по методу прямого программирования, как показано на рис. 3. 2 пред -ставляет собой звено задержки на время Т.

Рассмотренный вариант задающего устройства обычно ис -пользуется автономно, т.е. на входы регуляторов тока, скорости и положения подаются соответствующие сигналы С/г »¿^»¿^ образующие многоканальное управляющее воздействие

Коэффициенты прямых каналов управления выбираются с учетом компенсации инерционности каждого контура регулирования.

Для повышения точности позиционирования в конце рабочего цикла может быть выделена разность мезцду сигналами Щ/п у. lip ^ , которые пропорциональны соответственно заданному ( ) и действительному ( ) перемещениям рабочего органа. Этот сигнал рассогласования подается на систему в качестве корректирующего.

Второй способ повышения точности позиционирования состоит в том, что вместо интегрирующего звена Р используется разомкнутый контур регулирования положения, имеющего в системе подчиненного регулирования скорости и тока привода ТП-Д приближенную передаточную функцию

• Ujj (р)/и5 (Р) = Jb/lk—г > < " >

PiiT^p-hi)

где Кс - коэффициент обратной связи по скорости;

Ту - некомпенсируемая малая постоянная времени шрис-торного преобразователя.

Исследования показали, что при замене третьего интегратора разомкнутым контуром иоложения ошиока интегрирования уменьшается.

В работе даны рекомендации по выбору цифровых элементов и устройств цифро-аналоговой системы управления.

Четвертая глава посвящена вопросам реализации элементов автоматизированной системы контроля производительности роторного экскаватора. Дана характеристика системы и подробно рассмотрена реализация контроля производительности и учета выработки по массе добываемого полезного ископаемого.' В основу положены текущая производительность роторного экскаватора в процентах от номинального значения Qj и интегральная производительность' за смену

- текущее значения массы материала на погонной длине измерительного участка конвейера, изменяющееся в диапазоне от О до 0,75 т/м; V - скорость движения ленты конвейера, и/с; sfi - угол наклона стрелы экскаватора, град; QH - номинальное значение производительности; - соответственно время начала и окончания смены, с.

В качестве иоточника информации о производительности экскаватора использовано устройство определения интенсивности.потока материала на конвейере ( УОИП ). УОИП стыкуется с информационным .вычислительным ксыплекооы ( ИВК ), который состоит иа многоканального измерительного преобразователя ( МИЛ ), дисплея и печатапцего уотройотва. Разработано математическое и алгоритмическое обеспечение многопроцессорной системы контроля. На дисплей выдаются значения текущей производительности в процентах от номинального: ^ 0Т/ .где I ■* 1,2... Я- - номер

шага квантования; /2 - количество шагов за смену; ^ - выходной сигнал МИЛ; ^ - сигнал, соответствующий номинальной производительности.

Разработанная система позволяет, кроме определения сменной производительности, осуществлять учет времени добычи угля в течение смены, времени вспомогательных операций и простоев, количество резов. Составлен обобщенный алгоритм системы контроля технологических параметров роторного экскаватора для разработки программного обеспечения мюфопроцессорной системы для конкретных условий.

Разработаны основные принципы построения системы технической диагностики и контроля основных механизмов роторного экскаватора. Создан экспериментальный образец информационно-вычислительной системы контроля режимов работы роторного экскаватора. Основой построения системы является локальны') микропроцессорный контроллер МПК-1, который содержит ми1фоЭВМ 'Электроника С5-2ПР, функциональные модули семейства "Электроника С5", устройство свези. В состав. системы входит печатающее устройство, видеоканальное устройство ( ВКУ ) телевизионного типа, цульт оператора. Такая система функционирует на экскаваторе ЭРП-5250 разреза "Березовский-1" концерна "Нрасноярскуголь". Планируется расширение системы путем введения контроля нагруженности всех основных приводов ( поворота и подъема стрелы, хода, конвейеров ).

Поставлена задача создания специализированной автоматической системы, осуществляющей проведение регулярной мониторизации параметров состояния машинного 'оборудования при его нормальной эксплуатации, использование собранных данных для оценки момента времени, когда оборудование будет находиться на грани выхода из строя и активации'ремонта тогда, когда результаты соответствующих измерений указывают на его необходимость. В данной системе ЭВМ будет выполнять всю работу: устанавливать наличие неисправности, диагностировать дефект, определять время перерастания

паЛтоутя р ПОЛОМКУ И Т.П.

Предложенные в работе системы контроля и диагностики ориентированы, на применение универсальных многоканальных измерительных преобразователей ( МИЛ ), созданных на основе современных аналоговых и цифровых микросхем, микропроцессоров и микроконтроллеров. Универсальность МИПов дает возможность управлять системами и контролировать различные виды оборудования. С помадыо данной аппаратуры созданы подсистемы контроля температуры основных узлов и нагружения металлоконструкций роторного экскаватора.

Особое место в диссертации занимает автоматизированный контроль деятельности машиниста роторного экскаватора по ведению процесса экскавации. Такая система необходима, так как человек не в состоянии непрерывно анализировать весь комплекс случайно изменяющихся параметров, характеризующих интенсивность нагружения роторного экскаватора ( момент на валу, геологические параметры снимаемой стружки в единицу времени, угол поворота роторной стрелы и т.п. ). Система контроля должна автоматически формулировать обобщенную рекомендацию машинисту по поддержанию оптимальной на текущем участке реза скорости поворота роторной стрелы и далее анализировать обобщенные статистические данные за интервал контроля ( смена, декада и т.д. ) . Формулируются ком -пактные численные обобщенные статистические показатели, которые однозначно отражают качество управления процессом экскавации й реакцию машиниста на рекомендацию по управлению.

В диссертации приведена методика формирования обобщенных конкретных статистических показателей "деятельности оператфа -машиниста в замкнутом биотехническом контуре управления на основе контроля текущего скользяцего .среднего отклонения Л У действительной скорости поворота роторной стрелы от заданной скорости на скользящем интервале интегрирования:

. _ _д V' Хг-уг ,

где /т и Уг средние значения заданной и действительной скорости поворота на скользящем интервале интегрировалия.

- Для определения тенденции изменения действительного значения скорости поворота относительно непрерывно формируемой рекомендации вычисляется взаимная корреляционная функция по реализа -ции у. и У • Реализация У запаздывает на время относи -тельно]£ , которое определяется как временной сдвиг максимума взаимной корреляционной функции

Показатель А V определяется оперативно, что позволяет вовремя реагировать я нестандартных оитуациях на дойотвие машиниота -оператора.

В конце^сицдой рабочей смены на дисплея и печать выводятся зависимости л*у и ^ (Ю » где Л; - номер резов

в течениА смены. По отим вавиоимоотям определяется эффективность действий машиниста-оператора в течение смены.

Таким образом, в пятой главе решены вопросы автоматического контроля и диагностирования основных механизмов роторного ококаватора, рассмотрены важнейшие аспекты проблемы контроля деятельности машиниста и разработана структура 'необходимых технических средств, алгоритмическое и программное обеспечение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная задача разработки микропроцессорных систем управления и контроля механизмов и технологического процесса экскавации на базе современных достижений в об -ласти построения комбинированных систем управления с многоканальными задапцими устройствами и применения средств микропроцессорной техники.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы: -

1. Непрерывность и стабильность процесса экскавации могут быть достигнуты при многоовязнон автоматизированном управлении основными механизмами и параметрами роторного комплекса на основе системного подхода.

2. Показано, что оптимизация по быстродействию и динамическим нагрузкам возможна с применением систем позиционного управления механизмами поворота, подачи на забой и подъема-опускания рабочего органа, построенных по принципу комбинированного управления с многоканальными задающими устройствами.

3. Вычисления допустимой максимальной скорости перемещения рабочего органа, текущего расстояния до конечной точки в период замедления, а также сшибки перемещения должны осуществляться в цифровой системе, построенной на базе микропроцессорной техники и функционирупцей в комплексе с задающим устройством второго порядка. Такая система является универсальной и может применяться для регулируемых электроприводов любого типа.

4. Анализ динамических режимов в электроприводах основных механизмов роторного экскаватора наиболее целесообразно выполнять методом цифрового моделирования, используя 2 - преобразование

и схемы в переменных состояния. В этом случае и дискретные, и непрерывные системы исследуются по единой методике с пом адью цифровых ЭВМ.

5. Для цифрового моделирования интегрирующих звеньев объекта управления можно . ^пользоваться линейной аппроксимацией, дающей наиболее простые Дискретные модели. Если в комбинированных системах применяется задающее устройство третьего порядка с последовательным соединением трех интеграторов, то последний интегратор для повывения точности управления следует реализовать с параболической аппроксимацией.

6. Приведенная методика выбора цифровых элементов и устройств цифро-аналоговой системы управления позволяет выполнить соответствующие расчеты при проектировании конкретных схем микропроцессорного управления и контроля режимов работы механизмов роторного экскаватора.

7. При создании системы контроля производительности роторного экскаватора и учета выработки по массе добываемого полезного ископаемого в качестве источника информации о производительности экскаватора целесообразно использовать устройство определения интенсивности потока материала на конвейере с представлением информации-в цифровом виде с помсцью многоканального измерительного преобразователя ( МИЛ ).

.8. Разработанный обобщенный алгоритм функционирования системы контроля технологических параметров роторного экскаватора может быть использован при реализации автоматизированного контроля процесса экскавации для конкретных условий.

9. Для обеспечения заданных значений коэффициента технического использования и межремонтных периодов эксплуатации дорогостоящего оборудования целесообразно осуществлять автоматизированный контроль деятельности машиниста роторного экскаватора, в том числе формирование рекомендаций по оптимальному ведению процесса экскавации в функции параметров, характеризующих интенсивность натружения технологического оборудования, и контроль реакции машиниста на текущие рекомендации.

Ожидаемый годовой экономический эффект от использования . предложенных систем контроля составляет 402 тыс.рублей. ( в ценах на I января 1993 года ).

1В

Основные положения диссертации опубликованы в роботах:

1. Афанасьев Ю.А., Володарский A.B. Автоматизированная "информационно-вычислительная система контроля режимов работы роторного экскпватора//Лптомятичоское управление технологическими процессами в горной промышленности: Межвузовский научный тематический сборник. - Свердловск, 1990« -

С. 14-16.

2. Афанасьев Ю.А., Володарский A.B. Особенности построения систем диагностики оборудования роторных экскаваторов// Тезисы докладов научно-техн. конференции "Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ". - Красноярск , 1990 . - С. 25.

3. Афанасьев Ю. А., Володарский A.B., Козлов B.JI. Применение многоканальных измерительных преобразователей в автоматизированных системах управления, контроля и диагностики горно-.транспортной техники//Гезисы докладов научно-техн. конференции "Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ". - Красноярск, 1990. - С. 27.

4. Афанасьев Ю.А., Володарский A.B. Автоматизированная система ко:~сля режимов работы роторного экскаватора//Гезисы докладов научно-техн. конференции "Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ" - Красноярск, 1990. - С. 28.

5. Афанасьев Ю.А., Володарский A.B., Козлов В.В.' Подсистема контроля температуры основных узлов роторного экскаватора// Тезисы докладов научно-техн. конференции "Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ". - Красноярск, 1990. - С. 29.

6. Афанасьев Ю.А., Агафошкина В.В. Система автоматизированного контроля металлоконструкций роторных экскаваторов//Гезисы докладов открытой угледобычи и переработки КАУ". - Красноярск, 1990. - С. 30.

7. Афанасьев Ю.А., Зозуля В.В. Автоматизированный контроль деятельности машинистов роторного экскаватора по ведению птюцесоа экскавации//Сб.науч. трудов ин-та КАТЭКНИИуголь. -фаоноярск, 1991. - С. 54-57.

8. Афанасьев Ю.А., Володарский A.B. Перспективы создания систем технической диагностики и контроля комплекса оборудования непрерывного действия// Сб.науч.трудов института "КАТЭКНИИ- '

уголь" . - Красноярск, 1991 _ С. 48-53.

9. Чермалых В.М., Афанасьев С. А. Микропроцессорная система оптимального убавления электроприводом механизмов цикличного действия//Изв.ВУЗов. Горный журнал. - 1992. - # 4. - С. 109114.

10. Чермалых В.М., Афанасьев Ю.А., Подать Т.В. Построение адап-. тивной системы позиционного управления электроприводом машин и установок//Тезисы докл. XI международной конференции по автоматизации в горном деле. - Екатеринбург, 1992. - С. 162-163.

11. Чермалых В.М., Афанасьев Ю.А., Подать Т.В. Построение адаптивной системы позиционного управления электроприводом машин и уотановок/Изв. ВУЗов. Горный журнал. - 1992. - № 10. -

С. 73-77.