автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование систем координирующего управления взаимосвязанными электроприводами

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ КООРДИНИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1996

Работа выполнена в Ивановском государственном энергетическом университете (ИГЭУ).

Научный руководитель—

доктор технических наук, профессор Тарарыкин С. В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, Голубев А.Н. кандидат технических наук Прокушев С. В.

Ведущая организация —

Всероссийский научно-исследовательский, проектный и проектно-конструкторский институт по комплексной электрификации промышленных объектов «ТЯЖ.ПРОМЭЛЕК.Т, РОПРОЕКТ» им. Ф. Б. Якубовского (г. Москва).

в .V. часов на заседании диссертационного совета Д 063.10.01 Ивановского государственного энергетического университета по адресу: 153548, Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ.

Автореферат разослан « » 1996 г.

Защита состоится « »

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ТАРАРЫКИН С. В.

01ИЦЛЯ ХЛРЛКТЕРИСТИКЛ гльоты

Актуальность. . Устойчивыми тенденциями развития современного машиностроения являются: увеличение количестчг приводных устройств одной рабочей машины. усложнение выполняемых ими Функция, агрегирование рабочих машин в единую технологическую цепь. Благодаря этому удастся достичь упрощения или исключения механических передач, расширить Функциональные возможности управления оборудованием, сократить количество вспомогательных операций. В ряде случаев применений многодвигательного электропривода преследует цели снижения общей механической инерции и улучшения динамики механизмов, уменьшения механических нагрузок и т.п.

Необходимость совместной работы локальных электроприводов в составе единого агрегата ставит проблему поддержания заданных соотношений между их переменными состояния. поэтому координация, как. вид управления, кметаип целью согласование процессов, протекающих в отдельны« подсистемах объекта. приобретает псе большую актуальность.

Однако, современные тенденции в машиностроении, направленные на снижение материалоемкости, увеличение рабочих скоростей, уменьшение размеров технологических зон и т.д.. приводят к проявлению упругих свойсгез элементов механической части и усилению взаимного влияния локальных электроприводов, что затрудняет их согласование в рамках объединенное системы.

Анализ предлагаемых подходов к решению згой проблемы показал. что они обладают, как правило, следующими недостатками. Во-первых. используются управляющие устройства, имеющие малое числа степеней свободы Отстраиваемых параметров), что не позволяет эффективно демпфировать упругие колебания средствами электропривода. Бо-вторых. при синтеое не учитывается характер взаимных связей локальных каналов, что монет явиться причиной потери работоспособности многомалинного агрегата дако при условии, что все подсистемы обладают высокими динамическими показателями.

Перечисленные Факторы обусловливают необходимость улучшения динамических и точностных показателей локальных каналов электропривода , а также повишонил степени их согласования а условиях единой технологической установки или линии.

Цели ь длиной расоти является разработка, исследование -и практическая реализация систем координирующего управления много-КаНПИЫШМИ электроприводами агрогатировашшх установок с упругими ий<-:ш»ши при различном характере взаимосвязей локалышх каналов.

Достиг нии поставленной -Цели пот[ебовало решения ряда о с; н о и к и х з а д а ч:

I . Определение комплекса, требований координирующего управлении взаимосвязанными электроприводами и оценка возможностей суще-ст/ллцих систем их согласования.

2. Разработка и исследование Методов структурно-параметрического ^синтеза снсгон управления локальными каналами олектропри-вода. как основы построения нкогосшпии* электромеханических комплексов.

3. Разработка системного подхода и создание соответствующего Программного обеспечения для автоматизированного СШт!3|1 систем управления локальными каналами электропривода высокой размерности .

4. Разработка методики определения оптимального количества силоьих каналов многодвигателвного электропривода на основе технико-экономического анализа альтернативных вариантов.

Ь. Разработка и исследований принципов кооирдшшруилцего управления многоканальными электроприводами с различными Характером и силоя взаипоевлзой локальных каналов.

0. Практическая реализация и зкепоримепталыше исследования разрабогашшх систем с использованием сопремешшх средств управляющей микропроцессорной техники.

С в я и н с ц е л е и и м и программами. Работа выполнялась в соответствии

- с Государственными научными программами "Информатизация в образовании" тема N3 (1993г. ) "Создать специализированную рабочую станцию шшенерпого проектирования ншфцришю- дискретных динамических систем", и "Конверсия научно-технического потенциала вузов" тома ИЫ) (1УУ.: г.) "Разработка микропроцессорных систем синхронизации технологических машин промышленных агрегатов";

- с программами бюджетных НИР Государственного комитета Г"1> по высшему образованию но темам Н62 (1992-91) гг.) "Разработка прецизионных синхронизирующих систем взаимосвязанного электропривода" и N01 (1Э93-уь гг.I "Разработка принципов согласованного

управления многоканальными злектромеханичезкими снегом imh" ;

- с научно-технической программой (I1TII) "Текстиль 1 иссии" тема 71 (1993-1995 гг.) "Создание микропроцессорных систем для управления Фиэико-механическими параметрами токтилыш* катерна -лов при их Формировании и оОработк-е":

- с инновационной МТП "Поддоржка малого пролприиин.гтсльотна и новых экономических структур г пауке и научном обслуживании высшей школы" по томам №30 (199') г. ) "Созлание прецизионных электромеханических систем с микропроцессорным упр.шлением" и 112 2 (1993 г.) "Создания микропроцессорных систем злоктроприпода для нового поколения текстилышх машин":

-с хоздоговорными темами N07/09 "Исследование и разработка систем взаимосвязанного электропривода для оборудования по производству пленочных материалов" и N1/95 "Разработка;. информационно-управляющих систем для производства оптоволокна":

- с договором о научно-техническом сотрудничестве пожду ИГЭУ И ВНИПИ "ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОЛРОЕКТ'' N С-3/80 "Совершенствование управляющих устройств взаимосвязанного следящего олектропринола".

Основные методы исследований.

Разработка систем координирующего управления проводилась методами пространства состояний, малого параметра и сингулярных Еозмуиений теории автоматического управления с использованием аппарата теории матриц и передаточных Функций. Исследовании вариантов построения замкнутых систем управления выполнялось потопом имитационного моделирования с использованием элементов теории чувствительности. При микропроцессорной реализации синтезпропан-ных устройств управления использовался негод цифрового перепроектирования. Процедура автоматизации настройки регуляторов строилась на принципах многокритериальной оптимизации по методу сообщенного критерия.

Научная новизна определяется разработкой и реализацией новых подходов к, решению проблемы координирующего управления взаимосвязанными электроприводами:

1 .Гаэрабогачц иеюдц структурно-параметрической оптимизации локальных каналов электропривода. как замкнутых систем с модальными регуляторами, по комплексу критериев, нключаищому показа ie.';u качества отработки задищик и bo3mvuk»>iiivix позлсПстви'1, чувсгвп • тельность г. вариациям внутренних параметров н помехам.

2. 1 аиработана методика автоматизированного синтеза систам управления олектроприподом. сочетающая детерминированные методы сгултурной оптимизации системы и расчета базовых параметров с поисковыми методами параметрической оптимизации.

3.' разработана Методика определения оптимального числа силовых каналов многодвигательиого ^ликтроиривода на основа обобщенного критерия продолжительности безотказной работы и минимума массогабаритных показателей.

-1. Предложены и исследованы способы структурного построения систем коордеимрумцйго управления многоканальными объектами, а также разработана методика выбора рациональных структур па основа анализа характера взаимосвязей локальных каналов и влияния упругих алиментов на динамические показатели обьединенной системы.

Ü. РлзрабОТаН способ комбинированного Физического моделирования упругих многомассовых систем, основанный на замене механических сияний электрическими и позволяющий имитировать изменения коэффициентов жесткости и соотношений масс при отсутствии зазоров в кинематических передачах.

II а у ч н a л Ценность работы состоит в возможности использования полученных теоретических реоультАТО» (определение рациональной размерности вектора состояния. Формирование расположения корней характеристического полинома, структурная и параметрическая оптимизация). а также разработанных систем координирующего управления на бане модальных регуляторов не только в автоматизированием олек'цчщривчде. но и в других Областях техники.

II р а к. т и ч о с к а я ценность работы состоит:

- в разработке методик структурно-параметрического синтеза и настройки- модальных регуляторов сложных динамических систем;

- а создании прикладного программного обеспечения, позволяющего оперативно проводить анализ и синтез систем модального управления различного типа:

- ь разработке Методики оптимизации числа локальных каналов мног ^двигательного электропривода;

- в разработке практических рекомендация по выбору рациональных структур систем координирующего управления многоканальными злек-троприводами объектов общепромышленного и специального назначения;

- в разработке комбинированной модели упругой дьухмассовой

электромеханической системы на основе комплектных злектроприволов и специализированных микропроцессорных управляющих устройств

- в создании аппаратных и программных средств микропроцессорной систены координирующего управления двухканалышм упругим электромеханическим объектом, обеспечичающей высокую эффективность в согласовании координат локальных канале», демпфировании упругих колебаний и отработке параметрических возмущений.

Промышленное внедрение результатов работы. В 1990 году и Ивановском НИЭКМИ внедрена ме-методика расчета параметров и настройки микропроцессорной системы синхронизации электродвигателей.

В 1991 году в НПО "ИИИХИМЫАШ" внедрены рекомендации по проектированию элементов и систем взаимосвязанного электропривода поточных линий по производству синтетических пленочных материалов, а такяе пакет математических моделей базовых элементов систем регулирования скорости и натяжения материала технологических агрегатов.

С 1989 по 1994 год на технологических установках ВНИИСВ и НПЦ ПОВ г.Твери внедрены и находятся в эксплуатации микропроцессорные системы электропривода технологических установок по Формовании полимерных оптических волокон.

В 1995 году в ИГЭУ внедрен комплекс программных средств автоматизированного синтеза модальных регуляторов непрерывных и дискретных систем автоматического управления (САУ).

В 1995 году во ВНИПН "ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ" им.Ф.В.Якубовского г. Москвы внедрены рекомендации по построению силовой части многодвигательного электропривода опорно-посоротных устройств крупногабаритных изделий, а также методики оптимизации числа силовых каналов электромеханических систем и структурно-параметрического синтеза систем координирующего управления взаимосвязанными многодвигательныки электроприводами с упругими механическими передачами на базе модальных регуляторов.

Использование в учебном процессе Результаты работы послужили основой для учебно-методической разработки по курсу "Теория автоматического управления". а созданные программные средства используются в лабораторных практикумах и курсовом проектировании ИГЭУ по дисциплинам "Теория автоматического управления" и "Системы управления роботов и манипуляторов"-.

а ТаККи Ц ДИПЛиНПОМ Проектировании ПО СПеЦИаЛЬНООТЯМ 20.04.00 И

1 в. о'1. оо.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на Втором Всесоюзном межотраслевом научно техническим совещании. "Приводы - 90" (Ленинград: ЛМИ, 1 у90 г.); исеолизпих и Мсждународних НТК по электротехнологии 5 -V Ьенардоеовскио чтения (Иваново 1991 г.. 1992 г. и Суздаль 1994 г. ); На НТК "Сиииршинстьипаниа оборудования для производства химических )штеИ" (Чернигов. 1992 г. ) ; Всероссийской НПК "Высшая школа и конверсия" (Москва', 1993 г. ) ; Нарвой Международной конференции 1>о электротехнике и злектротехнологии (Суздаль. 1994 Г.): Первой Международной конференции по автоматизированному электроприводу (Суздаль. 1991, г.); 1 Международной конференции по автоматизированному электроприводу (С.-Петербург. 1991> г,).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 20 работ, в том числи У статей в центральных журналах, включая издание Академии наук М. 3 отчета о НИР. получены «авторское свидетельство и патент РФ.

Структура и обьем работы. Работа состоит из введения. Инги глав, ¡заключения, списка литературы из 106 наименований, 7 приложений и содержит 166 страниц, включая 55 рисунков и :) таблицы.

СОЛГГЖЛНИГ. РАВОТЫ

В о введении показана актуальность теми, ее научные новизна и ценность, практическая значимость, сформулированы цель и задачи диссертационной раЬоты.

глдил 1. анллил еистгкн согплсоплнного уш-лпшгния нялиткшягшшынн илкктг'омсиноллни

Показано, что наиболее характерными объектами использования взаимосвязанных злектроириьодов (ВЭП) являются технологические промышленные агрегаты по производству и обработке длинномерных материалов, а такае установки специального назначения типа опорно-поворотных устройств телескопов, антенн, шлюзовых затворов и т.п. Их особенностью япляютея взаимосвязи локальных каналов через транспортируемый материал или общую массу (технологические и механические связи), а также по каналам управления электроприводами (электрические'связи).

Установлено, что сложность построения САУ такими объектами заключается в необходимости обеспечения точной координации движений локальных электроприводов. то есть поддержания [заданных соотношений между их переменными состояния и условиях действия взаимных связей подсистем И влияния упругостей механических передач и обрабатываемого материала (упругих звеньев 1-го и 2-го рода).

Выявлены обшие требования к. многоканальным электромеханическим системам ОМС). Показано, что упругие свойства механической части накладывают ограничения на использование того быстродействия, которое обеспечивает современный электропривод (ОН).

При анализе характера взаимных связей локальных каналов за основу приняты системы согласованного управления эп технологических агрегатов, содержащие все виды связей. Определены соотношения, позволяющие производить оценку влияиия на динамику системы силовых связей через транспортируемый материал и управляющих связей через регуляторы натяжения.

Проведена классификация и анализ возмояпюстей существующих систем согласованного управления ВОН. Выявлено, что наиболее полно требованиям координации удовлетворяет двухуровневое управление. построенное на основе разделения во времени усредненного (общего) и относительных движений локальных каналов.

Определены направления исследований и способы регшения задач координирующего управления (КУ) слояпыми ЭМС.

ГЛАВА 2. СТРУКТУРНО—ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫМИ КАНАЛАМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Сравнение активно развивающихся в настоящее время методов детерминированного синтеза СЛУ показало, что модальное .управление (ЫУ). позволяет получить высокие качественные показатели переходных процессов при наиболее простой алгоритмизации расчета значений параметров регуляторов.

Выполненный анализ показал, что вычисление корней полиномов предаточной Функции является наиболее информативным способом определения управляемости динамического объекта, который дает не только ее качественную, но и о количественную оценки.

Разработана процедура параметрической оптимизации, позволяющая получить оптимальный вид характеристического полинома (расположение полюсов), который обеспечивает наиболее широкую ли71С-й -нуга зону следящего регулирования ЭП при ограниченных возмояност.чх

- в -

силовой части. Выбор оптимального варианта строится на основе анализа частотной передаточной функции от управляющего воздействия к току злектродвигателя и соответствующей ей АЧХ замкнутой системы при различных распределениях корней (Ньютона, Ваттервор-та. Весселя и т.д.) и значениях среднегеометрического, корня.

Предложена процедура расчета базовых значений параметров модальных регуляторов (ИР). поэьоляющая проводить синтез одно- И шюгопходоиых статических и астатических регуляторов, а таква асимптотических наблюдателей состояния при различных исходных Формах описании объекта (в координатах состояния или соотношениями входа-выхода).

Разработаны рекомендации. позволяющие оценить возможность применения ИР пониженного порядка, основанные На выборе необходимых значений коэффициентов желаемого характеристического полинома.

Получены выражения. позволяющие; определить рациональную размерность Вектора состояния локальных подсистем, основанные^ на оценке соотношения постоянных времени быстрой и медленной частей математической модели объекта и мелаемом Темпе переходных процессов синтезируемой системы.

Проведен сравнительный анализ различных вариантов построения систем ну локальным каналом алектропривода. выполненных на баии безынерционных регуляторов состояния, полиномиальных регуляторов "ьхода-выхода" и регуляторов состояния, дополненных наблюдателем состояния обьекта управления. Его результаты позволяют сделать обоснованный выоор рациональной структуры замкнутой системы на оснави предварительной информации о возмущающих воздействиях и координатах состояния, доступных прямому измерению.

1'ллил я. . .-.'(РЛВОТКЛ ОШЫЦКШЮИ МКТОЛИКИ СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ С.ИОТКМ С МОДАЛЬНЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ

Использован комплексный подход к проектированию динамических систем, состоящий в сочетании детерминированных методов структурной оптимизации и расчета базовых значений параметром регуляторов на первом зтапе с поисковыми методами уточенной параметрической оптимизации второго этана. Указанный этапы выполняется с применением, соответственно, линеаризованной и полной моделей объекта.

Разработан общий алгоритм автоматизированного расчета и настройки систем управления электромеханическими объектами на базе

МР. лриьюдошшя на рис Л, где этапы ручного и автоматизированного расчетов обозначении соответственно индексами Г и А. Он представляет соьой строгую последоваелыюсть операций, позволяющую максимально Фирмализопать процесс синтеза управляющего устройства.

Раорасотани программные средства, которые позволяют автоматизировать наиболее трудоемкие этапы синтеза управляемых динамических систем.

Параметрическая настройка синтезированного регулятора на реальном обыжте или ого уточненной модели, которая поволяет скорректировать значения коэффициентов в условиях действия Неучтенных при синтеце Факторов, строится по методу регулярного сканирования как решение задачи многокритериальной оптимизации с использованном обобщенного среднегеометрического критерия. Значения частных критериев, характеризующих быстродействие и точность замкнутой системы, нормируются с использопанием Функции желательности Харрингтона.

Базовые отметки на шкале желательности, соответствующие "хорошему" и "плохому" качеству системы по каждому частному критерию. могут устанавливаться либо на основе интуиции и опыта разработчика. либо как координаты граничных точек, области комромиссов Парето.

Рассмотрен пример использования методики синтеза, который показал, что предложенный системный подход позволяет реализовать не только наилучшее соотношение быстродействия и точности в система Э11. но и обеспечить максимально возмоянуы при данном подходе робастность в условиях вариаций внутренних параметров.

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Разработана нетодика определения оптимального количества локальных каналов многодвигательного электропривода при работе на общую нагрузку на основе обобщенного критерия технической эффективности. включающего частные критерии продолжительности безот-кааной работы и минимума массо-габаритных показателей.

На основе декомпозиционного подхода, в основу которого положено разделение момента инерции общей массы на части по числу локальных ЭП. получена возмолность синтеза МР многодвигательных систем при нестрогом соблюдении условия управляемости по вектору состояния (A.c. N1767592).

МР, Ж - общий и локальный модальный регуляторы; СИ, 11 силовые преобразователи и электродвигатели; ДИ, ДС, ДТ - датчики момента, скорости и тока; МВ - масштабирующие блоки.

Ряс.2.

Метолом вычислительного эксперимента произведена сравнительная опенка вариантов построения систем координирующего управления многоканальными ЭП по критериям чувствительности к. параметрическим и внешним возмущающим Факторам и сложности реализации.

В результате модельных экспериментов установлено, что для кног'одиигателышх упругих объектов. допускающих вариации параметров, наиболее перспективным является использование принципа двухуровневого КУ по ведущему каналу (рис.2-а) с разделением движений верхнего и нижнего уровней во времени. Оно строится на основе общего ЫР. задающего усредненное движение, в совокупности с локальными МГ, которые используются для задания относительного рассогласования координат сепаратных подсистем (Л.с.N1767692).

Наиболее высокие качественные показатели в условиях значительных вариаций параметров объектов управления могут быть достигнуты при использовании эталонной модели (ЭМ) в качестве ведущего канала (Патент РФ Н20076Э6).

На основе использования НР скорости и момента разработана система КУ переменной структуры для ЭП. связанных по схеме электромеханического торсиона и создающих, соответственно, двигательный и тормозной моменты. Она позволяет обеспечить гарантированный распор и высокое качество переходных процессов при наличии • зазоров в механических передачах в условиях изменения уровня рабочей скорости и направления вращения общей массы.

Разработаны рациональные структуры двухуровневых систем КУ технологически связанными ЭП с упругими звеньями 1-го к 2-го рода, позволяющие обеспечить высокое качество регулирования натяжения транспортируемого материала при автономности технологических зон, на основа координации движений локальных ЭП с использованием общих и локальных МР (рис.2-6).

На основе классификации многоканальных ЭЫС по силе и характеру связей локальных ЭП и влиянию упругих элементов 1-го и 2-го рода предложены наиболее рациональные принципы построения САУ (таблица). обеспечивающие низкую параметрическую чувствительность. эффективное демпфирование упругих колебаний средствами ЭП и высокое качество регулирования натявения материала в технологических зонах:

Рассмотрен пример выбора рациональной структуры САУ ЭП трехтонного технологического агрегата при сильном влиянии упругостей

Таблица

1 1 1 Харэ ктер | | перекрестных | | связей 1 каналов 1 ! Способы согласова ния рабочих машин

Регулированием натяжения ( Г ) транспортируемого материала Согласованием координат (1,0 .О ) локальных электроприводов* х

Ыалое влияние упвугостеи 1-го рода Влияние упругостей 1-го и 2-го рода Малое влияние упругостей 1-го рода влияние упругостей 1-го и 2-го рода

»Подчиненное регулиро-Слабые . ввание координат связи | (I,П.Ю локальных || каналов. Обратная связь по вектору состояния ЭП + обратная связь по Р в касдом канале Подчиненное регулирование координат (1,0,Г) локальных каналов + согласование по 0. Обратная связь по вектору состояния каждого локального электропривода + согласование по О 1 или по всем координатам электропривода.

Слабые (или 1 существенные. |стабилизирующие) силовые и силыые управляющие связи Подчиненное регулирование координат (1.О. Т) локальных каналов* автономизируЕщие связи (К) или дополнительное согласование по о. Обратная связь по вектору состояния ЭП + обратная связь по Г (в каждом канале)+ дополнительное согласование по координатам скеякых каналов.

[ Сильные 1 силовые сшгзи Обратная связь по вектору состояния ведущего ЭП + согласование ведомых ЭП по всем координатам + обратная связь по Г каждой зоны. ¡Подчиненное регулирование координат (I,О) [локальных ЭП + сог-[лосование по I. Обратная связь по вектору состояния ведущего ЭП + согласование ведомых по всем координатам

- ы -

1-го I! 2-го рода и иплиппых силльй локальных ЭП на общую динамику иььелннонниП систолы. Результаты вычислительного эксперимента показали. что реализованная в рампах модального управления двухуровневая система упрашилши позволяет демпфировать упругие колебания и исключать взаимное влиянии технологических зон. Это свидетельствует об эффективности предложенных принципов построения систем координирующего управления многоканальными электроприводами.

ГЛЛ1«А В. ПРАКТИЧЕСКАЯ Г|'ЛЛИЗИ||ИЯ И ПКСПЕРИКЕНТАЛЫШЕ ИГ.С.ПКЛОНАНИЧ МИКРОПРОЦЕССОРНОМ СИСТЕМЫ КООРДИНИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ

Разработан способ комбинированного Физического моделирования многомассовых ЭМС. основанный на замене упругих механических связей электрическими: Это позволяет имигиропать изменения коэффициентов жесткости и соотношений механических масс при отсутствии зазоров в кинематических передачах.

Изготовлен. экспериментальный стщд в основу которого положена Физическая модель упругой дпухмассовой системы, реализованная на базе комплектных электроприводов постоянного тока и микропроцессорных управлявших контроллеров.

Проведены экспериментальные исследования системы МУ Физической моделью ОМС. которые показали высокую эффективность разраоо-' тайных подходов в подавлении упругих колебаний с существенными частотами при вариациях параметров механической части.

Экспериментальные исследования двухуровневой системы КУ. реализованной на базе ЗМ. общего и лекального МР. показали практически полное соответствие динамических процессов в объекте управления и модели при значительном несоответствии их параметров.

Проведет! испытания автомата-настройцика ПР. в основу работы которого положен метод регулярного сканирования с использованием обобщенного критерия быстродействия и точности. Результаты экспериментов показали, что автомат позволяет значительно ускорить процесс настройки рЕ:гулятора в реальных условиях эксплуатации ЭП.

I) приложен иях приведены Фрагмент управляющей программы микропроцессорного контроллера, акты промышленного внедрения и результаты лабораторных испытаний цифровой системы координирующего управления экспериментального стенда.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАПОТМ

1. Анализ характерных объемов применения взаимосвязанных электроприводов позволил определить комплекс общих требований к

системам координирующего yllj'.'.llJIell»!;! UloJUiUMlI З^еКТриМеХаНИЧеСЫ-.МИ объектами, включающими взаимосвязанные локальпье капали.

2. Для оценки ВЛИЯНИЯ иО.ШМНПХ еИЛоПЦХ СВЛЗеП ЛоКаЛЫЫХ Каналов через транспортируемый материал и упраеияьиних селзеп через регуляторы натяжения на динамику объединенной системы Иред>к;л:е11ч ИСПОЛЬЗОВа 1Ь ПОДХОД, основании!) На анализе изменения запаса у„-■•■ ТОПЧИВОСТИ локальных KálllJIOU от ДеИСТВИЯ НЗаШИШХ сПНЗсИ.

3. Разработаны принципы структурно -ьараПиТрИЧсСКчЙ чПШМИЗа-ЦИИ локального канала аЛеК фОНрИВОДа На баб« BUCOpa раЦИсИаЛЫЫГО вида реГУЛЯ'1'Opa. ОПреДеЛеШЫ ОНГИМаЛЫКЛМ ра.Л ipe ДеЛеН ИЯ КирНеЯ характеристического ПиЛШК'Ма Замкнутой системы И размерности Пик тора СОСТОЯНИЯ ибЬеКТа управления, ПОЗВОЛЯЮЩИО обОСПеЧИТЬ НИЗКУЮ чувствительность к параметрическим н внешним возмущениям.

<1 . Разработан системны!! ПОДХОД К синтезу устройств управления электроприводами, ОеПиВашшй на сочетании детерминированных методов структурной оптимизации и расчета базовых параметров на первом этана с поисковыми методами уточеннпоп параметрической оптимизации второго этапа. Создано соответствующий программное обеспечение для автоматизированного синтеза регуляторов.

:i. Разработана Методика определения оптимального Количес тва силовых Каналов МНОГоДЬИГаТеЛЫЮГО ЭЛеКТриПриВоДа На uCIIOüg обобщенного критерии продолжительности безотказной работы и минимума Массогаоаритних показателен.

ü. Разработаны И ИССЛсДоВаНЫ раЦИОНаЛ ЫШй ЬарИаНТП ПоеТрОе-ния двухуровневых спс ivm координирующего управления взаимосвязанными электроприводам!! На OCHOBu КСЛИЧОСТЬеННОП оЦкНКИ степени взаимосвязи локальных каналов по Координатам состояния, а также учета ВЛИЯНИЯ упругих ЭЛеМеНТоЬ 1-го и 2-го рода. Они базируются на использовании общего и локальных модальных регуляторов, задающих, соответственно, основное (усредненное) движение объединенной системы и относительные .(согласующие) дпнжения сепаратных подсистем.

7. Разработана и исследована система координирующего управления переменней структуры на базе модальных регуляторов скорости .и момента для электроприводов. связанных по схеме алектромехапи-чоского торсиона и создающих, соотиитстпенно, двигательный и тормозной моменты, она обеспечивает гарантированный рас-пор и высокое качество переходных процессов при наличии ¡зазоров и механической

части и условиях изменения уровня рабочей скорости и направления крашения общей массы.

В. Разработан сгюсоо комбинированного Физического моделирования многомассопых электромеханических систем путем замены механических упругих элементов их электрическими аналогами, позволяющий имитировать изменения коэффициентов жесткости и соотношений масс при отсутствии зазоров в кинематических передачах.

9. Лабораторные испытания двухуровневой системы координирующего управления электроприводом, проведенные на комбинированной Физической модели, показали ее высокую эффективность в демпфировании упругих колебаний и согласовании движений локальных каналов при значительном несоответствии их реальных параметров расчетным значениям.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. тарарыкин C.B.. Тютиков B.D. Системное проектирование линейных регуляторов состояния.//Изв. акад. наук. Теория и системы управления. 199'j , IM.

2. Тарарыкин C.B. Тютиков-В.В. Обобщенная методика синтеза электромеханических систем с модальными регуляторами состояния // Изв. вузов. Электромеханика. 19 95. N5.

3. Тарарыкин C.B.. 'Гюгикоь D.D. Определение размерности" вектора состояния при синтезе управляемых динамических систем // Изв. вузов. Электромеханика, 1995. N1-2, с.69-74.

4. тарарыкин C.B.. Тютиков B.D. методы и средства построения многоканальных электромеханических eueren // Изв. акад. эл.-техн. наук. Электротехника. 1995. N5, с. 38-4 3.

5. Микропроцессорные синхронизирующие системы в машинах и агрегатах./ С.В.Тарарыкин. Е.В.Красилышкьянц, А.П.Бурков. В.В.Тютиков. С.В.Софронов// Теотильная промышленность. 1994. N4, с. 24-26.

G. тарарыкин C.B.. Тютиков В.В. Элементы структурной оптимизации следящих электромеханических систем с модальным управлением// Изв. вузов. Электромеханика. 1994. N1-2, с.25-32.

7. Тарарыкин C.B.. Тютиков В.В. Особенности применения теории модального управления при синтезе многодвигательных электромеханических систем.//Изв. вузов. Электромеханика, 1991, N12, с.27-33 .

8. Патент ГФ N 2007Ü36. МИ1 Способ управления многодвигательным электроприводом./Тарарыкин C.B.. Тютиков В.В. - Вюл. N3. 1994.

9. A.C. N 1767692 СССР. МКИ Способ управления многодвигательным электроприводом./Тарарыкин C.B.. Тшшсов В.В. - Бюл. 1«37. 1992.

10. Принципы построения координирующих систем управления многоканальными электроприводами : Отчет о НИР (заключительный)/ Иван, гос. онерг. унииер.: Руководитель С.В.Тарарыкин. Инв. II 0 2 9. 500 Ci 10 3U Иваново, 1995.—14 с.