автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка системы автоматического регулирования угловой скорости электропривода подачи металлрежущего станка

На правах рукописи

| ■ - - '

V МУРЛИНА Владислава Анатольевна

' "' -

РАЗРАБОТКА СИСГе^Ы АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСБ* ЕШЕКТРОПРИВОДА ПОДАЧИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая кх управление и регулирование

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар-1595

Работа выполнена в Кубанском государственно,! технологическом университете.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент ДОБРОЕАБА Ю.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор КУЦЕНКО А.Н., кандидат технических наук, доцент КИЧКАРЬ Ю.Е.

Ведущее предприятие - Совместное российско-германское

предприятие "Седин-Шисс" (г-Краснодар).

Защита диссертации состоится " 23 " января 1995 г. в 14-00 час. на заседании диссертационного совета К 063.40.06 Кубанского государственного технологического университета (Краснодар, ул.Красная, 135, ауд. 80).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета - 350072, Краснодар, ул.Московская, 2.

Автореферат разослан " 22 " декабря 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета , Ом

К 063.40.05, к.т.н., доцент ^ " В.И. Лойко

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время уровень автоматизации машиностроительного производства предполагает широкое внедрение станков с ЧПУ. Новые концепции в области конструирования металлообрабатывающего оборудования неизбежно приводят к ужесточению требований, предъявляемых к электроприводам (ЭП) станков, в частности - к электроприводам подачи (ЭПП). Требования к ЗПП определяются, главным образом, технологией обработки, конструктивными особенностями станка, режущим инструментом и функциональными возможностями системы ЧПУ. Основные технологические требования выражаются в обеспечении: необходимых технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента; максимальной производительности; высоких точности и чистоты обработки; повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии.

Серийно выпускаемые ЭПП металлорежущих станков (МС) обладают такими статическими и динамическими характеристиками, которые уже не позволяют обеспечивать дальнейшее повышение эффективности металлообработки. Поэтому разработка САР угловой скорости ЭПП МС, удовлетворяющей представленным выше требованиям, является актуальной.

Цель» работы является улучшение характеристик САР угловей скорости ЭПП МС для повышения производительности, точности и чистоты обработки деталей.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач.

1. Разработать и исследовать математическую .модель силовой части ЭПП МС.

2. Разработать методику настройки и исследовать САР угловой скорости ЗШГМС.

3. Разработать и исследовать САР угловой скорости ЭПП МС о улучшенными характеристиками.

4. Экспериментально проверить полученные закономерности и работоспособность САР угловой скорости ЭПП МС с улучшенными характеристиками.

Уетоды к средства выполнения исследований. Для решения

поставленных в диссертационной работе задач используются общепринятые методы теорий автоматизированного электропривода, автоматического управления, дифференциальных уравнений, методы численного решения систем нелинейных дифференциальных уравнений. В основу экспериментальных исследований в работе положены методика исследования 8ПП МС с имитацией процесса резания и методика определения параметров его силовой части.

В соответствии с поставленной целью- в диссертации получены ногиэ научнш результаты.

1. Эталонные передаточные функции, которым соответствуют максимально плоские амплитудно-частотные характеристики (АЧХ).

2. Математическая модель силовой части ЗПП МС.

- 3. Условия улучшения динамических характеристик силовой части ЗПП МС.

4. Усовершенствованная методика настройки типовых САР угловой скорости ЗПП МС как с идеальным, так и с упругим валоп-роводачи.

5. САР угловой скорости ЗПП МС как с идеальным, так и с упругим залопроводами и улучшенными характеристиками.

Практическая ценность работы определяется тем, что использование полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет улучшить характеристики типовых и разрабатываемых САР угловой скорости ЭПП МС и, как следствие, качество металлообработки.

Результаты диссертационной работы: методика синтеза САР угловой скорости ЭПП МС как с идеальна,!, так и с упругим ва-лопроводами и улучшенными характеристиками; методика настройки типовых САР угловой скорости ЭПП МС как с идеальным, так и с упругим валопроводами; методика исследования САР угловой скорости ЭПП МС с имитацией процесса резания; методика определения параметров силовой части ЭПП МС, приняты к использованию при наладке ЭПП МС на ДАООТ Краснодарский завод "Нефтемгш".

На обе САР угловой скорости ЭПП МО получены положительные репения о выдаче патентов.

Стенд для экспериментального исследования САР угловой скорости ЭПП станка, внедренный в лаборатории ЗП кафедры электроснабжения промышленных предприятий Кубанского государс-

твенного технологического университета (КуОГТУ), использован при Еыполнении хоздоговорной темы N 2.41.02.12-94.

На основе методик формирования переходных и амплитудно-частотных характеристик сотовой части ЭП Добробабой Ю.П., Мурлиным А.Г., Мурлиной В.А. поставлены четыре лабораторные работы: N 05.4 "Исследование переходных процессов электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения при ступенчатых внешних воздействиях"; N 05.5 "Исследование амплитудно-частотных характеристик электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения"; N 05.6 "Исследование переходных процессов электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и упругим валопроводом при ступенчатых внешгих воздействиях"; N 05.7 "Исследование амплитудно-частотных характеристик электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и упругим валопроводом" по предмету "Электропривод" для студентов всех форм обучения специальности 10.04, которые внедрены в учебный процесс на кафедре электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.

К защггге представляются следуюдао основные положения.

1. Эталонные передаточные функции, которым соответствуют максимально плоские АЧХ.

2. Математическая модель силовой части ЗПП МС.

3. Условия улучшения динамических характеристик силовой части ЭПП МС.

4. Усовершенствованная методика настройки типовых САР угловой скорости ЭПП МС как с идеальным, так и с упругим валол-роводачи.

5. САР угловой скорости ЭПП МС как с идеальным, так и с упругим валопроводгми и улучшенными характеристиками.

Апробация рзботн. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (1994-1995 гг.); на научно-практической конференции "Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани", состоявшейся 18-20 апреля 1995 года на кафэдре электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.

Публикации. По результатам выполненных исследований опуб-

линовано 14 печатных работ и получено 2 положительных решения по заявкам на выдачу патентов на изобретение.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 144 страницах, включая 28 рисунков, 14 таблиц. Список литературы содержит 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определена цель исследований, представлена научная новизна полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору отечественной и зарубежной литературы, постановке задач исследований. Приведены кинематическая и расчетная схемы силовой части ЭПП МС. Показано, что достичь повышения производительности, точности и чистоты обработки деталей возможно за счет улучшения характеристик САР угловой скорости ЭПП МС.

В ЭПП МС внешние воздействия изменяются ступенчато и циклически, поэтому необходимо формировать как переходные, так и амплитудно-частотные характеристики ЭП. В настоящее время для синтеза систем используются эталонные передаточные функции:

Ш2(р)=(2'1Тц2р2+Тцр+1)~1; (1)

Уз(р)=(2"3Гц3р3+2~1Т^2р2+Тцр+1)~1; . (2)

У4 (Р) - (2-6Гд4р4+2~3Тдр3+2~1Тц2р2+Т(ф+1)-1; (3)

(Р)=(2~10Ти5р5+2~6Тд4р4+2~3Т|х3р3+2~1Тд2р2+Тдр+1Г1; (4) Иб(Р)=(2~151>6рб+ 2~10Т|г5 р5+2_6Тд4р4+

+2-3Тц3р3+2"1Тц.2р2+Тцр+1)"1, (5)

где Тд - некомпенсированная постоянная времени.

Передаточным функциям (1), (2) соответствуют максимально плоские АЧХ. 'Для систем четвертого, пятого и шестого порядков предлагается использовать в качестве эталонных следующие передаточные функции

- 5 -

и4»(р)=[ 2~3Тц,4р4+ (2-/2) 2"2Тц3р3+

+2"1Тц2р2+ТДО+1]'1; (6)

(р)=С (Б^-11)2"6Тц5р5+(и^-2)2"£Гц4р4+

+(/5-1)2"3ТЦ3Р3+2"1ТЦ2Р2+ТЦР+13'1; . (7) (р)=Е2"9Тц6р6+2~6Гц5р5+2"4Тц4р4+

+3-2"4Тц3р3+2-1Тц2р2+-Т№+13-1, (8)

которым соответствуют максимально плоские АЧХ.

Представлен анализ принципов построения ЭПП МС. который показывает, что улучшение их характеристик достижимо средствами пассивной компенсации.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с разработкой и исследованием математической модели силовой части ЭПП

мс.

Математическая модель силовой части редукторного ЭПП МС (с упругим валопроводом) представляется в виде

<11,

II = сеШ1 + 1?я-1я + Ья-

Л

с1о>1

См-1Я = Мс1 + Ь1«1 + Му + Л1*

Л

С1ф1

= «1 ;

<Л

С1»2

Му = Мс2 + Ьг<«)2 + ¿2"

<И

С11Р2.

= 0)2 ;

Л

(9)

Му = «Су[(Ф1 - Ф2) + ТД(Ь>1 - «»2)3» 1

где приняты следующие обозначения: и - напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя; Ия - сопротивление якорной цепи электродвигателя; Ья - индуктивность якорной цепи электродвигателя; 1Я - ток якорной цепи электродвигателя; 31, Лг -

моменты инерции соответственно электродвигателя и механизма; «1. Ы2 - угловые скорости соответственно электродвигателя и механизма; <?!, Ф2 - уголы поворота соответственно электродвигателя и механизма; Му, МС1, Мс2 - моменты ЭП соответственно упругий, сопротивления электродвигателя и сопротивления механизма; су - базовое значение жесткости валопровода; се, см -коэффициенты электродвигателя; Ьл. Ъг - коэффициенты вязкого трения на валах соответственно электродвигателя и механизма; Тд - постоянная времени, учитывающая влияние вязкого треник внутри валопровода; « - коэффициент, учитывающий вариацию кесткости валопровода.

Силовая часть безредукторного ЭПП МС (с идеальным валоп-розодом) описывается уравнениями, которые получаются из систе-ш уравнений (9) при следующих допущениях: су = » и Тд =0.

Обоснованы рекомендации по формированию динамических характеристик силовой части ЭПП МС как с идеальным, так и с упругим валопроводом. Обычно замкнутые САР угловой скорости ЭП по каналу управления настраивают на эталонную передаточную функцию путем варьирования параметров регуляторов. Предлагается формировать переходные и амплитудно-частотные характеристики разомкнутых ЭП за счет рационального выбора их параметров.

Бри выборе параметров силовой части ЭП с идеальным валопроводом в соответствии с выражениями:

СеСмТц 1 СеСмТр.2 >> Пя --; 1-я ----} (Ю)

3 2 3 >

ее передаточная функция по каналу "напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя, - угловая скорость ЗП" принимает эталонный вид (1). Здесь J - момент инерции ЭП.

При выборе параметров силовой части ЗП с упругим валопроводом в соответствии с выражениями:

2 Се^Тц 1 СеСмТм.2 >

Яя ----- 1Я ------> (и)

3 Зг 12 32 I

1 8 Зг I 3\ = —Зг ; су -------I

2 3 Тр.2 ' ^

ее передаточная функция по каналу "напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя, - угловая скорость механизма" принимает эталонный вид (3).

При выборе параметров силовой части ЭП с упругим валопро-водом в соответствии с выражениями:

г

Г свсм1ц 3-2/2 СеСмТя2 л

«я - (2 - /2)--; Ья ----; |

2^1 г } (12)

№ г з 2 I

¿1 ---¿2 : су = 2»/2----|

2 Тц2 >

ее передаточная функция по каналу "напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя, - угловая скорость механизма" принимает эталонный вид (6).

Путем цифрового моделирования проведены исследования влияния вариации жесткости валопровода на динамические характеристики силовой части ЭПП МС. Анализ полученных результатов показывает, что за базовое значение жесткости валопровода целесообразно принять ее минимальное значение.

В третьей глапэ решаются вопросы, связанные с разработкой методики настройки типовых САР угловой скорости ЭПП МС кап с идеальным, так и с упругим валопроводами, основанной на варьировании параметров как системы управления, так и силовой части ЭП.

Двукратноинтегрирующая САР угловой скорости ЭПП МС с идеальным валопроводом при выборе параметров его силовой части и регулятора тока в соответствии с выражениями:

1Я

Орт = 2--; Хт = Ту. ;

л

> (13) \

- 8 -

La i 1 CeCMTfA 4 Ra — ; кот = кот»'|1----1 I

Тц v 2 LaJ > J

имеет передаточную функцию контура тока по каналу "задающее напряжение контура тока - ток якорной цепи электродвигателя" эталонного вида (1). Здесь срт - динамический, коэффициент регулятора тока; tpT - постоянная времени регулятора тока; ктп -коэффициент тирисхорного преобразователя; кот - коэффициент обратной связи по току; кот* = иОГр / 1кыакс- уточненное значение коэффициента обратной связи по току; U0rp - напряжение ограничения; 1ЯМакс - максимальное значение тока якорной цепи электродвигателя.

При выборе параметров регулятора скорости ЗПП МС с идеальным валопроводом в соответствии с выражениями:

1 кот»^ ^

врс ----I tpc = 4Тц } (14)

2 косСмТц '

контур скорости по каналу "задающее напряжение контура скорости - угловая скорость ЗП" имеет передаточную функцию:

w(P) 1

----(4Тц4р4 + БТц-Зр3 + 8Тд2р2 + 4Тщ> + I)"1. (15)

U3C(P) кос

где Вро - динамический коэффициент регулятора скорости; трс -постоянная времени регулятора скорости; кос - коэффициент обратной связи по угловой скорости электропривода; изс - задающее напряжение контура скорости; ь> - угловая скорость электропривода. .

Таким образом, использование предложенной методики коррекции обеспечивает улучшение характеристик типовой двукратно-интегрирующей САР угловой скорости ЭПП МС, которое выражается: в двукратном увеличении быстродействия контуров тока и скорости; в двукратном уменьшении динамической ошибки регулирования угловой скорости Ш; в компенсации влияния обратной связи по

- 9 -

ЭДС электродвигателя на динамику контура тока.

Двукратноинтегрируодая САР угловой скорости ЭПП МС с подчиненным контуром упругого момента при выборе параметров его силовой части и регулятора упругого момента в соответствии с выражениями:

8 Св ^

Орму *---; Трму = Тц ;

3 ктпкому*суТд

8 СеСм ! 1 Су ч 1 СеСм г 1 Су

ря -----11 — *----Тц2| ; Ья -----II-----Тц2|;

3 СуТц ^ 8 Лг > 3 су ^ 8 Лг 1

>(16)

1 { 1 Су , 3 Су ^

Н = —суТн-2-|1-----Тц2| ; кому = кому»'И-----Тц2|

8 V 8 Зг > х 8 32 "

имеет передаточную функцию контура упругого момента по каналу "задающее напряжение контура упругого момента - упругий момент" эталонного вида (6). Здесь ЗрмУ - динамический коэффициент регулятора упругого момента; трму - постоянная времени регулятора упругого момента; кому - коэффициент обратноГ: связи по упругому моменту; кОМу* = иОГр / Мумакс - уточненное значение коэффициента обратной связи по упругому моменту; Мумакс -максимальное значение упругого момента.

Бри выборе параметров регулятора скорости ЭПП Ж с упругим валопроводом в соответствии с выражениями:

1 к0му*Л2 N

Врс ----: Хре - 4Тц > (17)

2 косТц. >

контур скорости по каналу "задающее напряжение контура скорости - угловая скорость механизма" имеет передаточную функцию:

«2(Р) 1 Д

- ---Т(г6р6 + Тц5р5 + 4Тц4р4 +

изс(р) кос ч8 .

+ ST(X3P3 + 8Тц2р2 + 4Тдр + 1 i . (18)

>

Типовые CAP угловой скорости ЭПП МС, настроенные по предлагаемой методике, как с идеальным, так и с упругим валоп-роводами обладают равнозначными характеристиками.

В результате цифрового моделирования силовой части ЭПП МС и проведенных регрессионного и корреляционного анализов показано, что за базовое значение жесткости валопрсвода ЭПП МС целесообразно принять ее минимальное значение.

В четвертой главе разработаны САР угловой скорости ЗИП МС как с идеальным, так и с упругим газопроводами и улучиенными' характеристиками.

На рис.1 представлена структурная схема САР углозой скорости ЭПП МС с идеальным валопроводом и улучшенными характеристика,«-!, где приняты обозначения: U3C*. U3T - задаете напряжения контуров соответственно скорости после апериодического звена, тока; иИрс, UliPT - итегральные составляющие выходных напряжений регуляторов соответственно скорости и тока; ирс -выходное напряжение регулятора скорости; иУПр - напряжение управления (выходное напряжение регулятора тока); и* - условная угловая скорость ЭП;' Мс - момент сопротивления ЗП; Тс, Т7 -постоянные времени гибких обратных связей соответственно по угловой скорости ЗП и току; кт - коэффициент обратной связи по току на вход регулятора скорости.

При выборе параметров регулятора тока и блоков корректирующих обратных связей в соответствии с выражениями:

1я ( 1 сесмТц2л л Врт = 2--:- ; кот = кот*'II ---:—I; } (19)

ктпког.Ти v 2 >' I

( 1 RHT|i-> / 1 СеСмТц2ч-1 |

Тт - Tu-II----I'll----1 ; tPT = Тц I

v 2 La > K 2 LHJ > J

контур тока по каналу "задающее напряжение контура тока - ток якорной цепи электродвигателя" имеет передаточную функцию эталонного вида (1).

При выборе параметров регулятора скорости и блоков кор-

- 12 - .

ректирующих обратных связей в соответствии с выражениями:

32 кот*^ 1 ч

Зрс ----*— : tpC « —Тц. ; |

5 иоссмтд 5 |

} (20) 75 коссмтц i

кт----: Тс = Тц I

32 5 >

контур скорости по каналу "задающее напряжение контура скорости - угловая скорость ЭД" имеет передаточную функцию эталонного вида (3).

При выборе параметров регулятора скорости и блоков корректирующих обратных связей в соответствии с выражениями:

г г

4(5+3/2) кот*л 3-/2 \

Врс ----; Трс ---Тц. ; |

7 коссмтц 7 |

г > (21)

5/2+1 коссмтр. i

кт ----•. Тс = Тц |

4 л '

контур скорости по каналу "задающее напряжение контура скорости - угловая скорость ЭП" имеет передаточную функцию эталонного вида (6).

Таким образом, САР угловой скорости ЭПП МС с идеальным газопроводом и улучшенными характеристиками имеет следующие преимущества по сравнению с типовой двукратноинтегрирующей САР угловой скорости ЭП: в два раза увеличивается быстродействие контура тока; в восемь раз увеличивается быстродействие контура скорости; в восемь раз уменьиается динамическая ошибка угловой скорости ЭП; компенсировано влияние обратной связи по ЭДС электродвигателя на динамку контура тока.

На рис.2 представлена структурная схема САР угловой скорости ЭПП МС с упругим валопрозодом и улучшенными характеристиками, где по сравнению с рис.1 приняты следующие обозначения: ТМУ - постоянная времени гибкой обратной связи по упруго-

ыуукцфшш скема илг унобоя скорости здестропригода подачи «втаморекугрго схаха о упругим вагопроводом а улучаенкиьг,! характерисвдюми

РОае.(Р) р

1

Трс

иас

.(р!

—^ЦамуСр)

щ

о«-!

о«-

иРс(р5Г

№исцу(р)

Триу

г& ______

Цирку(р)

\

Ввиу

I;

1ц

Р1Я(Р)

кт1'гвму["

ксиуТиу

1я(р)

(р!

_Р"}(р) ■>1

ксг^рс

ри1.(р)

Р М}«(р)

1

р

1

тсс

рМу.(р)

косТс

Р'Му. (р)

1

Трс

кос

иг.(р)

Рис.2

р"2»(р)

»1-

Тг

иг(р)

Му(р)|Нс(Р)

рМу(|э) асу

Мр)

му моменту; кТ1 - коэффициент обратной связи по току на вход регулятора упругого момента; кТ2 - коэффициент обратной связи по току на вход регулятора скорости; кС1 - коэффициент обратной связи по угловой скорости электродвигателя на вход регулятора упругого момента; ксг - коэффициент обратной связи по угловой скорости электродвигателя на вход регулятора скорости; кму - коэффициент обратной связи по упругому моменту на вход регулятора скорости.

При выборе параметров регулятора упругого момента и блоков корректирующих обратных связей в соответствии с выражениями:

Срму = 64--; Трыу = Тд ;

ктпкому»СмСуТд3

1 к0Му»смсуТм,2 ( , кт1 -----ц-----.

8 ¡1 ^ .8 Ья ^

1 г 1 Су(Л1+Л2) кС1 = —кому»суТд-|2---:--Тд2 -

2 1- 32

1 СеСя т

-----Тц2|;

32

г 1 Су(Лз.+Л2) т

ТМу = Тц-11-----Тц2|х

8 ЛаЛ2

г 1 су 1 СУ(Л1+Л2) Су м-1

х|1-----Тд2 -------Тд4| ;

1 2 Л2 64 ЛаЛ2 Л2 -1

(22)

г 1 Су 1 СУ(Л1+Л2) Су т

кому = кому*" 11-----Тд2 +------Тд4|

1 2 Л2 64 Л1Л2 Л2 >

контур упругого момента по каналу "задающее напряжение контура упругого момента - упругий момент" имеет передаточную функцию эталонного вида (3).

При выборе параметров регулятора скорости и блоков корректирующих обратных связей в соответствии с выражениями: 128 kOMy*J2 1 75 koccMTu3 %

Зрс ----; "Ере = —Ту. ; кТ2 ----;

5 косТц 20 255 JiJ2

315 су г 1 cy(Ji+J2) i

кс2 ---кос—Тц2-|1-----тц2! ;

128 J2 L 168 JiJ2 J

1275 костд г 1 cy(Ji+J2) i

кму -----ii-----t(i2|

128 J2 L 34 JiJ2 J

— Тц2 +

3 Cy(J1+J2) Су т

------Tu4|

4096 J1J2 Jz J

(23)

г 63 Су

Тс = Тц-|1 - "

1 512 Зг

контур скорости механизма по каналу "задающее напряжение контура скорости механизма - угловая скорость механизма" 'имеет передаточную функцию эталонного вида (5).

При Еыборе параметров регулятора упругого момента и блоков корректирующих обратных связей в соответствии с выражениями:

г 1 л Срму = 8(3+2/2)--; грму = Тц

ктпкомуСмСуТц3 Г г

2-/2 кому^СуТц2 ( 2-/2 Ря ^

кт1 -----|1-----Тц| ;

4' 31 ^ 4 Ья '

1 г 3-2/2 cy(ji+j2) kcl = —кому*СуТц-11------

2 l 4 . jij2

Тц2 -

г

3-2/2 сесм п

-----Тд2|;

4 J

г

г 2-/2 СуС^+Лг) л

тму =Тц-|1-----Тц2|х

4 З^Зц -1

г 1 су 3-2/2 СУ(Л1+^) Су л

х|1-----Тя2 +------Тц4|

1 2 Зг 8 ЛаЗг Зг *

-1

1 Су

кому - кому 11-----Тц2 + --

«■ 2 Зг 8

3-2/2 Су(Л1+Лг) Су . т

.Ы2 Зг. * ' контур упругого момента по каналу "задающее напряжение контура упругого момента - упругий момент" имеет передаточную функцию эталонного вида (6).

При выборе параметров регулятора скорости и блоков корректирующих обратных свяэей в соответствии с выражениями:

32(22-15/2) кому^г

Врс

кТ2

17

косТд

г 6-/2

*Срс ---Тц

. 34

26-7/2 косСмСуТц3

128

Су

Г

50-21/2 су г

кс2 ---кос---Тд2-)1 -

64 32 1

14-5/2 СУ(Л1+Л2)

292

•1У

Л1Л2

17(10+1/2) косТц

137-481/2 Су(Ла+Л2)

64

_Ц -^2 1

•ТрЛ

(25)

1666

З1З2

г г

I

Тс = Тц-|1 "

г

9-2/2 су 2-/2 су(Л1+Лг) Су

•Тц2 +

Су т I

—Тц4| I

I

64 32

256 3±32 32 -1 >

контур скорости механизма по каналу "задающее напряжение контура скорости - угловая скорость механизма" имеет передаточную функцию эталонного вида (8).

Так как в САР угловой скорости ЭБП МС с упругим валопро-водом компенсировано влияние упругой механической связи, то ее характеристики такие же, как САР угловой скорости ЭПП МС с идеальным валопроводом.

Анализ результатов цифрового моделирования САР угловой скорости ЭПП МС с упругим валопроводом и улучшенными характеристиками показывает, что за базовое значение жесткости валол-ровода целесообразно принять ее минимальное значение.

В пятой глазе изложены результаты экспериментальных исследований разработанных САР-угловой скорости ЭПП МС на стенде, имитирующим реальные нагрузки ЭПП.

Параметрический синтез САР угловой скорости ЭПП МС требует определения параметров его силовой части. Предложена методика определения параметров силовой части ЭПП МС по кривым его разгона о>1=Г СЬ) и

Экспериментально установлена адекватность математических моделей объекта},1 исследований. Подтверждено, что характеристики САР угловой скорости ЭПП МС соответствуют расчетным.

Основныэ результата теоретических и экспериментальных исследований САР угловой скорости ЭПП МС заключаются в следующем:

1. Определены эталонные передаточные функции, которым соответствуют максимально плоские АЧХ. Рекомендуется настраивать ЗПП МС на эталонные передаточные функции для улучшения их динамических характеристик.

2. Разработана математическая модель силовой части ЭПП МС. На основе моделирования силовой части ЭПП МС определены условия, по которым рассчитываются параметр», обеспечивающие эталонный переходный процесс в системе.

3. Найдены условия выбора варьируемых параметров силовой

части и системы управления типовых САР угловой скорости ЗПП как с идеальным, так и с упругим валопроводами, при которых системы имеют наилучшие характеристики. Кроые того, у системы с упругим валопроводом снижена чувствительность к вариациям жесткости механической передачи.

4. Разработаны САР угловой скорости ЗПП как с идеальным, так и с упругим водопроводами, у которых предельно возможное быстродействие контуров регулирования и минимальная динамическая ошибка регулирования угловой скорости механизма. Кроме того, несмотря на вариацию жесткости механической передачи, система с упругим валопроводом имеет стабильные характеристики.

5. Основные теоретические положения работы подтверждены экспериментом на стенде, имитирующем реальные нагрузки, действующие на ЭПП МС. Для экспериментального определения параметров силовой части ЭПП разработана методика, основанная на методе площадей. Экспериментальные исследования разработанных САР угловой скорости ЭПП МС показывают, что системы обладают улучшенными характеристиками по сравнению с типовыми.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Лабораторный стенд электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения / Ю.П.Добробаба, С.В.Нестеров, А.Г.Мурлин, В.А.Мурлина, А.Д.Попов, В.В.Шелехов, В.С.Стукоког // Информ. листок N 185-93, Краснодар, 1993.

2. Добробаба Ю.П., Мурлин А.Г., Мурлина В.А. Оценка влияния параметров электропривода на его динамику при упругости валопровода. СИФ ИНФОРМЭЛЕКТРО, библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы". 1993, N 46-эт 93.

3. Добробаба Ю.П.. Мурлина В.А. Математическая модель силовой части электропривода подачи металлорежущего станка. СИФ ИНФОРМЭЛЕКТРО. библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы". 1994, N 1-эт 94.

4. Добробаба Ю.П., Мурлина В.А. Синтез полиинвариантной САР угловой скорости электропривода подачи металлорежущего станка. СИФ КН5ОРЮЛЕКТР0, библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы", 1994, N 3-ЭТ 94.

5. Добробаба Ю.П., Мартыненко А.В., Мурлина В.А. Синтез полиинвариантной САР угловой скорости электродвигателя подачи

- 19 .металлорежущего станка. а© ИНФОРМЭЛЕКТРО. библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы", 1994, М 35-эт 94.

6. Мурлгна В.А. Анализ влияния вариаций'значений момента инерции механизма и жесткости валопровода на динамику полиинвариантной САР угловой скорости электродвигателя подачи металлорежущего станка. СИ5 ИНФОРМЭЛЕКТРО, библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы". 1994. N 36-эт 94.

7. Добробаба Ю.П., Лактионова Т.А., Мурлина В.А. Синтез полиинвариантной САР угловой скорости электропривода подачи металлорежущего станка с идеальным валопроводом. СИФ ИНФОРМЭЛЕКТРО. библиогр. указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы", 1994, N 37-эт 04.

8. Мурлина В.А. Исследование установившегося режима параметрических колебаний, обусловленных наличием кинематических погрешностей механических передач, в полиинвариантной САР угловой скорости электродвигателя подачи металлорежущего станка. СИФ ИНФОРМЭЛЕКТРО, библиогр.- указ. ВИНИТИ "Деп. научн. работы", 1994, N 38-эт 94.

9. Стенд для исследования полиинвариантных САР угловых скоростей электропривода с двигателем постоянного тока / Ю.П.Добробаба, Т.А.Лактионова, А.Г.Мурлин. 8.А.Мурлина, Г.А.Кошкин // Информ. листок N 212-94. Краснодар, 1994. -

10. Добробаба Ю.П., МурлинА.Г., Мурлина В.А. Полиинвариантная система автоматического регулирования углоесй скорости электропривода. Известия вузов "Пищевая технология", N 1-2, 1994. - С. 68-70.

11. Добробаба Ю.П., Лактионова Т.Д., Мурлина 3,А. Анализ амплитудно-частотных характеристик двухмасссвой электромеханической систем бег учета влияния электромагнитной постоянной времени электропривода. Изв. вузов. "Пищ: технол.", N 3-4. 1994, - С. 82-84.

12. Добробаба Ю.П.. Мурлина В. А., КсекинГ.А., Маковешотй И.О., Макушки В.В., Федоренко Л.И. Формирование АЧХ дзухмассо-вой электромеханической системы. Тез. докл. научн.-прачт. конф. Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани. Краснодар. 1995, - С. 22.

13. Добробаба Ю.П.. Мурлина В.А., Худякоз А.Н., П:шчук

A.В., Чумак А.Ю. Оптимальная диаграмма движения электропривода, обеспечивающего перемещение исполнительного органа механизма. Тез. докл. научн.-практ. конф. Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани. Краснодар, 1995, - С. 24. * '

14. Мурлина В.А. Полиинвариантная САР угловой скорости электропривода подачи металлорежущего станка. Тез. докл. научн.-практ. конф. Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани. Краснодар, 1995, -С. 25.

15. Добробаба Ю.П., Нестеров C.B., Мурлин А.Г., Мурлина

B.А., Акулов И.В. Электропривод постоянного тока с переменными параметрами механической части. Положительное ревение по заявке на патент на изобретение N 92008122/07 от 25.11.92 г.

16. Добробаба Ю.П.. Нестеров C.B., Мурлин А.Г., Мурлина В.А., Акулов И.В. Электропривод постоянного тока с ограниченной чувствительностью к вариациям параметров. Положительное решение по заявке на патент на изобретение N 92008145/07 от 25.11.92 г.