LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Енергетика → Автоматическое управление электродной системой электрогидроимпульсной установки с асинхронным электроприводом

УДК. 681.51 В.С. Блинцов, д-р техн. наук, С.С. Козырев Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова Украина Николаев
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ С АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Розроблено систему автоматичного керування електродною системою електрогідроімпульсної установки з асинхронним електроприводом. Проведено аналіз динаміки, визначено параметри, які впливають на характер поведінки системи. Дані рекомендації щодо вибору параметрів системи керування, які забезпечують необхідну якість перехідних процесів. Разработана система автоматического управления электродной системой электрогидроимпульсной установки с асинхронным электроприводом. Проведен анализ динамики, определены параметры, влияющие на характер поведения системы. Даны рекомендации по выбору параметров системы управления, обеспечивающих требуемое качество переходных процессов. The automatic cont
ol of elect
o-hyd
o pulse installation with asynch
onous elect
ic d
ive was developed. The analysis of dynamics of developed system was done. The conditions of system’s
ehavio
change we
e defined. The
ecommendations of dete
mination of pa
amete
s which p
ovide
equi
ed quality of t
ansients we
e given. Введение. Объектом управления является электродная система электрогидроимпульсной установки (ЭГУ), осуществляющей комплексное электроимпульсное воздействие на объект обработки посредством высоковольтного разряда в жидкости [1]. Дальнейшее расширение области применения ЭГУ сдерживается отсутствием эффективных систем управления рабочим органом, обеспечивающих необходимые режимы обработки при изменяющихся технологических параметрах и внешних условиях. Целью работы является синтез и исследование системы автоматического управления (САУ) ЭГУ, анализ переходных процессов с целью определения параметров, влияющих на характер поведения и качественные показатели динамики системы. Определение условий устойчивости САУ. Выбор параметров системы регулирования, обеспечивающих устойчивость и требуемое качество переходных процессов. Решение поставленной задачи потребовало системного исследования ЭГУ как объекта регулирования. Электроимпульсная установка является электрогидроимпульсным преобразователем энергии, осуществляющим дискретное преобразование посредством импульсного разряда в жидкости с параметрами разрядного контура (U–напряжение заряда накопителя, L–индуктивность разрядного контура, C-емкость батареи конденсаторов, l-длина разрядного промежутка), соответствующими конкретному типу ЭГУ и являющимися координатами входного вектора [1]. Структурная схема объекта управления представлена на рис.1. Выходными координатами являются i() импульсная функция тока и р() - импульсная функция давления. Процесс преобразования энергии в объекте происходит дискретно, через промежутки времени Т, определяемые моментом nT включения коммутатора 1[nT], А – оператор канала разряда. © Блинцов В.С., Козырев С.С., 2006
Y(nT, ) in() in-1()…
X(t) U(t)
...
C(t) L(t) l(t)
nT...2T T 0
1[nT]
A
pn() pn-1()…
0... nT
Рис. 1. Структурная схема объекта управления К задачам САУ ЭГУ относится управление электродной системой с целью стабилизации режима разряда при обработке объектов сложной формы, изменяющейся в процессе работы за счет разрушения формовочных смесей. Усложняет задачу синтеза САУ ЭГУ вероятностный характер разряда, обусловленный случайными факторами, действующими на стадии формирования канала разряда в жидкости [1]. Анализ моделей объекта управления, экспериментальное исследование его выходных координат, оценка их статистической эффективности показали, что регулирование режима обработки удобно вести по разрядному току im, который обладает достаточной информативностью и легко измеряется. Каналом управляющего воздействия является длина межэлектродного промежутка l, целенаправленно изменять которую, можно управляя исполнительным механизмом электродной системы. В качестве исполнительного механизма САУ, перемещающего источник электроимпульсных воздействий (электрод ЭГУ), используется асинхронный электропривод. Блок-схема САУ ЭГУ представлена на рис. 2.
88
Х Z

О
Y
U
ИМ
Р
Yзад
Уравнения записаны в отклонениях, в относительных единицах в координатах, неподвижных относительно системы координат 0xyz. Для исследования динамики САУ, описанной обыкновенными дифференциальными уравнениями с правой частью, задаваемой релейной функцией, (7), построена модель, в которой выходная переменная представлена множеством дискретных отображений Пуанкаре [2] вида: xn+1 = f(xn, ), (10) где n - счетчик отображений, f - оператор отображений, - параметр регулятора. Применение способа анализа динамики САУ в виде изображений Пуанкаре позволило исключить ошибку, которая может возникнуть из-за конечной постоянной времени привода и запаздывания управляющего воздействия. Проведенный анализ всех возможных типов асимптотического поведения САУ позволил определить интервалы значений параметров (периода следования импульсов, скорости асинхронного электропривода электродной системы, зоны нечувствительности релейного элемента и др.), при которых качество переходных процессов САУ удовлетворительное и обеспечивается наибольшая точность регулирования. Таким образом, результаты исследования зависимости устойчивости работы САУ ЭГУ, являющейся нелинейной дискретно-непрерывной системой, от ее параметров, позволили создать оптимальную САУ электродной системой для ЭГУ с различными параметрами, расширить область применения и повысить эффективность работы ЭГУ. Список использованной литературы 1. Гулый Г.А. Научные основы разрядноимпульсных технологий – К.: Наук. думка, 1990. - 208 с. 2. Паркер Т.С.,ЧжуаЛ.О. Введение в теорию хаотических систем // ТИИЭР.–1987.–№ 8.–Т.75.– С. 6-40. Получено 06.07.06
Рис.2. Блок-схема САУ ЭГУ При составлении передаточной функции объекта управления О используем уравнение регрессионной модели, полученной на стадии предварительного изучения объекта и описывающей объект в рабочей зоне области определения: (1) W (p) = im / l = k0. Исполнительным механизмом САУ ЭГУ является асинхронный электродвигатель, уравнение динамики которого выглядит следующим образом: (2) TД d/dt + = k1U, где - угловая скорость вала двигателя, U - подаваемое напряжение, k1 - коэффициент скорости двигателя, TД - постоянная времени двигателя. В качестве выходной информационной координаты, с целью повышения эффективности регулирования, предложено использование линейной комбинации координат выходного вектора, что позволяет минимизировать дисперсию: (3) [n] = im[n]+kUпр[n]/im[n]. Система управления имеет релейное звено с зоной нечувствительности с передаточной характеристикой () : ±1, при
опт+ или
опт (k0l) = ()=
О
0, при опт + ,
(4)
где опт оптимальное для режима обработки значение [n], соответствующее значению lопт = lзад . Так как объектом регулирования является электрогидроимпульсный преобразователь энергии, осуществляющий дискретное преобразование энергии посредством импульсного разряда в жидкости и на выходе снимается дискретная величина [n]i, то система автоматического управления является дискретной с квантованием сигнала по времени. Поэтому целесообразно ввести новый аргумент n = ent(t/Tи), (5) где Ти продолжительность импульса. Тогда дискретная величина [n]i может быть выражена следующим образом: (6) [n]i, = (nTи). Система дифференциальных уравнений, описывающая собственное движение в окрестности точки оптимального режима, в этом случае принимает вид: TД d / dt + = k1U (k0l(nTи)), (7) dl / dt = k2 + l((n 1)Tи), (k0l(nTи)) = ((nTи)) = 1, при (nTи)
опт (k0l(nTи)) = ((nTи)) = 1, при (nTи)
опт+ (k0l(nTи)) = ((nTи)) = 0, при (nTи)опт+
Блинцов Владимир Степанович, д.т.н., директор ИАЭ НУК, 54025, г. Николаев, пр-т. Героев Сталинграда, 9, тел.(0512)477095, e-mail:v
lintsov@ etf.usmtu.edu.ua
Козырев Сергей Сергееевич, аспирант, Национальный университет кораблестроения, 54042, г.Николаев, ул. Авангардная, 53/22, тел. (0512) 22-23-00
89