LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Удосконалення пристроїв з програмним керуванням для рулонування матеріалів легкої промисловості

рулону; ДС1, ДС2 – датчики струмів двигунів; ДШ1, ДШ2 - датчики кутових швидкостей двигунів; UI1, UI2 – сигнали датчиків струмів; U*I1, U*I2 – сигнали завдання регуляторів струмів; U1, U2 – сигнали датчиків швидкості двигунів.

Електропривод моталки містить контур регулювання струму якоря. Питомий натяг матеріалу N визначається сигналом U*N пристрою ПЗМ, який виробляє сигнал завдання контуру струму якоря U*I1. На підставі його регулюється струм якоря I1 і відповідно момент двигуна М1=ceФн1I1. У залежності від технологічних вимог заданий питомий натяг може змінюватися за визначеним законом, у тому числі й залежному від поточного радіуса рулону.

В умовах слабких натягів, а також при намотуванні тонких плівок, коли прямий вимір натягу практично неможливий, перспективними є системи непрямого керування натягом, у яких не застосовується датчик дійсного натягу матеріалу.

Проведено синтез різних видів таких систем, в яких реалізується програмне керування вищерозглянутих режимів намотування.

Для програмного керування розроблено програматор (пристрій завдання моменту ПЗМ) та алгоритм його функціонування, що виробляє протягом усього процесу рулонування програму зміни моменту електродвигуна моталки М1 відповідно до закону намотування з урахуванням моментів збурень. Технічна новизна запропонованої системи підтверджена деклараційним патентом України.

Момент двигуна моталки відповідно до першого рівняння системи (9) може визначатися, як

(12)

і складається з корисного моменту натягу МF=Fr1 , динамічного моменту Мd та статичного моменту Мс1. При цьому динамічний момент Мd і статичний момент Мс1 виступають як моменти збурень, що збільшують похибку між заданим N* та дійсним N питомим натягом N=N*-N.

Заданий корисний момент натягу становить

. (13)

Динамічний момент збурення дорівнює

, (14)

де перша складова Md1 обумовлена створенням прискорення матеріалу в перехідних процесах, а друга Md2 – збільшенням радіуса рулону . Момент інерції J1 складається з незмінного моменту інерції електропривода J0 та змінного моменту інерції рулона Jr

, (15)

де питома густина матеріалу, кг/м3.

Статичний момент збурення визначається моментами: тертя в опорах, аеродинамічного опору матеріалу, деформації матеріалу на вході в рулон (на рулоні).

Запропоновано рівняння для визначення моменту тертя в опорах


, (16)


де з – коефіцієнт тертя в опорах вала моталки; d – діаметр опор вала моталки, м; G0 – вага вала моталки, кг; g = 9,8 м/с2; – кут намотування, рад; rn – кінцевий радіус рулону, м; a1=(0,25ч0,5) rn , b1=(0,2ч 0,6) rn – постійні моталки, м.

Запропоновано рівняння моменту аеродинамічного опору матеріалу при швидкісному намотуванні


, (17)

де п =1,22 кг/м3 – густина повітря; – критичний радіус, м;

– число Рейнольдса; Dmax – кінцевий діаметр рулону, м; =1,45*10-5 м2/скінематична в'язкість повітря; =18,2*10-6 Пасдинамічна в'язкість повітря; Rz – шорсткість матеріалу, м.

Визначено момент деформації матеріалу на рулоні

. (18)

Лінійна швидкість матеріалу на вершині рулону визначається сигналом датчика кутової швидкості ролика подачі U2

, (19)

де k2 – коефіцієнт передачі датчика швидкості.

Радіус рулону знаходиться за значенням лінійної швидкості матеріалу з виразу

. (20)

Таким чином, на основі рівнянь (12)-(20) програматор розраховує необхідний момент електродвигуна М*1 та відповідний сигнал керування контуру струму електропривода моталки


. (21)

Функціональна схема програматора складається з таких блоків (рис. 11): Ф1 – визначення лінійної швидкості матеріалу відповідно до (19); Ф2 – обчислення радіуса рулону по (20); Ф3 – розрахунку заданого моменту натягу по (13); Ф4 – обчислення динамічного моменту по (14) і (15); Ф5 – обчислення моменту тертя в опорах по (16); Ф6 – обчислення моменту аеродинамічного опору матеріалу по (17); Ф7 – визначення моменту деформації на рулоні по (18); Ф8 – визначення заданого натягу відповідно до режиму намотування (для деяких законів намотування потрібно значення радіуса рулону, тому цей сигнал показаний пунктирною лінією); Ф9 – визначення сигналу керування електропривода моталки по (21).

У процесі намотування матеріалу в рулон виникає похибка між заданим і дійсним натягом, що складається з похибки Nз (похибки за завданням) відпрацьовування сигналу завдання електропривода моталки U*I1 та похибки Nм (похибки за збуренням), обумовленої дією моменту збурення Мз=Мd+Мс1.

Для компенсації похибки за збуренням розроблена інваріантна система програмного керування натягом із використанням принципу керування за збуренням. Технічна новизна представленого рішення підтверджена деклараційним патентом України.





Ошибка: источник перекрестной ссылки не найден











Рис. 11. Функціональна схема програматора


Для підвищення точності керування натягом матеріалу без застосування датчика натягу розроблена система керування з еталонною моделлю об'єкта регулювання. Завдяки цьому реалізовано замкнутий контур регулювання натягу з відповідним регулятором, що забезпечує задану якість керування в статичному та динамічному режимах.

У четвертому розділі розроблено автоматизований стенд та комплекс вимірювальної апаратури для проведення експериментальних досліджень.

Розроблений автоматизований стенд включає наступні основні вузли: плівкопротяжний механізм, систему регулювання натягу при намотуванні, систему реєстрації зусилля натягу, систему вимірювання і реєстрації окружних та радіальних напружень, систему вимірювання кількості шарів та систему вимірювання довжини намотувального матеріалу.

Проведено експериментальні дослідження розроблених систем програмного керування натягом для розглянутих трьох режимів намотування: з постійним натягом, постійним намотувальним моментом та постійним залишковим окружним напруженням шарів рулону.

При дослідженнях використовувалася магнітна плівка, виготовлена на основі ПЕТФ плівки товщиною h=2510-6 м та шириною b=0,050810-5 м. Лінійна швидкість намотування V1=100,2 м/с, початковий радіус намотування був вибраний стандартним r10=0,05 м.

На рис.12-14 наведені експериментальні залежності, які характеризують заданий натяг матеріалу (криві 1), дійсний натяг матеріалу з урахуванням моментів збурень (криві 2), дійсний натяг матеріалу без урахування моментів збурень (криві 3) та дійсний натяг матеріалу при дослідженні системи з еталонною моделлю об'єкта (криві 4).


Рис. 12. Залежності зміни натягу матеріалу в режимі режимі постійного намотувального натягу


Рис. 13. Залежності зміни натягу матеріалу в режимі постійного намотувального