Содержание

Введение

1. Характеристика объекта

2. Характеристика проблем

3. Выбор системы прототипа

4. Постановка задачи

   1. Объект информатизации

   2. Ограничения

   3. Критерий

   4. База данных

   5. Классификатор характеристик

   6. Пакет программ для анализа

1. Типовые задачи

   1. Многовариантное типирование интеллекта с профориентацией

   2. Методы многокритериального выбора вариантов

Заключение

Введение

С повышением требований к точности изготовления изделий и их качеству при все более сложном процессе их обработки. Вместе с тем растет объем производства, что выдвигает требование повышения производительности машин за счет увеличения как их мощности, так и скорости обработки изделий. К ужесточению требований к электроприводу, на который возлагается задача осуществления сложных перемещений рабочих органов механизма. В процессе реализации этих перемещений возникает необходимость разгона, торможения, реверса электропривода, поддержания постоянства регулируемой величины (координаты), изменения ее по определенному закону и т. д.

Системы управления электроприводами могут быть подразделены на системы с разомкнутой и замкнутой цепью воздействий. В системе с разомкнутой цепью воздействий (разомкнутая система) отсутствует обратная связь, вследствие чего при возникновении отклонения выходной переменной от предписанного ей значения вызванного тем или иным возмущающим воздействием, сигнал управления на входе системы остается неизменным. Примером может служить двигатель, питающийся от преобразователя и приводящий в движение механизм, который включает в себя исполнительный орган и кинематическую связь. На преобразователь, двигатель и механизм действуют возмущения в виде изменений напряжения питающей сети, изменений момента нагрузки и т. п. Эти возмущения приводят к отклонению выходной координаты от предписанного ей значения, причем значение этого отклонения в статике и характер его в динамике при данном возмущении определяются параметрами преобразователя, двигателя и механизма.

В решении основной задачи для наладчиков лаборатории автоматизированного электропривода (ЛАЭП) находящейся в СибГИУ на кафедре АИЭМ где производится наладка и разработка электроприводов.

Было принято решение с целью уменьшения, а в идеальном случае — исключения ошибки приточном количественном определении параметров объекта позволяет значительно уменьшить время требуемое на наладку, повысить качество переходных процессов, тем самым преследует цель создание автоматизированной системы поддержки наладочных работ электропривода включающее при правильном выборе передаточных функций.

1 Характеристика объекта

Автоматизированный электропривод представляет собой комплекс электрических машин, аппаратов и систем управления, в котором электродвигатели конструктивно связаны с исполнительным механизмом.

«Всякая развитая совокупность машин состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия или рабочей машины».[1]

Электроприводом называется машинное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую и обеспечивающее электрическое управление, преобразованное в механическую энергию.

Электропривод состоит из двух частей: 1) силовой части, включающей электродвигатель, и устройство для передачи механической энергии рабочему органу; 2) системы управления, содержащей командные органы, устройства для формирования свойств электропривода и защитные средства.

Основная функция электропривода - приводить в движения рабочий механизм - сохраняется за ним и в настоящее время. Однако современный автоматизированный электропривод, обладающий системой автоматизированного управления, выполняет более широкие функции, обеспечивая рациональное ведение технологического процесса. При автоматическом управление достигается высокая производительность и улучшается качество выпускаемой продукции[2].

В настоящее время разработаны и используются промышленностью электроприводы постоянного тока, они получили достаточно широкое применение в различных отраслях хозяйственной деятельности. Основными потребителями регулируемых электроприводов постоянного тока средней и большой мощности являются металлургическая, горнорудная, бумагодельная, резиновая, машиностроительная промышленность и др. Являясь неотъемлемой частью практически большинства технологических агрегатов, во многих случаях они определяют эффективность технологического процесса, потребления электрической энергии и условия труда обслуживающего персонала.

2 Характеристика проблем

Наладка современного автоматизируемого электропривода требует глубокого знакомства с условиями работы производственного механизма. Высокая производительность и высокое качество выпускаемой продукции могут быть пучены лишь при надлежащем сочетании статических и динамических характеристик привода и рабочей машины. Кинематика и даже конструкция рабочей машины в значительной мере определяются типом применяемого привода. Одновременно имеет место и обратное влияние рабочей машины на привод. В зависимости от конструктивных особенностей исполнительного механизма привод претерпевает значительные изменения. В связи с этим налаживать электропривод надо совместно с условием характеристик рабочей машины.

Таким образом, наладка и регулировка современной высокопроизводительной рабочей машины может быть обеспечена только совместными усилиями наладчиков и технологов.

Наладка электропривода может вестись лишь на основе тщательно разработанного технического задания, в котором должны быть учтены все особенности производственного процесса и условия работы исполнительного механизма. В техническом задании должны найтись отражающие вопросы, касающиеся характера статического момента, необходимых пределов регулирований скорости, плавности регулирования, требуемого комплекса механических характеристик, условий пуска и торможения, числа включений в час и др.

В основном наладка предопределяется требованиями, касающимися условий регулирования скорости,— диапазоном, плавностью, длительностью работы на пониженных скоростях и т. п. В настоящее время в промышленности внедряется ряд систем регулируемых приводов переменного тока. Однако большинство этих систем может использоваться лишь в том случае, если длительность работы на пониженных скоростях в общем балансе времени невелика. При необходимости иметь широкий диапазон изменения скорости и возможность длительной работы на пониженной скорости, как правило, пока еще приходится прибегать к приводам постоянного тока.

При этом, особое внимание должно быть уделено возможности получения всего комплекса механических характеристик, необходимых для осуществления заданных режимов работы исполнительного механизма. Если привод предназначен для работы в динамическом режиме с частыми пусками и остановками, то предварительно также должны быть сопоставлены условия протекания переходных процессов при различных системах привода.

Как правило, приводы, в которых автоматически регулируется какой-либо параметр, снабжаются одной из систем непрерывного управления.

Работа электрифицированного агрегата часто сопровождается изменением скорости движения его органов, что вызывается рядом причин для наладки и регулировки: колебаниями механической нагрузки вследствие изменения режима работы, включением и выключением пусковых и тормозных сопротивлений электродвигателя, непостоянством напряжения питающей сети. Особенно большие изменения скорости имеются при пуске и торможения электропривода. Поскольку эти режимы не рабочие, то за их счет удлиняется цикл работы и, следовательно, снижается производительность рабочего агрегата. Совершенно необходимо уметь определять длительность этих переходных процессов и принимать меры к их сокращению.

Практическое значение переходных режимов нагрузочных диаграмм электроприводов: как правило, электропривод того или иного исполнения, механизма не работает длительно с неизменной скоростью, а тем более с неизменной нагрузкой. В большинстве случаев режим работы электродвигателя является переменным — непрерывно изменяется нагрузка, периодически осуществляются пуски и остановки, а иногда в соответствии с требованиями технологии, регулировка скорости.

Работа электропривода характеризуется нагрузочными диаграммами, которые представляют собой зависимости вращающего момента двигателя, мощности, тока, скорости, пройденного пути от времени:

М, Р, I, n, α = f(t).

Построение нагрузочных диаграмм необходимо, прежде всего, для наладки двигателя. Как будет показано ниже, учитывать необходимую мощность двигателя по величине статической нагрузки не представляется возможным[1].

Весьма существенное значение имеет работа маховых масс и динамические свойства тиристорного электропривода. В динамике тиристорного преобразователя характеризуется двумя его основными особенностями как элемент системы управления:

1) поскольку в системе импульсно - фазового управления аналоговый входной сигнал дискретно преобразуется в сдвиг управляющихся импульсов, преобразователь управляется не непрерывно а дискретно;

2) преобразователь представляет собой полу управляемое устройство тиристор открывается только тогда, когда ток через него станет равным нулю.

Таким образом, тиристорный преобразователь проявляет себя как существенно нелинейное звено, полоса пропускания которого ограниченна и характер переходного процесса в котором зависит от значения и знака входного сигнала, а также от момента подачи этого сигнала внутри периода напряжения питания[3]. Нелинейность преобразователя может являться причиной ряда специфических явлений таких, как появления низкочастотных биений при воздействии на преобразователь сигналов с частотой, большей частоты питания, возможность возникновения субгармонических колебании в замкнутых системах при попытках реализовать высокое быстродействие, появление постоянной составляющей электродвижущий силы при воздействии гармонического сигнала высокой частоты и.т.п. Все эти явления нежелательны и в правильно построенной системе тиристорного электропривода должны быть исключены. Поэтому всегда приходится предварительно задаваться мощностью двигателя, производить расчеты переходных процессов, строить нагрузочные диаграммы и лишь на основе последних производить проверку правильности работы двигателя.

Отдельные отрезки нагрузочных диаграмм представляют кривые переходных процессов. Под последними понимают процессы перехода электропривода от одного установившегося состояния к другому, т. е. режимы перехода от покоя к вращению или обратно, от одной скорости к другой, от прямого направления вращения к обратному, от одной нагрузки исполнительного механизма к иной и.т.п. Переходные режимы играют огромную роль в работе электропривода и механизма, и часто их характер предопределяет производственность механизма и качество выпускаемой продукции.

При анализе нагрузочные диаграммы могут быть представлены либо аналитически, либо графически.

Иногда к электроприводу предъявляются особо повышенные требования в отношении точности выполнения операций; может быть необходимым осуществление движения по определенному закону в зависимости от времени или перемещения рабочего органа, точной остановки механизма в заданном месте. Очевидно, что наладка привода в этих случаях может вестись только на основе анализа переходных режимов.

Для электроприводов, работающих большую часть времени в переходных режимах, существенное значение может иметь расход энергии, идущей на ускорение и торможение маховых масс. Очевидно этот непроизводительный расход энергии должен быть сведен к минимуму. Анализ переходных режимов позволяет выявить предельно допустимое с точки зрения нагрева число включений двигателя в час[1].

Из изложенного становится очевидным огромное практическое значение изучения переходных процессов и нагрузочных диаграмм. Анализ их дает возможность детально выявить поведения электропривода, произвести правильный его выбор и расчет, установить оптимальное сочетание механических (рабочих и тормозных) характеристик выявить параметры работы двигателей.

В результате исследования переходных процессов часто выявляется необходимость видоизменения предварительно принятой схемы автоматического управления приводом, а иногда даже пересмотра параметров электрических машин. Вопросы переходных процессов и нагрузочных диаграмм являются основой теории электропривода.

Анализ работы электроприводов с автоматическим регулированием исследование динамики работы привода, снабженного автоматическим регулятором, представляет достаточно сложную задач для наладчика, как с точки зрения физики происходящих явлений, так и особенно в отношении математического анализа.

Все основные требования сводятся к разработке комплексной информационной системы для обработки информации, при этом под обработкой понимается процесс решения вычислительных задач, адекватно отражающих функциональные задачи управления. Именно комплексная обработка информации позволяет повысить эффективность наладочных устройств которое должно информировать состояние работы электроприводов с целью экономии времени наладчика. Тем что наладчик может устранить все возможные недостатки с меньшими временными затратами связанные с поиском и выявлением проблем.

В настоящее время для наладки электропривода нет программных продуктов осуществляющие возможность детально выявить поведения электропривода и выявить параметры работы двигателей.

3 Выбор системы прототипа

Начиная с 1970-х гг., было разработано множество прикладных пакетов моделирования, автоматизирующих прежде всего этап представления математической модели для компьютера. Среди них лидирующее положение для исследования динамических систем занимают пакеты MATLAB и Simulink фирмы Math Work.

Первая версия пакета MATLAB была разработана уже более 20 лет тому назад. Развитие и совершенствование этого пакета происходило одновременно с развитием средств вычислительной техники. Название пакета MATLAB происходит от словосочетания Matrix Laboratory, он ориентирован в первую очередь на обработку массивов данных (матриц и векторов). Именно поэтому, несмотря на достаточно высокую скорость смены поколений вычислительной техники, MATLAB успевал впитывать все наиболее ценное от каждого из этих поколений.

В результате к настоящему времени MATLAB представляет собой богатейшую библиотеку функций, единственной проблемой работы с которыми заключается в умении быстро отыскать те из них, которые нужны для решения поставленной задачи.