Диссертация (1173099), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Длясогласования рабочего органа с грунтом надо прикладывать к нему возбуждающуюсилу с частотой, учитывающей поправки, компенсирующие влияние нагрузки:fн = f0 + ∆f .Графики на рисунке 2.7 отображают изменение значений рассогласованиярабочего органа при изменениях частоты возбуждения и волнового сопротивлениягрунта. Из графиков видно, что значения величин рассогласования изменяются от0,968 до 0,998, уменьшаясь на больших частотах, т.е. вибровозбудитель на большихчастотах становится чувствительнее к изменению характеристик грунта [40].На графиках (рисунок 2.8) даны зависимости величины рассогласования отволнового сопротивления грунта при различных режимах работ (частотах).550,9950,99Рассогласование (%)0,9850,98Волновое0,975 сопротивление0,97(МПа с/м)0,9652,50,964,53,55,50,9556,50,954,254,755,255,756,256,757,257,758,258,75Частота (кГц)Рисунок 2.7 – График зависимости рассогласования рыхлящего зуба от частотывибровозбуждения0,9950,99Рассогласование (%)0,9850,980,9750,970,965Частота (кГц)0,964,255,257,258,256,250,9552,533,544,555,56Волновое сопротивление (МПа с/м)6,57Рисунок 2.8 – График зависимости рассогласования рыхлящего зуба от волновогосопротивления грунта56Анализ графиков на рисунке 2.8 дает возможность сделать заключение, чтопри увеличении волнового сопротивления грунта безразмерная величина,фиксирующая степень рассогласования рабочего органа, уменьшается; ростсопротивления грунта делает более благоприятным проникновение в него энергиивозбудителя.
Это свидетельствует о том, что применение высокочастотныхрезонансных вибровозбудителей наиболее эффективно на прочных грунтах(рисунок 2.9). При этом резонансная частота рыхлящего органа с присоединеннымгрунтом, в зависимости от его волнового сопротивления, растет сначалаинтенсивно, а затем переходит в плавное изменение.8Резонансная частота (кГц)7654321002,533,544,555,5Волновое сопротивление (МПа с/м)66,57Рисунок 2.9 - График зависимости резонансной частоты системы нагруженногорабочего органа от волнового сопротивления грунтаЗависимости на рисунках 2.7 - 2.9 показывают, что существуют условия,увеличивающиеэффективностьфункционированияопределяемые величиной волнового сопротивления грунта [39].виброрыхлителя,572.5 Взаимодействие физических параметров рыхлителя с рабочим органомрыхлительной машиныРассмотрениерабочегоорганарыхлителякакобъектауправленияподразумевает полный синтез его структуры, т.е.
функциональной схемывзаимодействия физических параметров рыхлителя с магнитострикционнымрабочим органом, которая позволяет выделить управляемую и управляющуюсистему автоматического управления для эффективной работы высокочастотногорабочего органа. Данный подход приводит в свою очередь к упрощениюмодельного представления самого процесса рыхления, который исключаетнеобходимость детального описания всех возмущений, которые действуют наобъект и механизм взаимодействия рыхлителя, и сил сопротивления прочных имерзлых грунтов.Рыхлитель как объект управления является частью функциональнойструктуры процесса рыхления (рисунок 2.10).
Уравнение взаимосвязи усилияперемещения рыхлительной машины массой m за счет тягового усилияземлеройно-транспортной машины FT и противодействующего усилиясопротивления FC:dVm = FT − FC ,dtгде V - скорость перемещения рыхлительной машины; = − .На магнитострикционный рабочий орган (МС) рыхлительной машины (ЗТМ)подаетсяотисполнительногомеханизмамагнитостриктора(ИММС)регулируемый по частоте сигнал (мощность вибрирования N), частота которогоизменяется в зависимости от изменения усилия рыхления в соответствии состатической характеристикой магнитостриктора (рисунок 2.11). Автоматическийоптимизатор (АО), изменяя частоту f , возвращает ее к резонансному значению,обеспечивая тем самым при максимальной эффективности процесса разработкигрунта минимальный расход мощности на рыхление.58Рисунок 2.10 - Функциональная схема процесса рыхления:ЗТМ – рыхлительная машина; МС – магнитостриктор; ИМ МС – исполнительныймеханизм магнитостриктора; АО – автоматический оптимизаторПри разработке прочных грунтов внешние воздействия на процесс рыхлениянарушают режим согласования (резонанса) рабочего органа.
Возвратить систему врежим резонанса можно с помощью ее ручной настройки по частоте или спомощью автоматической системы, обеспечивающих резонансный режим работырыхлителя.Ручнаяилипрограммнаянастройкисистемымагнитострикторанеэффективны при случайных изменениях свойств грунта. Самонастраивающаясясистема экстремального регулирования не нуждается в детальной информации осостоянии рабочего органа рыхлителя, а при изменении условий разработки грунтаавтоматически обеспечивает режим рыхления с минимальным расходом мощности(рисунок 2.11).Выбор метода поиска экстремума осуществляется с учетом спецификитехнологическогопроцессаобъектаавтоматизации.Дляавтоматизацииоптимального управления виброрыхлением грунта наибольшей эффективностьюотличаются системы, основанные на шаговом поиске и на способе запоминанияэкстремума.59Рисунок 2.11 - Характеристика изменения потребляемой мощностимагнитострикционного рабочего органа от изменения частотыВ отличие от автоматических систем классического типа системыэкстремального регулирования учитывают случайные изменения значенийуправляемой величины, не стремясь их стабилизировать, поддерживая ихэкстремальные значения с помощью алгоритмических операций автоматическогопоиска [39, 40, 42, 61].60Выводы к главе 21.Мощностьизлучаемойвгрунтзвуковойволныпринимаетмаксимальное значение при равенстве значений сопротивлений вибросистемырабочегоорганаимассыразрабатываемогогрунта.Неравенствоэтихсопротивлений приводит к тому, что часть энергии упругой волны, отражаясь,возвращается к излучателю, а другая часть поглощается средой, что приводит кизменению исходной частоты колебаний рабочего органа и выводу его изрезонансного режима.2.При соблюдении постоянных параметров резонансных колебанийпоказатели излучаемой волны в грунт остаются равными своему максимальномузначению, при условии неравенства сопротивлений рыхлящего органа и массынагрузки.3.Прочные грунты при действии на них высокочастотных колебанийобладают всеми свойствами квазихрупкого тела.
Процессы, происходящие всистеме «грунт-излучатель» можно охарактеризовать волновыми уравнениями.4.Получены математические зависимости рассогласования рабочегооргана от параметров грунта.5.Нагружение вибровозбудителя грунтом увеличивает значение егорезонансной частоты.6.Степень рассогласования рабочего органа составляет от 0,2 % до 5,0 %для среду с волновым сопротивлением 2,5 - 7,0 МПа с/м (при частотах в диапазоне4,0 - 9,0 кГц).613. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ3.1.
Особенности разработки системы автоматической оптимизацииПроблема оптимизации, т. е. организации процессов в управляемых объектахнаилучшим образом, является одной из самых важных проблем современнойтеории и практики управления.Задача оптимизации обычно состоит в отыскании и поддержанииуправляющих воздействий на таком уровне, при котором обеспечиваетсяэкстремум некоторого критерия оптимальности функционирования объекта.Оптимизацияуправленияотдельнымиагрегатами(илистадиямитехнологического процесса) может быть реализована системами автоматическойоптимизации (САО), осуществляющими в процессе работы с помощьюэкстремальных регуляторов поиск оптимальных управляющих воздействий.Реализация в САО алгоритмов поиска оптимальных управляющих воздействийявляется отличительной особенностью таких систем; из нее вытекает и одно из ихглавных преимуществ — необходимость минимальной априорной информации обобъекте оптимизации.
Количество такой информации для успешного внедренияСАО значительно меньше, чем необходимо для оптимизации режима агрегата (илипроцесса) на основе его математического описания.Минимальное количество априорной информации, необходимой дляоптимизации агрегатов, компенсируется поисковым характером работы САО.Анализ опубликованных материалов и имеющийся опыт внедрения САО впромышленных условиях позволяют отметить ряд обстоятельств, которыеобъясняют трудности внедрения подобных систем.Первое обстоятельство связано со значительной инерционностью многихпромышленныхобъектовоптимизации,постоянныевремениичистоезапаздывание которых составляют величины порядка десятков минут и более. Приоптимизации инерционных объектов реакция последних на поисковые воздействия62запаздывает, что приводит к затягиванию процесса поиска оптимума; длительностьпоиска может достигать 20—30 постоянных времени объекта, что обычнонеприемлемо.
Если же на объект воздействуют интенсивные возмущения — аименно в таких случаях наиболее целесообразно использование САО, в процессепоиска устанавливается режим, когда оптимизатор непрерывно «движется» коптимальному состоянию объекта, но никак не успевает его «настигнуть». Приэтом потеря на поиск возрастает настолько, что применение САО становитсянецелесообразным. Отсюда непосредственно вытекает проблема построениябыстродействующих САО. Другое обстоятельство, вызывающее ненадежнуюработу многих САО на промышленных объектах, состоит в особых требованиях кустойчивости систем оптимизации, связанных с поисковым характером их работы[1].Нормальный поиск в САО, помимо интенсивного дрейфа экстремальнойхарактеристики, могут нарушить высокочастотные помехи и ложные реверсыисполнительногомеханизма,вызываемыеинерционностьюичистымвпериодическимипоисковымизапаздыванием объекта.ИнерционностьобъектаСАОсвоздействиями может совершенно исказить процесс поиска оптимума.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
