Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 20

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

Подсистемы каждого уровня содержат информационные средства ИС и идентификаторы ИД, формирующие необходимую информацию для процесса управления на каждом уровне и в системе управления в целом. В общем случае системы управления каждого уровня представляют собой адаптивные системы, осуществляющие адаптацию через модули адаптивного управления МАУ в соответствии с эталонными моделями процес- 87 сов управления в электромагнитной, электромеханической системах управления ЭМ ЭСУ, ЭМ ЭМСУ и в системе управления технологическим объектом в целом ЭМ СУТО. Функции адаптации используются в режимах наладки каждой из подсистем и рабочего функционирования в соответствии с изменением параметров и воздействий.

Эталонные модели могут содержать математические описания объекта или системы и обобщенные показатели нормированных динамических характеристик, в соответствии с которыми выполняется автоматическая настройка подсистем и системы управления в целом на оптимальные режимы. Взаимосвязанные электромагнитные подсистемы. Управление взаимосвязанными электромагнитными переменными имеет место при управлении электродвигателями постоянного и переменного токов, так как необходимо осуществить независимое управление электромагнитным моментом и потоком.

Значительно более разнообразными могут быть варианты взаимосвязей в том случае, когда много электродвигателей и управляемых полупроводниковых преобразователей составляют единую сложную систему электропривода технологического комплекса. Применяются системы с параллельным и последовательным включениями управляемых преобразователей и электродвигателей.

Параллельное и последовательное включение управляемых преобразователей применяется для увеличения мощности и реализации двухканального управления. Во втором случае используется включение мощного преобразователя с ограниченным быстродействием совместно с маломощным быстродействующим преобразователем. Широко распространены системы электроприводов с групповыми источниками питания, например системы для много- двигательных электроприводов переменного (рис. 1.23) и постоянного (схема, аналогичная показанной на рис. 1.23, но с другим обозначением двигателей) токов.

В качестве источника питания используется неуправляемый выпрямитель с фильтром. Электроприводы переменного тока управляются от автономных инверторов напряжения, постоянного тока— широтно-импульсных преобразователей. Рекуперация энергии в таких системах происходит с двигателя на двигатель. В случае необходимости рекуперации энергии в сеть применяются инверторы (дополнительно к неуправляемому выпрямителю) или реверсивные выпрямители вместе с фильтрокомпенсирующими устройствами. При групповом управлении несколькими электродвигателями постоянного тока от общего управляемого преобразователя, кроме одновременного управления скоростью всех электродвигателей путем изменения напряжения якорных цепей, возникает необходимость также и в управлении скоростью отдельных электродвигателей. В этом случае применяют управление электродвигателями по цепям якоря и возбуждения.

По цепи якоря осуществля- Рис. 1.23 ется групповое управление, по цепи возбуждения — автономное. Одновременное управление электродвигателями по двум цепям происходит в замкнутых системах управления, Существующая взаимосвязь электромагнитных цепей через общую сеть питания не рассматривается при описании различных их видов. Влияние этой взаимосвязи на динамику системы электропривода, как правило, оказывается слабым для промышленных систем, но может оказаться весьма существенным для систем, питание которых осуществляется от автономных источников энергии. Взаимосвязанные механические подсистемы.

Агрегаты и комплексы, предназначенные для обработки и перемещений ленточных материалов, роботы, манипуляторы, металлообрабатывающие станки, прессы и другие объекты имеют взаимосвязанные многомассовые механические подсистемы, управление которыми осуществляется многодвигательными электроприводами.

Если исходить из предположения, что взаимосвязь механической и электромагнитной подсистем слаба (по существу, это предположение связано с оценкой влияния обратных связей по ЭДС двигателей на динамику сепаратных систем управления), то механическая подсистема может рассматриваться независимо от электромагнитной подсистемы. Если в многомассовой упругой механической подсистеме, управление которой осуществляется многодвигательными электро- 89 ат ат эп дч, ачг ' т Хр,44,; 1~./= 1,1г' зм ~, с„д,д,.

бг ал; Т =0,5~'„ /=! П = 0,5,'»„ (1.6) гм г! 90 приводами, в явном виде отсутствуют звенья с распределенными параметрами, то механическая подсистема может быть представлена в виде многих элементов с сосредоточенными массами, соединенных между собой безмассовыми упругими связями.

Под действием нескольких входных переменных ВМП совершает основное движение и колебательные движения относительно основного. Колебания ВМП всегда являются затухающими из-за влияния восстанавливающих сил системы, поэтому математическое описание ВМП следует выполнять с учетом этих сил.

Однако делать это можно только для простых случаев или после упрощения исходной модели системы, поскольку полная математическая модель ВМП может оказаться сложной и обращение с нею в задачах анализа и синтеза взаимосвязанных систем управления становится невозможным. Поэтому целесообразно вначале составить детализированное математическое описание ВМП без учета демпфирующих сил, упростить его так, чтобы с достаточной точностью отразить динамические свойства системы в заданных полосах частот сепаратных подсистем, а затем в упрощенных моделях учесть силы демпфирования. К механическим системам с сосредоточенными параметрами могут быть приведены и системы с распределенными параметрами.

При исследовании ВМП возникают задачи: определения структуры механической модели ВМП, обеспечивающей при т входных и г выходных переменных оптимальное решение задачи управления ВЭМС; анализа и синтеза ВМП, в соответствии с которыми на стадии проектирования находят такие сочетания инерционно-жесткостных и демпфирующих параметров, которые обеспечивали бы малую интенсивность колебаний механизма в заданных полосах частот сепаратных подсистем управления. Рассмотрим наиболее общий вариант ВМП, при котором отдельные элементы системы имеют несколько степеней свободы. Такая подсистема имеется у манипуляторов, экскаваторов, козловых кранов. Дифференциальные уравнения, характеризующие свободные колебания такой ВМП, могут быть получены из уравнений Лагранжа: Раскрытие уравнения (1.6) относительно Т и П приводит к системе линейных однородных дифференциальных уравнений второго, порядка: (1.7) М4(г) + С9 = О, где у — й-вектор обобщенных координат; М, С вЂ” симметричные квадратные /г х 1! матрицы соответственно коэффициентов инерции и коэффициентов жесткостей (ц„= р,;, с„= сл).

По полученным таким образом дифференциальным уравнениям целесообразно составить структуру механической модели, которую в дальнейшем удобно использовать для анализа и синтеза ВМП. Подставляя частные решения в уравнение (!.7), получим лм470 + С470 = О где 470 — к-вектор относительных амплитуд свободных колебаний; Х = юу2. Переписав это уравнение в виде (1.8) (М 'С вЂ” Лт)д = О, где 1 — единичная матрица, можем определить вектор в~ как собственный вектор матрицы М-' С, а Х вЂ” как ее собственное значение.

Для многих вариантов механизмов, имеющих одну степень свободы, уравнение (1.8) может быть записано в более простом виде: (1.9) (С вЂ” )1)470 = О, где сц /рц сц /рц ". сц /рц с;, с;~ ". с;~ сп /д22 с22 /ц22 " см /!г22 сп с22 " см С=М 'С= см /!гм сы /ры "' см /цм с~1 с~г "' сц Собственные значения ),ц Х,, ..., Х„матрицы 6 определяют собственные частоты колебаний механической подсистемы ю„, = = ф,, ш,г =,/Хт, ..., ох,~ — — Я . Решение уравнения (1.9) для каждого из найденных Х„дает собственные векторы матрицы 6, имеющие важное значение при исследовании динамики ВМП. Соотношение относительных амплитуд колебаний элементов механической системы в теоретической механике иллюстрируется графически в виде формы колебаний.

Однако они не дают однозначного ответа о преимущественной принадлежности интересуемой частоты колебаний к тому или иному элементу ВМП. Такую ин- 91 формацию можно получить, если совместно с формой колебаний рассматривать для каждой са„„распределение относительных значений потенциальной энергии, запасаемой в упругих звеньях г Н»с > = сз(Чо» -Чо~.) где Нд,> — относительное значение потенциальной энергии, запасаемой в упругом звене сз при )с = Х„ 4>», 9«,, — относительные амплитуды колебаний»'-го и,/-го инерционных звеньев.

Тогда мохсно точно установить принадлежность кюкдой частоты колебаний элементам ВМП„что важно в задачах синтеза при варьировании инерционно-жесткостных параметров для получения заданных частот колебаний. Для математического описания механической подсистемы в составе системы управления при линейном приближении необходимо знать передаточную матрицу, связывающую выходные и входные переменные. Такая матрица может быль определена через уравнение состояния или непосредственно по дифференциальным уравнениям, составленным для известной структуры механической модели.

Если кроме обобщенных координат ВМП до д,, ..., 9» рассматривать их производные 4, д,, ..., 9» и ввести обозначения х, =ин х, =с1„..., х» =и», х»„= 9п ..., х»» =9»,то УРавнениЯ состояния мсокно записать в следующем стандартном виде: (1.10) х = Ах+ Ви; у = Сх, (1.11) где х-21с — вектор состояния системы; и-т — вектор входных переменных; у-г — вектор выходных переменных; А, В, С вЂ” матрицы размерности соответственно 2Й х 2»с, 2»с хт, г х 2/с.

Характеристики

Список файлов книги