Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие нанотехнологий привело к тому, что значительно возрасли требования к качеству исполнительных приводов, их элементов и систем управления. Одновременно с этим становится важным повышение точности экспериментальных оценок вновь разрабатываемого и изготовляемого а так же контроля работающего электромеханического привода. Это приводит к необходимости индивидуального определения параметров и характеристик каждой конкретной электромеханической системы. Электрическая машина неизбежно имеет отклонения от номинальных параметров, которые, хотя и находятся в пределах определённых нормативами допусков, всё же вносят заметные поправки в работу высокоточных исполнительных устройств и приводов. Коррекция может осуществляться комплексом программных и аппаратных средств. Но не всегда имеется возможность организовать должным образом обратные связи для коррекции ошибок из-за разброса характеристик. Поэтому возникает необходимость составления индивидуального паспорта электрической машины для дальнейшего использования с учетом индивидуальных параметров. Обычно, определение параметров электродвигателей требует привлечения измерительных средств с большим количеством датчиков, измерительных приборов, генераторов и.т.п. Представление данных в разных единицах измерения требует большого количества промежуточных вычислений, проводимых вручную, что неизбежно ведёт к повышению вероятности ошибок и увеличению трудоёмкости испытаний. Вместе с тем, нет возможности применять большинство известных методов непосредственно на двигателе, работающем в составе технологической машины, так как в процессе работы не все переменные доступны для непосредственного измерения. Возникает необходимость определения параметров и характеристик двигателя по небольшому числу доступных для измерения переменных. Этот вопрос нашел свое отражение в работах В.А.Бесекерского, П. Эйкхоффа, О.П.Михайлова, А.В.Мозгалевского, П.И.Чинаева и других авторов. Однако реализация предложенных методов без применения микропроцессорных систем затруднительна, а иногда и просто невозможна. Микропроцессорные системы позволяют существенно минимизировать комплекс измерительных средств путем использования процессов, происходящих в электрической машине, и ограничиться лишь несколькими измерениями, с последующими идентификацией и формированием индивидуального паспорта.
Цель и задачи работы. Повышение быстродействия и точности оценки-состояния двигателя постоянного тока.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:
Анализ уравнений состояния электродвигателей постоянного тока, с целью выявления наиболее информативных переменных.
Построение математических моделей для диагностики.
Разработка методов и средств получения параметров и характеристик электрической машины по доступным для измерения переменным.
Разработка микропроцессорных средств автоматизированного измерения и стендовых испытаний в процессе производства и эксплуатации.
Методы исследований. В работе используются методы теории автоматического управления, математического моделирования систем. Экспериментальные исследования ведутся методом математического моделирования на ЭВМ и натурных испытаний электроприводов. Научная новизна заключается в:
моделях, позволяющих определить параметры и характеристики по ограниченному числу измеряемых переменных;
получении параметрической поверхности, описываемой полиномом энного порядка для оценки неизмеряемых параметров на основе измеренных;
структуре микропроцессорной системы для определения параметров и характеристик в реальном масштабе времени;
алгоритмах определения параметров и характеристик электродвигателя по доступным для измерения переменным
Практическая полезность заключается в:
методике получения информации о параметрах и характеристиках ЭМС как на работающем оборудовании так и подготовленных для специальных исследований;
накопления информации на всем жизненном цикле работы оборудования;
сокращении времени на выполнение процедур получения характеристик.
Реализация работы. Результаты работы использованы: в ГБ НИР по федеральной целевой программе № 2.1.2/3091 «Разработка и исследование систем автоматического управления с прогнозируемыми моделями с не полностью наблюдаемой регулируемой координатой», использованы при разработке систем управления технологическими объектами и объектами специального назначения по темам: «Многофункциональный комплект модулей на базе однокристальной микроЭВМ 1830ВЕ31», «Система автоматизированной разработки технических средств из многофункционального комплекта модулей на базе однокристальной микроЭВМ 1830ВЕ31» (ВНИИ «Сигнал»), Результаты работы использовались в составе исследований и разработок, выполненных по программе «Конверсия и высокие технологии», в проекте «Экспертные системы реального времени в техни-
ческих системах» ("Эксперт-5"), а также при разработке мобильного комплекса управления и диагностики на автомобильном шасси, по теме «Система управления и диагностики на микроконтроллере для технологического оборудования» (ЗАО «Ривас» г. Ковров).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на кафедре «Автоматизация технологических процессов», на кафедре «Теоретической и прикладной механики», а также на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы машиностроения» ВлГУ. Владимир, 2001. На Международной научно-технической конференции «Балттехмаш-2000» Калининград: КГТУ, 2000г. На XIX Международной Интернет-конференции по современным проблемам машиноведения (МИКМУС пробмаш 2007). На Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» Нижний Новгород: Верхне-Волжское отделение Академии технологических наук Российской Федерации, 2000г. Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ. Результаты исследований вошли в отчеты по НИР, проводимым во Владимирском государственном университете.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Изложена на 158 страницах, содержит 53 рисунка, 9 таблиц, библиографический список, включающий 108 наименования и приложения.
