Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач автоматизации технологических процессов в швейном производстве' текстильной промышленности в современных условиях;, является задача повышения качества выпускаемой продукции и уменьшения расхода сырья, что особенно важно в связи с высокой долей исходного сырья в себестоимости готового изделия
Неправильный выбор скоростного эежима при крое приводит к нежелательным последствиям, таким как чрезмерный оплав кромки раскраиваемого материала (в состав ткани входит значительная часть синтетики), чрезмерное «мохрение» кромок, избыточный нагрев ножа (плотные ткани при большой высоте настила) Все это и многое другое приводит к выходу из строя режущего элемента, связанного, с чрезмерным нагревом
Важной частью системы управления ленточной раскройной машиной является ее электропривод, который выполняется на базе трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (АКЗ), то есть представляет асинхронный электропривод (АЭП)
Таким образом, в качестве объекта управления предполагается рассмотрение указанного электропривод, при управлении которым требуются алгоритмы наиболее эффективно реализуемые, на микропроцессорной технике
Ряд алгоритмов тестировался на электроприводе на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) Кроме того, исследовались способы управления электропривода на базе СДПМ Также рассматривались вопросы первичной обработки и передачи данных на промышленный компьютер верхнего уровня по последовате тьному интерфейсу
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование системы управления электроприводом раскройной машины, осуществляющей программное управление и стабилизацию частоты вращения ножа в зависимости от задания Данная система должна быть реализована на современных микроконтроллерных (МК) устройствах и силовой элементной базе и обеспечивать плавную регулировку частоты вращения ножа
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
-
Провести анализ особенностей технологического процесса раскроя на ленточной раскройной машине
-
Провести построение модели исследуемой электромеханической системы в непрерывном времени, расчет параметров этой модели
-
Исследовать асинхронный электродвигатель в приводе раскройной машины как объект управления, построить математическую модель и провести моделирование данного объекта управления
4. Разработать и исследовать систему скалярного управления электроприводом раскройной машины
-
Разработать и исследовать систему векторного управления электроприводом раскройной машины.
-
Провести моделирование разработанных систем управления для оценки переходных характеристик системы управления электроприводом раскройной машины
-
Разработать электронную схему управления электроприводом раскройной машины
8. Разработать и макетировать МК систему автоматического управления (СУ) скоростью вращения ножа в ленточной раскройной машине
9 Исследовать применение фильтра Калмана для управления электроприводом раскройной машины без датчика частоты вращения
5 На защиту выносятся
-
Уточненная математическая модель ЛКЗ как объекта управления в приводе раскройной машины.
-
Результаты моделирования АКЗ, примененного в приводе раскройной машине, при прямом пуске и ступени, ітом виде нагрузки при прямом пуске от источника трехфазного напряжения.
-
Компьютерная модель разомкнутой системы управления электроприводом, использующая в качестве задания частоту вращения ножа в ленточной раскройной машине
-
Разработка и исследование алгоритме в МК СУ на базе трехфазного СДПМ
-
Разработка м исследование МК СУ трехфазным АКЗ в ленточной раскройной машине
-
Разработка программно-аппаратной системы для первичной обработки и регистрации аналогового сигнала на персональном компьютере
-
Результаты математического моделирования разработанных алгоритмов
Методика проведения исследований. В работе использована комплексная методика исследования, сочетающая методы математического моделирования и инструментальные средства При построении моделей использовались методы теории злеї трических машин, теории автоматического управления, методы экспериментально-теоретического моделирования и компьютерной обработки и формации
Расчеты параметров моделей, переходных характеристик и моделирование системы автоматического упэавления системой проводились в пакете прикладных программ Matlab и его г риложения Simuhnk
Реализация программ микропроцессорной техники осуществлялось с помощью С компилятора и интегрированной среды разработки ImageCraft IDE for ICC430 v 6 07А А для персонал» ого компьютера использовался Borland C++ Builder 6
Научная новизна. В результате выполнения диссертационной работы построены математические модели системы скалярного и векторного управления АЭП раскройной машины в приложении Simulmk и структурные схемы системы управления АЭП Разработанная система векторного управления отличается наличием только одного входа для сигнала задания скорости, а контур регулирования момента и контур регулирования потокосцеплением рассчитываются внутри системы управления Получена линеаризованная модель асинхронного двигателя в пространстве состояний, которая была реализована, используя S-функцию программы Matlab
Разработан макетный образец для микропроцессорной системы автоматического управления скоростью вращения ножа в ленточной раскройной машине на базе микроконтроллера MSP430F449
Исследовано применение фильтра Калмана для управления электроприводом раскройной машины без датчика частоты вращения' АД
Достоверность результатов работы. Адекватность пожученной модели АД и моделей системы скалярного и векторного управления АЭП подтверждается совпадением теоретических и экспериментальных исследований, используя математическое моделирование и макетирование систем управления
Научные решения диссертационной работы обоснованы в рамках допущений, являющихся общепринятыми.
Практическая ценность. Использование разработанной системы автоматического управления электроприводом раскройной машины позволит повысить качество выкроек, а также снизить энергозатраты при пуске АД и повысить срок эксплуатации электропривода
Разработанные математические модели и программу расчета параметров АД можно использовать в любых отраслях текстильной и других видах промышленности Макетные образцы также могут быть применены в другом оборудовании
Полученные научные результаты могут быть использованы при создании и совершенствовании систем управления машин переменного тока
Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждены и получили положительную оценку на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии її оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2004, Текстиль 2006), межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2005)
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 научных работ
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и общего вывода, списка используемой литературы из 107 наименований и 7 приложений Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 73 иллюстрации
