Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время в качестве привода средней и Оольшой мощности нвибс^ьшее распросгранеіша получил автоматизированный тиристорний электропривод (ЭП), построенный по принципу систем подчиненного регулирования координат (CUP).
При всех своих известных положительных качествах данные системы при использовании классических методов настройки на модульный и симметричный критерии оптимизации не учитывают упругости механической передачи, в то„время как наличие упругих элементов в кинематической линии электропривода характерно для большинства промышленных механизмов. Упругие механические' звенья влияют на переходные процессы, динамические нагрузки в них снижают срок службы электромеханической системы (ЭМС). В опубликованных работах по синтезу двукратноинтегрируюшдх цвухмассовых СПР отсутствует математическая постановка ирешение.задач многомерной параметрической оптимизации.
Эти обстоятельства выдвигают в качестве актуальной научно-технической проблемы задачу дальнейшего совершенствования упругих ЭМС на основе нетрадиционных подходов с использованием современного математического аппарата и ЭВМ, в том числе разработку методик многомерной параметрической оптимизации.
Данная диссертационная работа,посвященная решению указанных выше и сопутствующим им задачам, проводилась по комплексной ' проблеме "Научные основы электроэнергетики" АН УССР в части оптимизации двукратноинтегрируюшдх систем подчиненного регулирования двухмассовых электроприводов.
ЦЕЛЬ РА60ТЫ состоит в разработке инженерных методик проектирования двухмзссового электропривода (ДМЗП) с улучшенными динамическими и точностными характеристиками на основе новых методов многомерной параметрической оптимизации- его двукратно-интегрирующего контура по нетрадиционным критериям, предложенным авторам. , '
В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются
следующие задачи: "
-
Разработка математической модели ДМЭД с двукратноинтег-рирующими СПР для исследования динамических процессов в пространстве параметров амплитудно-параметрических ' частотных характеристик (АПЧХ). ' "
-
Разработка методов многомерной параметрической оптимизации двукрзтоинтегрируицей СПР ДМзп по координатам седлових
' - 3 --
точек поверхности равного уровня усиления в пространстве параметров амплитудно-частотных, характеристик (АЧХ) по каждому из предложенных критериев.
3, Разработка инженерных методик параметрической оптимизации деукратноинтегрирущих СПР двухмассового электропривода по предложенным критериям.
-
Исследование с применением jBM абсолютной устойчивости параметрически оптймизироЕяяной системы при ограничении подчиненной координаты методом охвата регулятора . основного контура нелинейным звеном - типа "зона нечувствительности" с целью определений условий такой устойчивости.
-
Исследование зависимости колебательности системы ДМЭП от ее механических и электрических параметров и определение условий оптимальности.
6. Экспериментальная проверка результатов исследований
путем машинного' моделирования электропривода валков блюминга
1300 Криворожского меткомбкната.
. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исследование двукрзтноинтег-рирующих СПР двухмассового Э11 произведены На основе теории автоматизированного электропривода, частотных методов теории автоматического управления. Параметрическая оптимизация осуществлялась с применением общепринятых Методов решения экстремальных.задач и матєматичеікого анализа .Расчеты на ЭВМ, связанные с определени-' ем оптимальних параметров системы,' проводились с помощью методов золотого сечения и рэгрессионого анализа . Условия абсолютной устойчивости системы при наличии типовых нелинейных звеньев исследованы методом В.М.Попова. Использованы методы структурного моделирования на ЭВМ с применением метода Рунге--Кутта. ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: - Методы многомерной параметрической оптимизации дву-кратноингегрирующих СПР двухмассового 311 По критериям минимума глобального максимума колебательности nd скорости исполнительного механизма (ИМ) И упругому моменту; минимума показателя колебательности при заданном коэффициенте усиления, максимума коэффициента усиления при заданном показателе колебательности по скорости ИМ и электрического двигателя.
-'. Расчетная методика определения оптимальных параметров
регулятора скорости, частот! седловых точек и показателей
колебательности при управлении по каадой из трех координат
- упругому моменту,скорости исполнительного механизма и скорости
"'-і- '
двигателя.
- Расчетная методика учета влияния коэффициента демпфиро
вания и соотношения малых пастаяпих времени на колебательность
механической части двукратноинтегрирующей СПР двухмвссового ЭП.
- Условия абсолютной устойчивости параметрически оптимизи
рованной двукратноинтегріфующей СПР двухмаосового ЭП.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ подтверждена обоснованностью принятых допущений и их соответствием цели и задачам исследования, применением, апробировашшх альтернативных методов математического программирования и моделир* .зания на ЭВМ, методов теорий электропривода и автоматического управления, а также сходимостью результатов расчетов, полученных да предложенным формулам, по программе, на основе метода золотого сечения, и проверенных на адекватной математической модели.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в следующем:
- Впервые показано существование двух седловых областей по
верхности равного уроЁня усиления и минимума глобального макси
мума двукратноинтегрирущей двухмзссовой СПР в пространстве'
параметров их АЧХ и разработан метод использования координат
седлоЁых точек для оптимизации этих систем по одному из
предложенных критериев: минимум глобального максимума
колебательности по скорости исполнительного механизма и упругому
моменту; минимум показателя колебательности при заданном
коэффициенте усиления,максимум коэффициета усиления при заданном
показателе колебательности по скоростям ИМ и электрического
двигателя.
- Впервые аналитически определены выражения для наховдения
оптимальных параметров регуляторов скорости, частот седловых то
чек, и показателей колебательности по всем трем исследуемым коор
динатам двукратноинтегриЗДодих двухмассовых СПР.
- Впервые найдено условие возникновения и пределы.существо
вания электромеханического резонанса и предложены формулы", опре
деления параметров ЭП, соответствующих данному резонансу г?
- Доказана абсолютная устойчивость параметрически^оптимизированной двукратноинтегрвруюцей.двухмзссовой СПР.-!., * '
- Получены аналитические зависимости влияния коэффициента
демпфирования на колебательность механичесой части двукратно-
интегрирующей двухмзссовой СПР. '
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ. Разработанные метода параметрической оптимизации двукратно-
интегрируиііих двухмассовых СПР упрощают их проектирование и могут сыть использованы при проведении пуско-наладочшх работ.
Предложенное аналитические выражения и основанные на использовании ЭВМ методы параметрической оптимизации двукратно-интегрирующих двухмассовых СПР способствуют улучшению их динамических и точностных характеристик и, кроме тоге , обеспечивают их абсолютную устойчивость при нелинейном ограничении подчиненной координаты.
Полученные результаты могут быть использованы при создании и реконструкции ДМЭП, например, систем регулирования электроприводов прокатных станов и других промышленны." механизмов.
Методы и методики расчета СПР с улучшенными точностными .и динамическими характеристиками проверены па модели системы управления валками блюминга стана 1300 Криворожского металлур-гичеркога комбината и предложены ряду проектных и научно-исследовательских организаций.
Разработанный пакет программ включен в библиотеку типовых
программ персональных компьютеров для научных исследований и
учебного процесса в. НИ (г.Харьков). \
Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на международной конференции "MICR0-CAD 92" (Венгрия, 1992г); на семинаре Академии наук Украины "Динамика нелинейных электромеханических систем" (г.Харьков,1992) и научно-технических конференциях ХШ (г.Харьков, 1991-1992). По теме диссертаций опубликована одна работа и одна сдана в печать в журнал "Электричество".
СТРУКТУРА И ОбЬЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения,изложенных на і80 страницах, в том числе, содержит 77 рисунков, 12 таб."щ, список литературы из 91 наименований И Приложения ;-:".,
