Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В существующей экономической cinyau поддержание необходимого уровня рентабельности горного предпрнят связано с использованием высокоэффективных технологий н среде производства, к которым безусловно откосятся добычные и вскрыши комплексы, основу которых составляют экскаваторы.
Современные экскаваторы циклического действия для открытых горн; работ обладают высокими эксплуатационными характеристиками, которые используются в полной мере, т.к^ экскаваторы комплектуются системаі контроля и управления, не обеспечивающими машиниста всей необходим информацией о технологических и технических параметрах работы экскавато її не предусматривающими оптимального управления экскаватором изменяющихся горно-технологических условиях.
Одной из причин этого является отсутствие цифровых бортов информационно-управляющих комплексов (ИУК), реализующих функц контроля и управления на основе комплексного использования вс совокупности информации о технических и технологических переменны? параметрах экскаватора и процесса экскавации. Проіиворечие меж возросшими требованиями к системам контроля и управления экскаватор* существующими традиционными техническими решениями в этой области мои Омтъ разрешено путем использования новых алгоритмов и функций контрол управления и современной микропроцессорной техники, которые позволя реализовать известные, но ранее ие применявшиеся из-за ограничен аналоговой техники, технические решения. Единое информационное алгоритмическое пространство ИУК позволяет наиболее эффективно реш< задачи контроля и управления из-за органически присущей им взаимрсвя. проявляющейся в общности алгоритмов или составляющих этих алгоритмо; используемой информации. ИУК дает возможность реализоватыювоекачес эксплуатации экскаватора путем применения нетрадиционных, наукоемк алгоритмов обработки и использования информации, к которым относя-идентификация, прогнозирование, сложные измерения и многофакторн статистический анализ, фильтрация, оптимальное и адаптивное управлен многосьлзное регулирование и т.д. Такой подход к использованию информаи и созданию систем контроля и управления получил в мировой техническ литературе название развитого управления (advanced control).
Работа выполнена в соответствии с Тематическим планом НИР Госкомв' России на 1991...1995 гг.
ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ является пространствен!; взаимосвязанная многомассовая упругая электромеханическая система (3V главных приводов экскаватора циклического действия для открытых горн работе процессе выполнения транспортных операций.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в повышении эффективности использоваї экскаваторов циклического действия путем создания адаптивных сист контроля и управления и алгоритмов, обеспечивающих многокритернальн оптимизацию движения многомассовой упругой ЭМС экскаватора в перио транспортных операций по критериям минимума длительности движеі рабочего органа внезабоя, максимума обобщенного показателя эффективно* преобразования энергии и по степени устойчивости движения ЭМС глави приводов экскаватора и адаптацию оптимизированных по этим кригер»-сихтем управления электроприводами экскаватора к горно-технологическ
,.4-
условиям эксплуатации. '
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в использовании на борту экскаватора информационно-управляющего комплекса, осуществляющего с применением идеологии advanced control контроль технологических и технических параметров работы экскаватора, многокритериальную оптимизацию и адаптацию систем управления ЭМС взаимосвязанных главных приводов экскаватора в периоды выполнения транспортных операций.
1. Многокритериальное оптимальное управление прос/грапственной
многомассовой упругой ЭМС главных приводов экскаватора может быть
реализовано только при применении цнфровы., ИУК, обеспечивающих
комплексное использование информации, характеризующей технологическое и
техническое состояние экскаватора.
-
Эффективное использование экскаватора при выполнении транспортных операций достигается путем применения двухзонного управления, согласования движения главных приводов экскаватора во времени, их многокритериальной оптимизации по критериям максимума быстродействия и качества электромеханического преобразования энергии и адаптации систем управления к изменяющимся горно-технологическим условиям эксплуатации.
-
Для реализации движения электроприводов экскаватора по тахограммам, обеспечивающим многокритериальную оптимизацию, применимы типовые системы управления главными приводами с дополнительными контурами адаптации, которые осуществляют оптимизацию движения ЭМС по степени устойчивое.
4. Для оптимального использования экскаватора как элемента
технологического процесса по добыче и транспортированию полезного
ископаемого необходима информация о массе экскавировашшго групи,
получение которой возможно при применении адекватной модели объекта
измерения, учитывающей особенности преобразования и передачи энергии в
приводных двигателях и механической трансмиссии.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ II РЕКОМЕНДАЦИИ подтверждается корректным использованием классических и современных методов решения задач оптимального управления, теории автоматического управления и автоматизированного электропривода, а также сходимостью результатов теоретического анализа и математического моделирования с экспериментальными данными.
Разработана математическая модель просгранственной мпогомассовой ЭМС главных приводов экскаватора, отличающаяся от известных тем, что в ней учитывается взаимодействие приводов друг с другом через упругие связи в периоды транспортных операций и особенности Преобразования и передачи энергии.
Проведенная декомпозиция задачи управления экскаватора позволила выделить три уровня функционирования экскаватора, к которым применимы различные критерии оптимальности. На первом уровне оптимизируется использование экскаватора как элемента технологического процесса, на втором минимизируется длительность транспортных операций и потерн энергии, на третьем осуществляется принудительное подавление колебаний в упругой механический трансмиссии.
Ршраооїана структура системы многокритериальной он іиммзццнн
элсктроприводов экскаватора циклического деистаия в периоды транспорты операций, отличающаяся использованием зависимого даухзонного управленії и локальных адаптивных регуляторов.
Поставлена и решена задача синтеза системы управления с сигнально: адаптацией по эталонно-подслеживагошей модели для главных электроприводе экскаватора, которая обеснечивастоптимальную степень устойчивости движет і ЭМС в периоды транспортных операций, отличающаяся от известны безразрывным характером управляющего воздействия.
Разработаны структура и алгоритмы функционирования автоматическо системы измерения массы грунта перемещенного в ковше экскаватор; учитывающие особенности электромеханического преобразования и передач энергии в электроприводе. Предложена методика автомашзнрованно настройки системы взвешивания.
структура и алгоритмическое обеспечение системы многокритериально! оптимального управление электроприводами экскаватора в периоды выполнен! транспортных операций;
алгоритмические модули и программное обеспечение для нмиташюнног моделирования пространственной многомассовой упругой взаимосвязанно ЭМС главных приводов экскаватора циклического действия в период транспортных операций, учитывающие специфику двухзонного управлени реакцию якоря, потери мощности, основные нелинейности в электрических механических элементах ЭМС;
способ синтеза и алгоритм работы оптимального регулятора магнитно! потока для двухзонного зависимого управления электроприводом постоянно! тока, обеспечивающим максимальное быстродействие ЭМС при разгоне і скоростях выше номинальных;
алгоритмическое и программное обеспечение для автоматической систем взвешивания массы экскавированного грунта, позволяющее получа: несмещенные оценки измеряемой величины.
Результаты исследовании представлены в удобной для практнческої использования форме инженерных зависимостей, алгоритмических программных модулей.
Основные положения работы доложены на XI международной конференш по автоматизации в горном деле ІСАМС-92 (Россия, Екатеринбург 1992), на: йсесоюзной научно-технической конференции по электроприводу экскаватор (.Свердловск 1989) и на семинаре "Микропроцессорные системы контроля управления экскаваторным приводом", подготовленным комитетом і автоматизированному электроприводу СОП Союза НИО СССР (Свердлов 1990).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликова 13 печатных работ из них 10 в соавторстве
'СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введет.я, пя ш гл; заключения, библиографического списка, включающего \М наименовании приложения. Содержание работы изложено на страницах г.к;пича>! 3 гибли і н 30 рисунков.
