Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Глазырин Александр Савельевич

Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами
<
Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Глазырин Александр Савельевич. Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 : Томск, 2004 193 c. РГБ ОД, 61:05-5/1195

Содержание к диссертации

Введение

1. Разработка системы питания вибрационного электромагнитного активатора 12

1.1. Общие положения 12

1.2. Силовая схема питания ВЭМА 14

1.3. Особенности расчёта магнитной цепи ВЭМА 19

1.4. Методика расчёта и выбора ёмкости контура сброса 26

1.5. Выбор элементов силовой схемы питания ВЭМА 47

1.6. Выводы 53

2. Математическая модель системы питания и управления вэма в статическом режиме работы 54

2.1. Общие положения 54

2.2. Математическая модель системы питания и управления ВЭМА 56

2.3. Структура САУ для режима снятия частотных характеристик 69

2.4. Исследование различных законов стабилизации вынуждающей силы и соответствующих частотных характеристик 83

2.5. Методика расчёта шага поиска по частоте 93

2.6. Выводы , 95

3. САУ ВЭМА в динамических режимах работы 96

3.1. Общие положения 96

3.2. Методика расчёта параметров регулятора напряжения накопителя 97

3.3. Способы построения контура потокосцепления ВЭМА 105

3.4. Общая структура САУ и анализ динамических режимов ВЭМА 115

3.5. Выводы 144

4. Экспериментальные исследования систем автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами

4.1. Общие положения. 145

4.2. Описание экспериментальной установки и методики эксперимента 146

4.3. Экспериментальные частотные характеристики САУ ВЭМА в воде и на воздухе 158

4.4. Выводы 165

Заключение 166

Литература 168

Приложения 179

Введение к работе

Критический анализ работ по электромагнитным вибраторам и постановка цели и задач исследований

Вибрационные электромагнитные активаторы (ВЭМА) представляют собой электромагнитные вибраторы (ЭМВ), предназначенные для перемешивания и активации жидких сред.

Среди наиболее ранних научных исследований по ЭМВ нужно отметить работы А. И. Москвитина, который рассматривал ЭМВ как электрические машины возвратно-поступательного движения и как быстроходный электромагнитный привод [8]. Им были предложены несколько схем электромагнитных вибраторов с пониженной частотой вибрации, исследовались вопросы теории механической части вибраторов, рассматривался электромагнит в динамическом режиме, а также сделаны важные выводы по энергетике электромагнита [1-8]. Однако эти исследования в основном были предназначены для разработки и эксплуатации электрических молотков.

Д. Д. Малкиным была предложена достаточно точная и пригодная для расчётов теория однотактного вибратора, впоследствии экспериментально подтверждённая Л. Б, Зарецким, который в свою очередь сделал вывод о слабой связи между электрическими и механическими процессами в однотактном электромагнитном вибраторе с выпрямителем [24].

Жёсткость пружины и масса якоря в ВЭМА подобраны таким образом, чтобы собственная частота механической колебательной системы совпадала с частотой сетевого напряжения. При неизменных параметрах механической системы это можно сделать с достаточной для эксплуатации точностью. Однако часто с помощью ВЭМА нужно обрабатывать жидкости с различными величинами плотности и вязкости. Чем выше вязкость жидкости, тем ниже собственная частота механического колебательного контура. ВЭМА будет работать в (около) резонансном режиме в двух случаях: во-первых, когда свойства обрабатываемой жидкости известны и неизменны, а собственная частота колебательного контура совпадает с частотой приложенного сетевого напряжения, во - вторых, когда ВЭМА запитывается от источника с регулируемой частотой, которая каждый раз выбирается равной резонансной частоте колебаний. Во втором случае регулировать частоту можно вручную и автоматически. Регулировать вручную частоту источника переменного тока вероятно оправдано тогда, когда в течение значительного промежутка времени ВЭМА будет обрабатывать жидкости с неизменными вязкостью и плотностью. В случае, когда ВЭМА часто работает с различными жидкостями или же их свойства меняются в процессе обработки, то целесообразно применение системы автоматического управления ВЭМА (САУ ВЭМА), которая будет запитывать катушки ВЭМА током такой амплитуды и частоты, чтобы колебание якоря происходили в резонансном режиме с максимально возможной амплитудой. До последнего времени систем автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами не существовало. Однако без САУ представляется затруднительным использовать в полной мере все полезные свойства ВЭМА. Поэтому была поставлена задача разработки и исследования систем питания и автоматического управления ВЭМА, Решение данной задачи является актуальной научной проблемой и представляет практический интерес.

Цель работы. Решение вопросов, связанных с созданием систем питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами жидких сред, обладающих повышенными энергетическими показателями.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- разработать силовую схему питания ВЭМА и методику расчета и выбора её элементов;

- разработать структуру САУ ВЭМА, создать математическую модель системы питания и управления, провести исследования САУ в статическом режиме;

- синтезировать и настроить САУ ВЭМА в динамических режимах работы (в том числе при отработке критических ситуаций), разработать методику расчёта параметров САУ;

- экспериментально подтвердить работоспособность и эффективность САУ ВЭМА.

Основные методы научных исследований. При разработке математической модели САУ ВЭМА и расчётных методик применялись теория электрических аппаратов, методы расчёта магнитных полей, теория расчёта электрических и магнитных цепей, численные методы решения дифференциальных уравнений.

Для математического моделирования САУ использовалась среда Mathcad и специально разработанная среда Modex, для написания которой использовалась среда разработки прикладных программ Visual C++. При проведении экспериментальных исследований использовалась теория планирования эксперимента и численные методы обработки экспериментальных исследований. Научная новизна.

Предложена силовая схема питания вибрационных электромагнитных активаторов, позволяющая формировать различные координаты с заданными параметрами.

Предложена оригинальная структура САУ , позволяющая ВЭМА работать с предельно допустимой величиной зазора, тока или напряжения.

Разработана математическая модель САУ ВЭМА, позволяющая исследовать работу САУ в динамике и снимать все необходимые частотные характеристики.

Создана система автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами жидких сред и разработана методика расчёта её параметров.

Практическая ценность работы.

Разработанный преобразователь частоты позволяет корректировать форму тока ВЭМА, а, следовательно, и форму колебаний якоря.

Создана методика расчёта и выбора параметров силовой схемы питания ВЭМА.

Разработанная САУ позволяет настраивать ВЭМА на максимальную полезную мощность, что обеспечивает высокие энергетические показатели.

Разработанный на основе математической модели прикладной программный продукт Modex позволяет исследовать САУ ВЭМА в статических и динамических режимах работы, получить частотные характеристики и сравнить их с экспериментальными данными.

Разработанная и изготовленная экспериментальная установка позволяет исследовать САУ ВЭМА в различных рабочих средах.

Реализация результатов работы. Выполнение отдельных этапов работы осуществлялось в соответствии с грантом RX0-1269A-XX-02 фирмы Шлгомберже, предоставляемым для научных исследований российских аспирантов и молодых учёных.

Весь комплекс теоретических и экспериментальных работ по разработке и исследованию систем управления вибрационными электромагнитными активаторами проводился на кафедре электропривода и электрооборудования Томского политехнического университета.

Реализация результатов работы подтверждена актами о внедрении, приведёнными в приложении.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на VII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии СТТ-2001», г. Томск 2001 г.; на региональной научно-технической конференции «Технология и автоматизация атомной энергетики», г. Северск, 2001 г.; на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок», г. Новокузнецк, 2002 г.; на VIII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии СТТ-2002», г. Томск 2002 г.; на V Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение» МКЭЭЭ-2003, Крым, Алушта, 2003 г.; на научных семинарах кафедры электропривода и электрооборудования Томского политехнического университета.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ автора.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, выполнена на \9$ страницах машинописного текста, содержит 86 рисунков, 15 таблиц, список используемой литературы из 120 наименований и приложений на 14 страницах.

« Во введении проведён критический анализ работ по вибрационным электромагнитным активаторам, сформулированы цель и основные задачи работы, характеризуются научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первый раздел диссертации посвящен разработке силовой схемы питания вибрационного электромагнитного активатора и методики расчёта её элементов.

Во втором разделе диссертации рассмотрена структура САУ ВЭМА, представлена разработанная математическая модель САУ ВЭМА, исследованы различные законы стабилизации вынуждающей силы, обоснована методика выбора шага по частоте.

В третьем разделе диссертационной работы проводится синтез САУ ВЭМА для динамических режимов работы, исследуется поведение САУ ВЭМА при отработке критических ситуаций (удары, превышение пределов по току и напряжению), представлены алгоритмы работы САУ.

В четвёртом разделе диссертации приводится описание разработанной экспериментальной установки, проводится анализ экспериментальных частотных характеристик САУ ВЭМА при работе в различных средах.

В приложении приводятся акты внедрения результатов работы.  

Методика расчёта и выбора ёмкости контура сброса

Жёсткость пружины и масса якоря в ВЭМА подобраны таким образом, чтобы собственная частота механической колебательной системы совпадала с частотой сетевого напряжения. При неизменных параметрах механической системы это можно сделать с достаточной для эксплуатации точностью. Однако часто с помощью ВЭМА нужно обрабатывать жидкости с различными величинами плотности и вязкости. Чем выше вязкость жидкости, тем ниже собственная частота механического колебательного контура. ВЭМА будет работать в (около) резонансном режиме в двух случаях: во-первых, когда свойства обрабатываемой жидкости известны и неизменны, а собственная частота колебательного контура совпадает с частотой приложенного сетевого напряжения, во - вторых, когда ВЭМА запитывается от источника с регулируемой частотой, которая каждый раз выбирается равной резонансной частоте колебаний. Во втором случае регулировать частоту можно вручную и автоматически. Регулировать вручную частоту источника переменного тока вероятно оправдано тогда, когда в течение значительного промежутка времени ВЭМА будет обрабатывать жидкости с неизменными вязкостью и плотностью. В случае, когда ВЭМА часто работает с различными жидкостями или же их свойства меняются в процессе обработки, то целесообразно применение системы автоматического управления ВЭМА (САУ ВЭМА), которая будет запитывать катушки ВЭМА током такой амплитуды и частоты, чтобы колебание якоря происходили в резонансном режиме с максимально возможной амплитудой. До последнего времени систем автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами не существовало. Однако без САУ представляется затруднительным использовать в полной мере все полезные свойства ВЭМА. Поэтому была поставлена задача разработки и исследования систем питания и автоматического управления ВЭМА, Решение данной задачи является актуальной научной проблемой и представляет практический интерес.

Цель работы. Решение вопросов, связанных с созданием систем питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами жидких сред, обладающих повышенными энергетическими показателями. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи: - разработать силовую схему питания ВЭМА и методику расчета и выбора её элементов; - разработать структуру САУ ВЭМА, создать математическую модель системы питания и управления, провести исследования САУ в статическом режиме; - синтезировать и настроить САУ ВЭМА в динамических режимах работы (в том числе при отработке критических ситуаций), разработать методику расчёта параметров САУ; - экспериментально подтвердить работоспособность и эффективность САУ ВЭМА. Основные методы научных исследований. При разработке математической модели САУ ВЭМА и расчётных методик применялись теория электрических аппаратов, методы расчёта магнитных полей, теория расчёта электрических и магнитных цепей, численные методы решения дифференциальных уравнений. Для математического моделирования САУ использовалась среда Mathcad и специально разработанная среда Modex, для написания которой использовалась среда разработки прикладных программ Visual C++. При проведении экспериментальных исследований использовалась теория планирования эксперимента и численные методы обработки экспериментальных исследований. Научная новизна. Предложена силовая схема питания вибрационных электромагнитных активаторов, позволяющая формировать различные координаты с заданными параметрами. Предложена оригинальная структура САУ , позволяющая ВЭМА работать с предельно допустимой величиной зазора, тока или напряжения. Разработана математическая модель САУ ВЭМА, позволяющая исследовать работу САУ в динамике и снимать все необходимые частотные характеристики. Создана система автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами жидких сред и разработана методика расчёта её параметров. Практическая ценность работы. Разработанный преобразователь частоты позволяет корректировать форму тока ВЭМА, а, следовательно, и форму колебаний якоря. Создана методика расчёта и выбора параметров силовой схемы питания ВЭМА. Разработанная САУ позволяет настраивать ВЭМА на максимальную полезную мощность, что обеспечивает высокие энергетические показатели. Разработанный на основе математической модели прикладной программный продукт Modex позволяет исследовать САУ ВЭМА в статических и динамических режимах работы, получить частотные характеристики и сравнить их с экспериментальными данными. Разработанная и изготовленная экспериментальная установка позволяет исследовать САУ ВЭМА в различных рабочих средах. Реализация результатов работы. Выполнение отдельных этапов работы осуществлялось в соответствии с грантом RX0-1269A-XX-02 фирмы Шлгомберже, предоставляемым для научных исследований российских аспирантов и молодых учёных. Весь комплекс теоретических и экспериментальных работ по разработке и исследованию систем управления вибрационными электромагнитными активаторами проводился на кафедре электропривода и электрооборудования Томского политехнического университета. Реализация результатов работы подтверждена актами о внедрении, приведёнными в приложении.

Математическая модель системы питания и управления ВЭМА

Чтобы не ухудшать коэффициент мощности, амплитудное значение тока должно меняться только раз в пол периода сетевой частоты, то есть только при спаде сетевого напряжения до нуля. Для этих целей необходимо использовать специальное устройство выборки и хранения, которое бы в течение полупериода хранило, а по специальному сигналу обновляло выходное значение.

Контур стабилизации, структурная схема которого представлена на рис. 2.3-3, используя сигнал задания 3АД И обратной связи Хос, формирует сигнал требуемого напряжения накопителя UC]TP, который в свою очередь используется контуром стабилизации напряжения накопителя для формирования требуемого амплитудного значения тока дросселя iUAMP. Как и во всех цифровых системах, сигналы квантованы по времени, поэтому структура предусматривает ключи, включающие/отключающие контуры по мере необходимости. В данной САУ регуляторы рассчитываются после окончания периода рабочей частоты, то есть при открытии ключей VTJTC4. Тогда сигнал управления ключами квантователями можно получить путем использования координаты fpch (флаг, показывающий состояние ключей ПЧ) и одновибратора, включенных как показано на рис. 3.3. Параметры ПИ -регуляторов: Для стабилизации силы наиболее приемлемой промежуточной координатой является лотокосцепление катушек. В реальных условиях эту координату необходимо восстановить, используя действующие значения тока катушек и напряжения на накопителе, согласно (2.2-25) для открытых ключей ПЧ и (2.2-28) - для закрытых. Кроме стабилизации промежуточной координаты контур выполняет вторую важную функцию - формирует импульсы управления ключами ПЧ. Особенностью режима сканирования частотного диапазона является то, что приращение частоты возможно только после того, как переходные процессы в электромеханическом контуре завершатся и система определит значения интересуемых зависимых координат (КПД, выходная мощность и т. д.). Для того, чтобы абсолютно удостоверится в завершении переходных процессов, вводится минимальное время ожидания, которое должно быть обязательно выдержано перед приращением рабочей частоты. В процессе работы может возникнуть следующая ситуация, когда период ожидания завершен, а переходный процесс продолжается. Возможны два варианта решения этой проблемы: увеличение периода ожидания или использование адаптивного периода ожидания. В разрабатываемой системе использован последний вариант, который обладает большим быстродействием (рис. 2.3-4).

Структура канала формирования рабочей частоты приведена на рис. 2.3-5. Входной пороговый элемент (І) обеспечивает на выходе высокий уровень только при уменьшении сигнала относительного рассогласования менее порогового. То есть если на выходе порогового элемента высокий уровень, то считаем, что переходные процессы завершены. Схема работает следующим образом: при наличии высокого уровня на выходе порогового элемента и выдержанного периода ожидания на выходе блока логического И (2) появляется высокий уровень и этим же сигналом происходит перезапуск таймера (3). Таким образом, сигнал на выходе блока логического И (2) имеет высокий уровень всего один такт и используется как величина приращения частоты Af и сигнал управления УВХ (4). К моменту времени, когда будет выдержан период таймера, рассогласование входной величины выйдет за пределы порогового уровня и тем самым будет обеспечено ожидание окончания переходных процессов. Значение рабочей частоты подается на генератор прямоугольных импульсов, который формирует несимметричные по времени импульсы высокого/низкого уровня. Несимметричность импульсов обусловлена временем, в течение которого ток катушек должен быть сброшен до нуля, то есть ключи ПЧ необходимо выключать с учетом среднего времени сброса тока катушек.

Методика расчёта параметров регулятора напряжения накопителя

Согласно энергетическим частотным характеристикам в диапазоне частот от 30 до 70 Гц наблюдается максимум КПД, величина и положение которого не зависит от закона стабилизации (даже при законе Uci/f = const). Максимальное значение r/устг = 0,76 при частоте 63,5 (64) Гц. Ширина полосы пропускания при законах стабилизации к — const и F-JM — const равна 15 Гц, при остальных законах 20 Гц. Полученные результаты показывают целесообразность и возможность настройки на резонансную частоту;

На энергетических характеристиках приведены также зависимости полезной механической мощности от частоты, на которых как на характеристиках КПД наблюдается глобальный максимум со значением 140-150 Вт. Но для различных законов стабилизации наблюдается различное положение максимума 60 - 64 Гц, Для законов FK = const и F$M const максимумы КПД и полезной механической мощности лежат на одной частоте 63.5 Гц;

Потребляемая мощность возрастает с частотой и на резонансной частоте наблюдается скачек, после которого мощность возрастает с тем же углом наклона. Для законов стабилизации iK = const и UCi/f=const наблюдаются минимумы потребляемой мощности в области резонансных частот, что объясняется наличием электрического резонанса. На частотах выше резонансной наблюдается значительный перерасход электроэнергии, подтверждающий необходимость настройки на резонанс;

Согласно выходным механическим частотным характеристикам возможна настройка на резонанс по следующим величинам: ускорению, скорости, смещению. Возможность объясняется наличием на каждой кривой глобального максимума с полосой пропускания около 15 Гц (незначительно колеблется при различных законах стабилизации). Но вместе с тем на частотах кратных резонансной (30 -35 Гц) наблюдаются биения, приводящие к появлению локальных максимумов. Таким образом, в целях недопущения настройки системы на локальный максимум, требуется: начинать поиск с частоты не менее 45 Гц в прямом направлении, или же начинать поиск с верхних частот в обратном направлении. Максимальные значения ускорения 276-277 м/с _ при предельном зазоре, наблюдаются при законах Ек/со = const, Рк = const и F3M = const на частоте 64 - 64, 5 Гц. Максимальное значение скорости мало зависит от закона стабилизации и составляет 0, 68 м/с на частоте 63.5 Гц. Максимальное значение смещения 1,74 мм на частоте 63 Гц. Особенностью закона стабилизации iK = const, является смещение резонансных частот в сторону нижних на 4 Гц;

Основной задачей контура является стабилизация силы, поэтому закон Рэм - const имеет приоритетное направление. Но ввиду сложности организации датчика силы попытаемся подобрать другую координату, стабилизация которой давала бы приемлемые результаты и она достаточно легко измерялась (или определялась косвенным путем). Согласно частотным характеристикам основных координат закон 1% = const имеет глобальный максимум силы на резонансных частотах вследствие электрического резонанса и использоваться при работе системы соответственно не может. Несколько лучшими результатами обладает закон ЕК/Ф = const, на нем максимум уже имеет локальный вид, а зависимость имеет линейно возрастающий вид. Угол наклона зависимости ZF3M = 1.73 Н/Гц, а относительное приращение значения AF3M% составляет 169% от среднегеометрического. Закон UKCJAAKC = const похож на предыдущий и имеет следующие показатели: ZF3M = -0.5 Н/Гц, a AF3M% = 35,9%. Для закона Ч к = const данные величины имеют значения ZSM = 0.17 Н.Гц и ДРэм% = 12.5%. Таким образом наиболее целесообразно использовать законы стабилизации Рэм = const и FK = const,

Согласно частотным характеристикам основных электрических и механических координат при всех законах стабилизации напряжение на конденсаторе контура сброса не превышает 360 В, действующий ток катушек не превышает 0.5 А, что говорит о трёхкратном запасе по току и трёхкратном - по напряжению;

Анализ частотных характеристик косвенных величин Уд(і), хд(і) позволяют утверждать, что погрешность на резонансной частоте не превышает 0.5%. Наибольшая погрешность величин наблюдается в начале рабочего диапазона (45 Гц) ДУд% = 17.5%, Ахд = 10.9%. Это связано с наличием биений на частотах около 30 Гц, делающих форму сигнала несинусоидальной;

Оценка величины косвенного зазора показывает, что хд можно использовать в качестве одной из основных координат, но необходимо учесть, что она имеет практически постоянную погрешность -9.5% (0.3 мм). Следовательно, если выбирать зазор по данной координате, то необходимо предельно допустимый зазор принять большим, например 0.0015, при толщине стенки корпуса 0.001 м.

Описание экспериментальной установки и методики эксперимента

Для обеспечения максимального КПД привода необходимо осуществить настройку на резонанс. В основу настройки на резонанс положено сравнение действующего значения механической выходной координаты {ад, Уд, хд) для одной частоты со значением той же координаты для другой частоты. Т. к. действующие значения являются зависимыми координатами, то их определение происходит на последнем периоде рабочей частоты (см. 2.4 - Синтез структуры контура стабилизации). Итак, поиск резонансной частоты должен производится следующим образом: после запуска система выдерживает период ожидания и определяет значение выходной координаты у( для начальной частоты f = f0, далее в зависимости от начального направления поиска (вперед, назад), производит изменение текущей частоты f-f + Af (где Af - шаг по частоте), и затем снова, выдержав период ожидания, определяет значение выходной координаты , Если текущее значение выходной координаты yi+I превышает предыдущее (или в крайнем случае равно), то сохраняем текущее направление поиска, иначе изменяем направление на противоположное. Очевидно, через некоторое количество «шагов» текущая частота достигнет резонансной, а затем «перескочит» её. После этого будут наблюдаться попеременные смены направления поиска как показано на рис. 4.1 а. Смена направления поиска происходит через два шага в одном направлении, это связано с тем, что за первый шаг система возвращается на предыдущую рабочую частоту, а за второй - делает шаг в противоположную сторону. Далее колебания частоты такого вида будем называть низкочастотными. Если перед блоком анализа поставить фильтр даже не высокого порядка, то возможно получение высокочастотных колебаний текущей частоты.

В любом случае , при возникновении колебаний текущей частоты режим поиска резонансной частоты считаем завершенным и в этот момент система должна или прекратить поиск частоты и начать выбор предельно допустимого минимального зазора, или уменьшить шаг по частоте, что бы более точно подстроится на резонансную частоту. В разрабатываемой системе используется нормальный шаг по частоте и укороченный, который используется для более точной подстройки на резонансную частоту. Такое решение связано с тем» что участок кривой rj(f) рис. 2.4-10 от нижней границы полосы пропускания до точки максимума имеет средний тангенс угла наклона tgt}(f ) = 3.5 который несколько снижается по мере приближения к резонансной частоте. Т. е. другими словами при неточной настройке на резонансную частоту может быть потеряно несколько процентов КПД привода. Но с другой стороны, если для точной настройки взять слишком маленькое значение шага по частоте, то кроме увеличения времени поиска возникает вероятность выполнения ложных шагов, т. к. разница в значениях выходных координатах стремится к нулю Lim (at- Поэтому, исходя из ширины полосы пропускания частотных зависимостей выходных координат для обрабатываемых сред, рекомендуются следующие значения шага по частоте: нормальный шаг 4/н -2 Гц, укороченный шаг Л/у 0.5 Гц,

Выбор величины шага происходит следующим образом: по завершению настройки на резонанс с нормальным шагом, система переходит на укороченный и производит подстройку резонансной частоты. После окончания подстройки режим настройки на резонансную частоту считается завершенным, и система может переходить к выбору предельно допустимого зазора. Переход на нормальный шаг по частоте осуществляется только после того, как системой будет «пройдено» определенное число шагов в одном направлении. Рекомендуем осуществлять переход после 10 шагов, т. к. увеличение числа приводит к пропорциональному снижению общего быстродействия системы при резких изменениях требуемого потокосцепления, а снижение числа шагов приводит к уменьшению быстродействия при небольших изменениях потокосцепления. Таким образом, чтобы реализовать режим настройки на резонанс необходимо в структуру канала формирования рабочей частоты внести некоторые изменения, отображенные нарис. 3.5-1. Обозначения на рис. 3.4-1: к т. km коэффициент передачи, преобразующий входной единичный импульс в приращение частоты для нормального и укороченного шага соответственно; /Step - флаг, хранящий состояние нормальный/укороченный шаг по частоте; fDir - флаг, хранящий направление поиска. Более подробно назначение и диапазон флагов описывается в разделе 3.5.4 -Алгоритмы системы управления.

Похожие диссертации на Системы питания и автоматического управления вибрационными электромагнитными активаторами