Введение к работе
Актуальность темы. Развитие новых отраслей науки и техники, качественное выполнение процессов, в которых невозможно без точных систем воспроизведения параметров движения, таких как скорость, ускорение, перемещение и другие, требует даіп.нейше2Сусовершенствований таких установок. Поэтому проблема создания точных электромеханических систем (ЭМС) в последние, как и в предыдущие годы находится в центре внимания ученых и инженеров, работающих в этой области.
Почта за сорок лет существования научных школ СПбГТУ, СПбГЭТУ, Ивановского ГЭТУ, Красноярского ГТУ и Новосибирского ТЭТУ было созданы основы теории точных систем электропривода и выполнены крупные научные разработки отдельных направлений этой проблемы. Основные работы и полученные результаты можно свести к следующим:
-Создана классификация как основа для рационального проектирования точных систем электроприводов, разработаны её компоненты и параметры классов, подклассов, категории и групп;
-Создана общая методология исследования и оценок точности систем при работе их в установившемся и динамическом режимах;
-Созданы общие принципы построения точных систем на базе использования всех классов электрических машин;
-Созданы принципы выбора рациональных элементов и технических решений для проектирования точных ЭМС.
Установлено, что одним из рациональных технических реализаций принципа построения точных систем является фазовое управление. Вопросам разработки, исследования и конструирования таких сложных и ответственных электромеханических комплексов посвящено большое количество монографий и научных статей. Однако, после тщательного анализа результатов, полученных в предшествующих исследованиях, также
установлено, что многие теоретические и практические вопросы еще не достаточно изучены, и это связано,в основному двумя причинами:
Во-первых, многие разработанные в то время теоретические методы, такие, как теория дихотомии, методы гармонической линеаризации или параметрического резонанса и т.п. еще не были применены для решения практической задачи - исследования точных систем с фазовым управлением.
Во-вторых, отсутствие мощной вычислительной техники, существенно ограничивало глубину исследований динамических режимов точных систем, особенно с учетом нелинейностей в их элементах и различных возмущений.
Поэтому настоящую работу следует рассматривать как продолжение и дополнение предыдущих исследований.
Цель работы. На основании подробного анализа полученных ранее результатов, можно сформулировать теоретическое и практическое значения цели настоящей работы следующим образом:
- Совершенствование методов аналитического исследования стационарных динамических режимов, дихотомии и устойчивости нелинейных точных ЭМС.
Исследование принципов построения современных точных электромеханических систем воспроизведения параметров движения.
Основные задачи в области теории, которые требуются решить для достижения поставленной цели это:
1.Развитие и уточнение классификации точных ЭМС для традиционных и новых наукоемких областей.
2.Создания математических моделей силовой части ЭМС с явновыраженным вязким или сухим трением, работающих в режимах малых стационарных колебаний момента и других возмущений.
3.Разработка приложений теории дихотомии к исследованию процессов в системах с фазовым управлением.
И - в области практики -:
1.Анализ дихотомии структур синхронизированных ЭМС постоянного тока, различающихся их степенью сложности и видами нелинейных характеристик фазовых дискриминаторов.
2.Разработка математических моделей и методик исследования поведения фазоимпульсных систем в синхронном, квазисинхронном и асинхронном режимах.
З.Оценка влияния частоты квантования в элементах фазоимпульсных на их динамические точностные показатели.
Методы исследования выбирались исходя из поставленных задач с учетом особенностей ЭМС. Для исследования влияний возмущений на колебания угловой скорости с учетом сухого и вязкого трения использовались методы теории автоматического управления. Для анализа и синтеза фазовых систем использовались методы теории непрерывных и дискретных систем управления. Для исследования поведения точных ЭМС, различающихся видами нелинейных характеристик фазовых дискриминаторов, использованы методы теории дихотомии. Для определения параметров автоколебаний фазовых систем использованы методы гармонической линеаризации первого и второго рода. Достоверность этих аналитических исследований проверялась путем компьютерного моделирования.
Научная новизна результатов диссертации заключается в следующим.
1.Разработана новая классификация современных точных ЭМС для традиционных и новых наукоемких областей;
2.Созданы математические модели силовой части ЭМС с
явновыраженным вязким или сухим трением, работающих в режимах малых стационарных колебаний момента и других возмущений
3.Создана методология применения теории дихотомии для исследования динамических режимов точных электромеханических систем с фазовым управлением.
Практическая ценность.
-Разработаны математические модели и методики исследования поведения фазоимпульсных систем в синхронном, квазисинхронном и асинхронном режимах; получены оценки влияния частоты квантования в элементах фазоимпульсных систем на их динамические точностные показатели;
-Разработана программа, позволяющая воспроизводить различные возмущения и нелинейности в модели системы и учитывать их влияния на колебания угловой скорости.
Кроме того, результаты работы позволили:
-более удобно и точно определить параметры автоколебаний ЭМС, различающихся видами нелинейных характеристик фазовых дискриминаторов;
-улучшить точностные показатели прецизионных установок за счет рационального построения структур их фазового управления.
Апробация. Материалы работы докладывались на научных семинарах кафедры САУ СПбГТУ в 1997-2000 гг.
Объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы с материалами основных исследований, заключение, список литературы из 60 наименований и дополнительные материалы в виде 4 приложений.
Работы изложена на 166 листах машинописного текста, из них основная часть составляет 146 листов, и кроме того, содержит 39 рисунков и 12 таблиц.
