Система управления взаимосвязанными электроприводами с электромеханическим распором и распределением нагрузки

  • Игорь [Igor] Сергеевич [S.] Полющенков [Polyushchenkov]
Ключевые слова: электромеханический распор, взаимосвязанные электроприводы, электромеханическая система, модельно-ориентированное программирование, регулирование координат

Аннотация

Приведены результаты разработки двухдвигательной электромеханической системы, в которой автоматическое управление взаимосвязанными электроприводами обеспечивает формирование электромеханического распора для поддержания закрытого состояние люфта в кинематической передаче в заданном диапазоне изменения нагрузки. При выходе из указанного диапазона нагрузка автоматически распределяется поровну между электроприводами. Целями данного технического решения является формирование распора, когда он необходим в соответствии с особенностями нагрузки, действующей на механизм, и исключение завышения установленной мощности электроприводов по сравнению с мощностью, требуемой для движения механизма. Проиллюстрировано применение результатов разработки для управления движением подъёмной оси антенной установки. Это связано с тем, что момент нагрузки указанного механизма является активным, знакопеременным и зависит от угла подъёма. При пересечении вер- тикали он меняет направление, что способствует раскрытию люфта в кинематической передаче и возникновению автоколебаний. При углах подъёма, близких к горизонтали, момент нагрузки максимален, а люфт под его действием закрыт. Кроме того, вблизи вертикального положения ветровая нагрузка способствует раскрытию люфта. Система регулирования координат электромеханической системы включает контуры регулирования моментов, индивидуальные для каждого из электроприводов, и общий для них контур регулирования положения. Даны рекомендации по синтезу этих контуров. Задаваемая величина момента распора вычисляется нелинейным элементом с трапециевидной характеристикой вход–выход в зависимости от отработанного регулятором положения рассогласования заданного и действительного углового положения оси приводного механизма, что позволяет косвенно оценить величину момента нагрузки.

Разработаны программно-аппаратные средства системы управления. При составлении программного обеспечения микропроцессорной системы управления использованы модельно-ориентированные средства разработки. Изготовлен макет, воспроизводящий конструкцию подъёмного механизма антенной установки. Предложенная система регулирования позволила снизить влияние люфта при углах подъёма, близких к вертикали, и распределить нагрузку между электроприводами при углах подъёма, близких к горизонтали, когда распор не требуется, а также при воздействии ветровой нагрузки. Представлены экспериментальные осциллограммы координат электромеханической системы, подтверждающие заявленные результаты.

Сведения об авторе

Игорь [Igor] Сергеевич [S.] Полющенков [Polyushchenkov]

кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханических систем Смоленского филиала НИУ «МЭИ», e-mail: polyushenckov.igor@yandex.ru

Литература

1. Полющенков И.С. Регулирование координат системы с двухдвигательным электромеханическим торсионом // Вестник МЭИ. 2018. № 2. С. 87—94.
2. Пат. № 2316886 РФ. Способ управления взаимосвязанными электроприводами (варианты) / С.В. Тарарыкин, В.А. Иванков, В.В. Тютиков, Е.В. Красильникъянц // Бюл. изобрет. 2008. № 4.
3. Иванков В.А. Разработка и исследование цифровой системы контурно-позиционного управления редукторными электроприводами многоцелевых металлорежущих станков: автореферат … канд. техн. наук. Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т, 2008.
4. Гнездов Н.Е. Многосвязный асинхронный электропривод с векторным управлением и нежёсткой механикой: автореферат … канд. техн. наук. Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т, 2009.
5. Бронов С.А. и др. Система моделирования с переменной структурой для прецизионных динамических объектов // Журнал Сибирского федерального ун-та. Серия «Техника и технологии». 2014. № 7. С. 797—810.
6. Тушев С.А., Дроздов В.Н. Исследование возмущающих воздействий, приложенных к осям телескопа на качающемся основании // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2014. № 3. С. 59—64.
7. Дроздов В.Н., Тушев С.А. Влияние морской качки на диапазон допустимых координат объекта наблюдения телескопа на палубе корабля // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2013. № 4. С. 54—58.
8. Ловлин С.Ю., Арановский С.В., Смирнов Н.А., Цветкова М.А. Сравнение различных подходов к построению линейных систем управления прецизионными электроприводами // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2013. № 3. С. 31—38.
9. Тушев С.А. Исследование влияния морской качки на систему управления телескопа // Вестник Череповецкого гос. ун-та. 2015. № 4. С. 45—49.
10. Варков А.А. Разработка и исследование системы управления манипуляционным промышленным роботом на базе контроллера движения: автореферат … канд. техн. наук. Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т, 2015.
11. Методы классической и современной теории автоматического управления / под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. Т. 2.
12. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
13. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов. М.: Академия, 2005.
14. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink. СПб.: Питер, 2008.
15. Дьяконов В.П. Matlab 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. М.: СОЛОН-Пресс, 2008.
16. Полющенков И.С. Разработка системы управления электропривода на основе метода модельно-ориентированного программирования // Вестник МЭИ. 2016.
№ 6. С. 87—95.
17. Полющенков И.С. Разработка программного обеспечения для управления электроприводом в технологической системе с применением метода модельно- ориентированного программирования // Вестник МЭИ. 2017. № 4. С. 83—91.
18. Model-Based Design [Офиц. сайт] www.math-works.com (дата обращения 05.03.2018).
19. Waijung Blockset [Офиц. сайт] http://waijung. aimagin.com. (дата обращения 03.03.2018).
20. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия – Телеком, 2009.
---
Для цитирования: Полющенков И.С. Система управления взаимосвязанными электроприводами с электромеханическим распором и распределением нагрузки // Вестник МЭИ. 2019. № 3. С. 70—79. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-70-79.
#
1. Polyushchenkov I.S. Regulirovanie Koordinat Sistemy s Dvukhdvigatel'nym Elektromekhanicheskim Torsionom. Vestnik MEI. 2018;2:87—94. (in Russian).
2. Pat № 2316886 RF. Sposob Upravleniya Vzaimosvyazannymi Elektroprivodami (Varianty) / S.V. Tararykin, V.A. Ivankov, V.V. Tyutikov, E.V. Krasil'nik'yants. Byul. izobret. 2008;4. (in Russian).
3. Ivankov V.A. Razrabotka i Issledovanie Tsifrovoy Sistemy Konturno-pozitsionnogo Upravleniya Reduktornymi Elektroprivodami Mnogotselevykh Metallorezhushchikh Stankov: Avtoreferat … Kand. Tekhn. Nauk. Ivanovo: Ivanovskiy Gos. Energeticheskiy Un-t, 2008. (in Russian).
4. Gnezdov N.E. Mnogosvyaznyy Asinkhronnyy Elektroprivod s Vektornym Upravleniem i Nezhestkoy Mekhanikoy: Avtoreferat … Kand. Tekhn. Nauk. Ivanovo: Ivanovskiy Gos. Energeticheskiy Un-t, 2009. (in Russian).
5. Bronov S.A. i dr. Sistema Modelirovaniya s Peremennoy Strukturoy dlya Pretsizionnykh Dinamicheskikh Ob′ektov. Zhurnal Sibirskogo Federal'nogo Un-ta. Seriya «Tekhnika i Tekhnologii». 2014;7:797—810. (in Russian).
6. Tushev S.A., Drozdov V.N. Issledovanie Vozmushchayushchikh Vozdeystviy, Prilozhennykh k Osyam Teleskopa na Kachayushchemsya Osnovanii. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2014;3:59—64. (in Russian).
7. Drozdov V.N., Tushev S.A. Vliyanie Morskoy Kachki na Diapazon Dopustimykh Koordinat Ob′ekta Nablyudeniya Teleskopa na Palube Korablya. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2013;4:54—58. (in Russian).
8. Lovlin S.Yu., Aranovskiy S.V., Smirnov N.A., TSvetkova M.A. Sravnenie Razlichnykh Podkhodov k Postroeniyu Lineynykh Sistem Upravleniya Pretsizionnymi Elektroprivodami. Pribory i Sistemy. Upravlenie, Kontrol', Diagnostika. 2013;3:31—38. (in Russian).
9. Tushev S.A. Issledovanie Vliyaniya Morskoy Kachki na Sistemu Upravleniya Teleskopa. Vestnik Cherepovetskogo Gos. Un-ta. 2015;4:45—49. (in Russian).
10. Varkov A.A. Razrabotka i Issledovanie Sistemy Upravleniya Manipulyatsionnym Promyshlennym Robotom na Baze Kontrollera Dvizheniya: Avtoreferat … Kand. Tekhn. Nauk. Ivanovo: Ivanovskiy Gos. Energeticheskiy Un-t, 2015. (in Russian).
11. Metody Klassicheskoy i sovremennoy Teorii Avtomaticheskogo Upravleniya / pod Red. N.D. Egupova. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2000;2. (in Russian).
12. Rotach V.Ya. Teoriya Avtomaticheskogo Upravleniya. M.: Izdat. Dom MEI, 2008. (in Russian).
13. Terekhov V.M., Osipov O.I. Sistemy Upravleniya Elektroprivodov. M.: Akademiya, 2005. (in Russian).
14. Chernykh I.V. Modelirovanie Elektrotekhnicheskikh Ustroystv v Matlab, Sim Power Systems i Simulink. SPb.: Piter, 2008. (in Russian).
15. D'yakonov V.P. Matlab 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 v Matematike i Modelirovanii. M.: SOLON-Press, 2008. (in Russian).
16. Polyushchenkov I.S. Razrabotka Sistemy Upravleniya Elektroprivoda na Osnove Metoda Model'no-orientirovannogo Programmirovaniya. Vestnik MEI. 2016;6:87—95. (in Russian).
17. Polyushchenkov I.S. Razrabotka Programmnogo Obespecheniya dlya Upravleniya Elektroprivodom v Tekhnologicheskoy Sisteme s Primeneniem Metoda Model'no- orientirovannogo Programmirovaniya. Vestnik MEI. 2017;4:83—91. (in Russian).
18. Model-Based Design [Ofits. Sayt] www.math-works.com (Data Obrashcheniya 05.03.2018).
19. Waijung Blockset [Ofits. Sayt] http://waijung. aimagin.com. (Data Obrashcheniya 03.03.2018).
20. Denisenko V.V. Komp'yuternoe Upravlenie Tekhnologicheskim Protsessom, Eksperimentom, Oborudovaniem. M.: Goryachaya Liniya – Telekom, 2009. (in Russian).
---
For citation: Polyushchenkov I.S. Control System for Interconnected Electric Drives with an Electromechanical Torsion and Load Distribution. Bulletin of MPEI. 2019;3:70—79. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-70-79.
Опубликован
2018-04-06
Раздел
Электротехнические комплексы и системы (05.09.03)