Керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням розподілених параметрів електромеханічної системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням розподілених параметрів електромеханічної системи

Спеціальність 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Самойленко Андрій Анатолійович

Дніпропетровськ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України на кафедрі електропривода.

Науковий керівник

кандидат технічних наук, доцент

ДОВГАНЬ Сергій Михайлович, професор кафедри електропривода Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (м. Дніпро-петровськ). електропривід керування шахтна установка

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

ЧЕРМАЛИХ Валентин Михайлович, завідувач кафедри автоматизації управління електротехнічними комплексами Інституту енергозбереження та енергоменеджменту Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України;

кандидат технічних наук, доцент

Маренич Костянтин Миколайович, завідувач кафедри гірничої електротехніки і автоматики ім. Р.М. Лейбова Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Провідна установа

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, кафедра автоматизованих електромеханічних систем.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Видобуток вугілля в Україні пов'язаний із постійним збільшенням глибин проведення гірничих робіт. Це потребує нових більш потужних підйомних комплексів із багатоканатними підйомними установками для шахт глибиною понад 1500 м із номінальним завантаженням понад 50 т та швидкістю підйому понад 15 м/с. При таких глибинах та масах більш вагомим стає процес енергообміну між електричними та механічними частинами шахтної підйомної установки, зростають динамічні навантаження, особливо в елементах із найменшою жорсткістю - підйомних канатах.

Збільшення динамічних навантажень на канат призводить до збільшення деформації та стомленості проволок, зменшення їх пластичності та міцності. Канат у системі шахтної підйомної установки представляє собою найбільш недовговічний елемент. У місцях з'єднання канатів із зосередженими масами (судинами) виникають значні перенапруження, які призводить до обриву проволок канату. Якщо працездатність підйомної машини складає десятиріччя, то довговічність канатів лічиться роками. До того ж, канат абсолютно ремонтонепридатний елемент, на якому лежить відповідальність за безпеку експлуатації підйомної установки, причому вартість канатів, комплексу робіт з його заміни відносно велика.

Додаткові динамічні навантаження призводять до прискореного аварійного виходу з ладу редукторів, валів, підйомних судин, направляючих, кулаків тощо. Динамічне навантаження підйомних машин при відсутності обмежень пікових навантажень призводить до появи тріщин у барабанах машин. Такі аварії завдають значних економічних збитків. Для зменшення динамічних навантажень в елементах шахтного підйомного комплексу необхідно поступово збільшувати (зменшувати) рушійне зусилля. Коливання в режимі запобіжного гальмування призводять до появи динамічної складової зусилля з амплітудою більше половини від статичного навантаження, тому задача обмеження додаткових та пікових навантажень в елементах шахтних підйомних установках з метою забезпечення її надійності та безпеки експлуатації є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідні роботи зі створення систем автоматичного керування електроприводом постійного та змінного струму з використанням раціональних законів керування, що враховують нестаціонарні параметри податливих елементів електромеханічної системи шахтної підйомної установки, проводились відповідно до науково-дослідної дербюджетної теми: "Розробка методології взаємозв'язаної оптимізації однолінійних потокових технологічних процесів гірничо-металургійного виробництва" (№ держреєстрації 0102U003027).

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи - зменшення динамічних навантажень у шахтних підйомних установках шляхом використання законів керування електроприводом, що зменшують полігармонічні динамічні навантаження в електромеханічних системах при збереженні їх швидкодії.

Для досягнення мети поставлені й вирішені наступні задачі:

визначенні раціональні шляхи покращання динамічних характеристик електромеханічних систем шахтних підйомних установок;

розроблена методика складання структурних представлень багатоканатних статично зрівноважених та статично незрівноважених шахтних підйомних установок, що дозволяє враховувати розподілені параметри елементів із найменшою жорсткістю та синтезувати раціональні закони керування;

розроблені закони керування електроприводом шахтної підйомної установки, що враховують два, три або n частот власних коливань системи;

отриманні аналітичні вирази, що пов'язують параметри електроприводу та закону керування за умов забезпечення оптимізації перехідних процесів в електромеханічній системі шахтної підйомної установки за різними показниками якості;

розроблений закон керування електроприводом постійного та змінного струму, що забезпечує демпфірування пружних коливань при зміні параметрів об'єкту та відхиленні сигналу керування на вході системи автоматичного керування від розрахованого за раціональним законом керування електроприводом шахтної підйомної установки;

оцінений вплив пружних зв'язків між вітками та барабаном шахтної підйомної установки на динаміку електромеханічної системи і встановлені зв'язки між параметрами регуляторів та об'єкту керування;

досліджені запропоновані закони керування електроприводом на математичних моделях електромеханічних систем багатоканатних статично зрівноважених та статично незрівноважених шахтних підйомних установок;

проведений порівняльний аналіз результатів математичного моделювання з осцилограмами різноманітних режимів роботи електроприводу шахтної підйомної установки.

Об'єкт дослідження - процеси в електромеханічній системі шахтної підйомної установки з урахуванням нестаціонарностей податливих елементів.

Предмет дослідження - режими роботи електропривода шахтної підйомної установки, що забезпечують підвищення якості перехідних процесів підйому та враховують наявність відхилення параметрів електромеханічної системи і нестаціонарність елементів шахтної підйомної установки.

Методи дослідження. Поставлені в роботі задачі були вирішені за допомогою наступних методів: Релея, Терехова, граничних пружностей, математичної фізики, теорії автоматичного керування, математичного моделювання, експериментальних досліджень.

Ідея роботи полягає в урахуванні характеру впливу рушійного зусилля на динаміку процесу підйому судин у багатоканатних шахтних підйомних установках та встановленні закономірностей формоутворення сигналу керування електроприводом, що забезпечують зниження амплітуд коливань зусиль у канатах на основі досліджень динаміки шахтних підйомних установок як об'єктів із розподіленими та зосередженими параметрами.

Основні наукові положення та результати, їх новизна.

Наукові положення:

1. Регулювання координат електроприводу шахтної підйомної установки згідно із законом, в якому друга похідна швидкості формується як сума чотирьох зсунутих у часі імпульсів, забезпечує зменшення максимальних динамічних зусиль у канатах та величини перерегулювання координат руху судин до 3% у порівнянні з лінійним законом керування.

2. Закон керування електроприводом шахтної підйомної установки відповідно до положення судин з урахуванням інформації про час розповсюдження хвилі пружної повздовжньої деформації та співвідношення мас канатів із масами судин наближує коефіцієнт динамічності електромеханічної системи з підлеглим керуванням швидкістю барабану до одиниці в співставленні з аналогічною системою, що використовує закон керування за основною частотою власних коливань системи.

Наукові результати:

1. Отримані залежності між частотами власних коливань електромеханічної системи та параметрами пристрою, що формує сигнал завдання згідно з законом керування за двома та трьома частотами власних коливань.

2. Отримані залежності, що дозволяють розраховувати першу та другу частоту власних коливань віток шахтної підйомної установки при повній компенсації впливу двох складових пружних зусиль за допомогою системи електропривода.

3. Отримані вирази, що дозволяють розраховувати амплітуди коливань прискорень судин із урахуванням однієї або двох перших частот власних коливань електромеханічної системи при використанні закону керування за двома та трьома частотами власних коливань, що дозволяє оцінити якість перехідних процесів.

4. Доведено, що амплітуда коливань прискорень та швидкість судин у шахтній підйомній установці зменшується за умов використання полігармонічного закону керування в системі підлеглого керування швидкістю.

5. Отримана залежність, що дозволяє розрахувати керуючий сигнал, який забезпечує монотонність перехідних процесів у будь-якій точці розгалуженої недемпфірованої з n - гармонійним складом електромеханічної системи за умов повної компенсації електроприводом складових пружних зусиль.

6. Отримані залежності частот власних коливань від параметрів електромеханічної системи з метою корегування системи автоматичного керування для покращання показників якості перехідних процесів.

7. Доведено, що корегування сигналу керування електроприводом шахтної підйомної установки на основі інформації про різницю між квадратом швидкості барабану та добутком швидкостей судин із метою адаптації системи керування до відхилення сформованого сигналу завдання на швидкість від розрахованого за раціональним законом руху покращує динамічні показники електромеханічної системи.

8. Розроблено алгоритм керування електроприводом шахтної підйомної установки з вилученням найвищої похідної координати керування з диференціального рівняння руху та диференціального рівняння об'єкту керування, що враховує його розподілені параметри, водночас із подальшим нормуванням похідної координати керування у відповідності до стандартного розподілу поліномів Баттерворта, який підвищує демпфірування електромеханічної системи в порівнянні з системою підлеглого керування швидкістю барабану.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій, запропонованих у роботі, підтверджується положеннями теорії автоматичного керування, даними математичного моделювання, збігом теоретичних розробок із результатами комп'ютерного моделювання та даними натурних осцилограм.

Практичне значення отриманих результатів полягає в обґрунтуванні можливості зменшення динамічних навантажень в елементах шахтної підйомної установки за рахунок використання в системі автоматичного керування електроприводом синтезованих законів керування з метою підвищення працездатності підйомної машини та збільшення довговічності канатів при збереженні швидкодії електромеханічної системи.

Створена математична модель статично зрівноваженої та статично незрівноваженої шахтних підйомних установок з урахуванням пружності канатів та нестаціонарності параметрів електромеханічної системи. Розроблена методика розрахунку трьохперіодної тахограми шахтної підйомної установки, що враховує три основні частоти власних коливань електромеханічної системи.

Результати роботи впроваджені на ЗАТ Новокраматорський машинобудівний завод “НКМЗ” при проектуванні нових систем автоматичного керування шахтними підйомними установками та розрахунках раціональних тахограм руху.

Особистий внесок здобувача Автор самостійно сформулював задачі дослідження, наукові положення і результати, виконав теоретичну та практичну частини роботи. Зміст дисертації викладено автором особисто.

Особистий внесок дисертанта у роботах, написаних у співавторстві: у роботі [1] виконаний синтез систем автоматичного регулювання електроприводом за схемою "машина подвійного живлення"; дослідження машини подвійного живлення з різними завданнями на потокозчеплення виконано у роботі [2]; у роботі [3] розроблена методика складання структурних представлень статично зрівноважених та незрівноважених шахтних підйомних установок; синтез законів керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням двох та трьох основних частот власних коливань електромеханічної системи виконаний у роботі [4]; спосіб корегування сигналу керування до наявності відхилення сигналу завдання на швидкість від розрахованого за раціональним законом руху запропонований у роботі [5]; полігармонічний закон керування електроприводом шахтної підйомної установки синтезований у роботі [6]; особливості використання законів керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням нестаціонарностей електромеханічної системи розглянуті у роботі [7].

Апробація результатів роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідались на міжнародних та міжрегіональних науково-технічних конференціях: II Всеукраїнська науково-технічна конференція аспірантів та студентів: “Автоматизація технологічних об'єктів та процесів. Пошук молодих”, м. Донецьк, 25-26 квітня 2002 р.; Международная научно-техническая конференция: "Неделя горняка 2003", Росія, м. Москва січень, 2003 р.; IV Межрегиональная научно-техническая конференция: "Управление в технических, социально-экономических и медико-биологических системах". Южно-российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), Росія, м. Новочеркаськ, 17-18 квітня 2003 р.; III Всеукраїнська науково-технічна конференція аспірантів та студентів: “Автоматизація технологічних об'єктів та процесів. Пошук молодих”, м. Донецьк, 14-15 травня 2003 р.; II Міжнародна науково-технічна конференція: "Інформаційна техніка та електромеханіка" (ІТЕМ-2003), м. Луганськ, 22-24 квітня 2003 р.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені в 10 друкованих працях, з них 7 - у виданнях, затверджених ВАК України, 3 - матеріали конференцій.

Структура й обсяг роботи. Повний обсяг дисертації складає 232 сторінки друкованого тексту, до складу якого входять 150 сторінок основної частини, що містить: вступ, п'ять розділів і висновки по роботі; список використаних джерел, що містить 98 найменувань і займає 11 сторінок, п'ять додатків на 26 сторінках, 82 рисунки та 7 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність дослідження і показаний її зв'язок із науковими програмами та темами, сформульовані мета, основні наукові й практичні завдання дослідження. Викладені наукові положення, що виносяться на захист, сформульовані наукові результати та практична цінність роботи. Показаний рівень апробації результатів роботи, кількість публікацій за темою й особистий внесок автора.

У першому розділі розглянуто особливості двокінцевих шахтних підйомних установок (ШПУ). Проаналізовані існуючі закони керування електроприводами ШПУ та зроблена оцінка електроприводів змінного і постійного струму. Акцентовано увагу на такі перспективні системи електроприводів: безпосередній перетворювач частоти - асинхронний двигун та асинхронно - вентильний каскад за схемою “машина подвійного живлення” (МПЖ).

Розглянутий сучасний стан теорії динаміки шахтного підйому. Великий вклад у розвиток теорії підйому внесли засновники радянської школи гірничої механіки М.М. Федоров, А.Н. Дінник та їх послідовники: Г.Н. Савін, Ф.В. Флорінський, Н.П. Неронов, М.Ф. Глушко, О.О. Горошко, В.С. Тулін, Г.М. Єланчік, М.Г. Гаркуша, Є.С. Траубе, І.С. Найденко, О.М. Крижановський, Л.В. Колосов, В.І. Дворніков, В.Е. Католіков, А.Д. Дінкель, А.М. Седунін, В.М. Чермалих, І.Я. Гальпєрін, В.І. Белобров, В.Ф. Абрамовський, В.І. Самуся, С.Р. Ільїн та інші, які освітили проблематичні питання теорії підйому.

Відповідно стану питання теорії динаміки шахтного підйому поставлені задачі досліджень щодо зменшення періодів зміни прискорення барабану та динамічних навантажень в електромеханічній системі ШПУ.

З метою визначення найбільш точних рішень задач щодо динаміки шахтного підйому та реалізації алгоритму рішення як технічним, так і програмним шляхом, розглянуті найбільш поширені методі: математичної фізики, Релея, Терехова та граничних пружностей. Доведено, що найбільш придатними для синтезу систем автоматичного керування (САК) електроприводами ШПУ є представлення механічної системи з податливими елементами за методом граничних пружностей та за методом математичної фізики.

Для спрощення аналізу та моделювання перехідних процесів в ШПУ розглянуті методи визначення передаточних функцій, що належать до методів математичної фізики: прямий, інтегральний та матричний метод продовження.

При розв'язанні задач шахтного підйому канат представлений ідеальним пружним стержнем та описаний хвильовим рівнянням за таких умов: не враховується нерівномірність розподілу маси по довжині канату, нехтується силами внутрішнього тертя у канаті та поперечними коливаннями. Для отримання передаточних функцій елементів ШПУ за умови описування динаміки канату хвильовим рівнянням доцільно застосовувати прямий метод математичної фізики.

Шляхом покращання динамічних характеристик та підвищення швидкодії електропривода ШПУ прийнято врахування в законах керування нестаціонарних властивостей податливих елементів ШПУ, до яких належать довгі канати.

У другому розділі для дослідження динаміки електромеханічної системи розглянуто алгоритм отримання структурного представлення механічної частини ШПУ за прямим методом математичної фізики.

При складанні розрахункової схеми (рис. 1) прийняті наступні припущення:

підйомні судини рухаються в жорстких направляючих пристроях; нехтується впливом взаємодії судин з арміровкою стовбура на зусилля в канатах; повздовжні коливання зрівноважуючих канатів не передаються з однієї вітки до іншої крізь петлю канатів; нехтується впливом дуги ковзання у точці набігання (збігання) канатів на барабан на динамічні процеси в канаті; система головних та система зрівноважуючих канатів замінена відповідно одним еквівалентним головним та одним еквівалентним зрівноважуючим канатами; в перетині головного та зрівноваженого канатів стискуюче динамічне зусилля менше статичного зусилля, що розтягує канат; коефіцієнт тертя каната об футеровку барабана вважається постійним на всій дузі обхвату барабана канатом; зрівноважуючі канати моделюються вагомими пружно-в'язкими нитками; нехтується впливом поперечних та крутильних коливань головних та зрівноважуючих канатів на повздовжні коливання; дисипація енергії в канатах врахована за гіпотезою Фойгхта.

Запропоновані структурні представлення статично зрівноваженої (рис. 2) та статично не зрівноваженої ШПУ забезпечують: врахування повного спектру частот власних коливань ШПУ; уникнення переходу основних змінних до відносних одиниць, що не дозволяє враховувати динамічні властивості а ні вітки, що опускається, а ні зрівноважуючих канатів; запобігання нехтуванням коефіцієнтами жорсткості в місцях з'єднання канатів та зосереджених мас, як це необхідно робити за методом граничних пружностей; врахування розсіювання енергій в канатах за гіпотезою Фойгхта.

Для замкненої за швидкістю барабана САК запропонований універсальний вираз, що дозволяє розраховувати значення найменшої частоти власних коливань віток ШПУ (як статично зрівноваженої, так і статично незрівноваженої) при будь-яких параметрах механічної частини та має похибку визначення, що не перебільшує 2,1% від графічного рішення.

У третьому розділі з метою покращання динамічних характеристик електромеханічної системи ШПУ синтезовано 5 законів керування замкненою за швидкістю САК електроприводом змінного та постійного струму.

Три закони керування (закон 1-3), враховуючи нестаціонарні властивості електромеханічної системи ШПУ, забезпечують демпфірування двох найменших частот власних коливань, два з них базуються на апроксимації процесів коливань в канаті консервативною ланкою (відповідно закон 1 та 2) за

умови високоточного відпрацювання електроприводом завдання на прискореннябарабану. Закон керування 2 в порівнянні з законом 1 дозволяє вдвічі зменшити порядок диференціювання функції сигналу завдання та при певних параметрах ШПУ забезпечує більший темп зростання прискорення, ніж лінійний закон керування (табл. 1).

Формоутворення сигналу керування за швидкістю, що забезпечує демпфірування будь-яких n-гармонійних складових, має вигляд:

(1)

; ; ,

де - імпульсна функція (довжина імпульсу , причому );

; ; ;

- цілі непарні невід'ємні числа; , , , - відповідно завданню на швидкість, прискорення, максимальне прискорення та ривок барабану ШПУ; ,...,, - періоди власних коливань електромеханічної системи.

Для отримання закону керування 3 та 4 необхідно в (1) прийняти n=1 та n=2 відповідно.

На рис. 3. представлений приклад графіків зміни першої та другої похідної швидкості у координатах вхід-вихід системи з двох паралельно з'єднаних консервативних ланок із частотами власних коливань с та с відповідно при вхідному сигналі за законом 4, де , , , - ривок та прискорення вихідних сигналів.

Закон керування 5 забезпечує демпфірування повного спектру коливань замкненої за швидкістю САК електромеханічної системи ШПУ та базується на структурних представленнях підйомних установок (рис. 2) за умови нехтування дисипацією енергії коливань. Порівняльний аналіз характеристик законів керування представлений в табл. 1. У роботі розраховані амплітуди коливань прискорень судин ( та ) при врахуванні основних частот власних

Таблиця 1

Порівняльний аналіз законів керування

В дисертаційній роботі наведене нове рішення наукової задачі синтезу законів керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням розподілених параметрів системи, що забезпечує зниження динамічних навантажень в електромеханічній системі за рахунок зменшення впливу двох полігармонічних пружних складових моментів.

Виконані в дисертаційній роботі дослідження дозволяють сформулювати наступні висновки:

1. Зменшення динамічних навантажень в силових елементах шахтної підйомної установки за допомогою раціональних законів керування, що враховують нестаціонарність параметрів електромеханічної системи дозволяє підвищити довговічність підйомних канатів (валів, підйомних судин, направляючих, кулаків тощо), безпеку експлуатації та надійність підйомного комплексу.

2. Розроблена методика складання структурних представлень різних типів шахтних підйомних установок за умови використання прямого методу математичної фізики при вирішенні диференційних рівнянь у часткових похідних гіперболічного типу, забезпечує: врахування повного спектру частот власних коливань механічної частини підйомної установки; уникнення переходу основних змінних до відносних одиниць, що дозволяє враховувати динамічні властивості обох віток підйомної установки та зрівноважуючі канати; запобігання нехтуванню коефіцієнтами жорсткості в місцях з'єднання канатів і зосереджених мас та врахування розсіювання енергії коливань у канатах за гіпотезою Фойгхта.

3. Встановлено, що перегулювання прискорення (швидкості) судин шахтної підйомної установки та максимальні динамічні зусилля в канатах зменшуються за умови використання закону керування за двома та трьома частотами власних коливань електромеханічної системи.

4. При повній компенсації системою електропривода впливу вітки, що підіймається та опускається на динаміку руху барабану отримані вирази, що дозволяють розраховувати перший та другий тон (частоту) власних коливань віток шахтної підйомної установки з максимальною похибкою 2,1 % від графічного рішення.

5. Відповідно до законів керування за двома та трьома частотами власних коливань електромеханічної системи шахтної підйомної установки встановлені залежності, що дозволяють розраховувати час зміни прискорення і максимальне значення завдання на ривок барабану та оцінювати період зміни прискорення в порівнянні з лінійним законом керування.

6. Для оцінки перерегулювання та часу зміни прискорення судин отримані вирази, що дозволяють розраховувати амплітуди коливань прискорень судин з урахуванням однієї або двох частот власних коливань електромеханічної системи при використанні закону керування за двома та трьома частотами власних коливань системи. Побудовані графічні залежності, що дозволяють оцінити амплітуди коливань прискорень судин в залежності від часу зміни прискорення барабану.

7. Синтезований закон керування, що враховує полігармонічні властивості шахтної підйомної установки в системі підлеглого керування швидкістю барабану, забезпечує зменшення амплітуди коливань прискорень і швидкості судин та час зміни прискорення барабану в порівнянні з лінійним законом керування.

8. Адаптацію сигналу керування в астатичній системі підлеглого керування швидкістю барабану шахтної підйомної установки доцільно здійснювати на основі корегуючого сигналу, що містить інформацію про різницю між квадратом швидкості барабану та добутком швидкостей підйомних судин. У систему підлеглого керування швидкістю барабану корегуючий сигнал подається паралельно завданню на швидкість руху барабану, при цьому замкнена система керування залишається астатичною.

9. За умови повної компенсації системою електропривода складових пружних зусиль у розгалуженій недемпфірованій з n - гармонійним складом електромеханічній системі запропоновано закон керування, що забезпечує відсутність перерегулювання основних змінних (швидкість, прискорення, зусилля, момент тощо) у будь-якій точці системи.

10. Покращання показників якості перехідних процесів шляхом корегування законів керування в системі автоматичного регулювання швидкості доцільно здійснювати за допомогою отриманих залежностей між частотами власних коливань електромеханічної системи шахтної підйомної установки та “малою” сталою часу і коефіцієнтом підсилення регулятора швидкості барабану за умови використання симетричного критерію оптимізації регулятора.

11. Підвищення демпфірування електромеханічної системи в порівнянні з системою підлеглого керування швидкістю барабану шахтної підйомної установки забезпечує алгоритм керування з вилученням найвищої похідної координати керування з диференціального рівняння руху та диференціального рівняння об'єкту керування, що враховує його розподілені параметри, водночас із подальшим нормуванням похідної координати керування у відповідності до стандартного розподілу поліномів Баттерворта.

12. Розроблений алгоритм розрахунку трьохперіодної діаграми швидкості барабану шахтної підйомної установки дозволяє зменшити динамічні навантаження в силових елементах електромеханічної системи підйомної установки.

13. Порівняльний аналіз натурних осцилограм із результатами моделювання підтверджує, що модель статично незрівноваженої шахтної підйомної установки у якісному і кількісному відношеннях задовільно відображає характер зміни силових параметрів електромеханічної системи, що свідчить про її вірогідність. Розходження натурних та теоретичних даних не перебільшує 9%, що свідчить про можливість використання запропонованих законів керування, які синтезовані на основі запропонованих структурних представлень шахтних підйомних установок та їх основних параметрів, на діючих шахтних підйомних комплексах.

ОСНОВНІ НАУКОВІ ПОЛОЖЕННЯ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

АНОТАЦІЯ

Самойленко А.А. Керування електроприводом шахтної підйомної установки з урахуванням розподілених параметрів електромеханічної системи. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи. - Національний гірничий університет. - Дніпропетровськ. - 2004.

Дисертація присвячена питанням підвищення швидкодії та покращанню динамічних показників електромеханічних систем шахтних підйомних установок шляхом використання раціональних законів керування в замкненій за швидкістю системі автоматичного керування з урахуванням нестаціонарних властивостей довгих канатів.

Наведено теоретичне узагальнення раціональних законів керування в періодах обмеження похідних прискорення та швидкості з метою зменшення динамічних навантажень в силових елементах шахтних підйомних установок за умови збільшення темпів зміни прискорення.

Вперше отримані залежності між параметрами законів керування за двома, трьома, n частотами власних коливань і полігармонічним та об'єктом керування, що дозволяють у випадку зміни параметрів об'єкта керування проводити переналагодження системи автоматичного керування.

Отримані залежності між частотами власних коливань електромеханічної системи та некомпенсованої сталої часу і коефіцієнтом підсилення регулятора швидкості барабану з метою корегування системи автоматичного керування для покращення динамічних показників об'єкту керування.

Ключові слова: електромеханічна система з розподіленими параметрами, закони керування, електропривод змінного та постійного струму, шахтна підйомна установка, динаміка канатів.

Самойленко А.А. Управление электроприводом шахтной подъемной установки с учетом распределенных параметров электромеханической системы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. - Национальный горный университет. - Днепропетровск. - 2004.

Диссертация посвящена вопросам повышения быстродействия и улучшения динамических показателей электромеханических систем шахтных подъемных установок путем использования рациональных законов управления в замкнутой системе автоматического регулирования скорости с учетом нестационарных свойств длинных канатов.

Приведено теоретическое обобщение рациональных законов управления в периодах ограничения производных ускорения и скорости с целью уменьшения динамических нагрузок в силовых элементах шахтных подъемных установок при условии увеличения темпов изменения ускорения.

Разработана методика построения структурных представлений многоканатных статически уравновешенных и статически неуравновешенных шахтных подъемных установок, позволяющая учитывать распределенные параметры длинных канатов.

Впервые получены зависимости между параметрами законов управления по двум, трем, n частотам собственных колебаний, полигармоническим законом и объектом управления, позволяющие производить перенастройку системы автоматического регулирования скоростью барабана шахтной подъемной установки. Выведены зависимости между частотами собственных колебаний электромеханической системы, некомпенсируемой постоянной времени и коэффициентом усиления регулятора скорости, настроенного по симметричному критерию качества, с целью улучшения динамических показателей объекта управления. Получены зависимости, позволяющие рассчитывать первый и второй тон (частоту) собственных колебаний веток шахтной подъемной установки при полной компенсации составляющих упругих усилий с помощью электропривода. С использованием информации о скорости перемещения сосудов и барабана предложен алгоритм расчета компенсирующей связи, обеспечивающей непрерывное демпфирование упругих колебаний в электромеханической системе.

Разработан алгоритм расчета трехпериодной тахограммы с учетом нестационарных свойств длинных канатов.

Ключевые слова: электромеханическая система с распределенными параметрами, законы управления, электропривод переменного и постоянного тока, шахтная подъемная установка, динамика канатов.

Samoylenko A.A. Control of a mine winding plant by the electric drive with allowance distributed parameters of the electromechanical system. - Manuscript.

The thesis for seeking of scientific degree of the candidate of technical sciences by specialty 05.09.03 - Electrotechnical complexes and systems. - National mining university. - Dnepropetrovsk. - 2004.

The thesis is dedicated to the problems of speeding up and improvement of dynamic parameters of electromechanical systems of mine winding plants by usage of rational control laws in a loop system of automatic control of speed with allowance for of non-steady properties of lengthy cable ropes.

The idealized generalization of rational control laws in the seasons of limitation of derivative acceleration and speed is adduced with the purpose of reduction dynamic loads in load-bearing elements mine winding plants under condition of increase of rates of change of acceleration.

Relations between parameters of control laws on two, three, n by tones of oscillations, polyharmonic law and object of controls permitting to make retargeting of an automatic control system for the first time are obtained. The relations between tones of oscillations of an electromechanical system both not indemnified time constants, and gain of a speed regulator is obtained with the purpose of correcting an automatic control system for improvement of dynamic parameters of control object.

Key words: Electromechanical distributed parameter system, control laws, electric drive variable and direct current, mine winding plant, dynamics of cable ropes.

Размещено на Allbest.ru