СТАТЬИ АРБИР
 

  2020

  Май
  Июнь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 1 2 3 4 5
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Концепция построения структуры и исследования управляемых электротехнических комплексов технологического оборудования


Концепция построения структуры и исследования управляемых электротехнических комплексов технологического оборудования

Предложена концепция построения структуры и исследования управляемых электротехнических комплексов технологического оборудования, позволяющая обеспечить повышение эффективности энергоресурсосбережения за счет оптимизации ско-ростных режимов.

Выбору скоростной диаграммы процесса транспортирования, формирования и наматывания синтетических нитей и нетканых материалов должно предшествовать технологическое исследование процесса с целью определения оптимальных режимных по-казателей.

Технологическое оборудование текстильных производств и машины для производства синтетических волокон и нетканых материалов обладают рядом особенностей, сказывающихся на постановке и методах решения задач повышения эффективности энергоресурсосбережения и их реализации за счет управления скоростными режимами. Вследствие этого важнейшей эксплуатационной характеристикой машин и механизмов прядильных производств является соответствие между фактическими и конструктивно заданными законами движения рабочих органов [1].

В качестве управляемых признаков при этом выступают перемещения, линейные скорости и частоты вращения рабочих органов, ускорения отдельных элементов машин, а также перечень показателей систем автоматического регулирования (САР), характеризующих статические и динамические свойства электромеханических систем (ЭМС).

Для эффективного использования перечисленных признаков необходимо осуществлять кинематический и динамический анализ функционирования оборудования по технологическим и энергетическим параметрам.

Типичным, наиболее употребительным средством теоретического исследования являются математические модели машин и их узлов, описываемые системами диф-ференциальных уравнений. Несмотря на упрощения, возникающие при составлении математической модели реального объекта, системы дифференциальных уравнений отличаются большой сложностью, связанной с учетом нелинейностей характеристик, переменности параметров и т.п. Решение таких уравнений представляет собой самостоятельную, но тесно связанную с проблемой анализа и расчета ресурсосберегающих режимов ЭМС, задачу.

Повышение производительности оборудования путем увеличения рабочих скоростей и мощности передаваемых потоков материала, повышение качества изделий - все это требует увеличения точности управления электромеханическими системами, часто в условиях возрастающих возмущающих воздействий как со стороны силовых механизмов, так и со стороны питающей электрической сети.

Компьютерные технологии в настоящее время располагают методами и средствами, составляющими резерв повышения точности управления процессом транспортирования и наматывания волокнистого материала. За счет усложнения структуры САР при компенсации возмущений может быть не только повышена точность управления, но и снижена сложность цепей обратный связей.

Формирование и намотка волокнистых материалов представляет собой один из сложнейших технологических процессов как из-за разнообразия состава волокон и смеси, так из-за сильного влияния программы и точности управления натяжением на прочность волокнистого продукта.

Важнейшим является вопрос о закономерностях управления процессом формирования и наматывания волокнистого продукта с целью получения тел намотки с заданными свойствами.

Основной проблемой при разработке САР процессом транспортирования и наматывания волокнистого материала является обеспечение согласования линейных скоростей рабочих органов.

Нестационарность работы электроприводов как объектов управления процессом формирования и наматывания зависит от способов управления электродвигателями постоянного и переменного тока и от свойств механизмов в процессе эксплуатации. Изменение режимных показателей электроприводов происходит вследствие изменения параметров электрической сети, электромагнитных контуров в цепи «преобразо-ватель-двигатель», передаточных коэффициентов преобразователей, потока возбуждения двигателей, моментов инерции механизмов, частот упругих механических колебаний, параметров гибких передач, взаимного изменения механических параметров в многосвязных системах многодвигательных ЭМС. Кроме того, могут наблюдаться значительные изменения по спектральному составу и интенсивности возмущающих и управляющих воздействий, что может приводить к существенному увеличению динамических ошибок системы и к необходимости коррекции параметров регулирования для минимизации этих ошибок.

При проектировании САР сложных ЭМС важно осуществить анализ и классификацию возмущающих воздействий на привод со стороны посторонних факторов, вызывающих отклонение частоты вращения привода от заданной программы и тем самым нарушающих нормальное течение технологического процесса.

Возмущения условно разделены на статические и динамические. К статическим возмущениям относятся воздействия, возникающие при изменении момента сопротивления приемно-намоточного механизма (ПНМ) по мере наработки продукта, и колебания напряжения сети, которые оказывают влияние на базовый скоростной режим электропривода. К динамическим воздействиям относятся воздействия, вызывающие изменение параметров передаточной функции привода и, следовательно, влияющие на точность процесса наматывания волокнистого материала. К этим возмущениям следует отнести изменения момента инерции в процессе наматывания, а также изменения мо-мента сопротивления при изменении установочной частоты вращения рабочих органов ПНМ. Если динамика привода описывается нелинейными дифференциальными уравнениями, то к динамическим возмущениям следует отнести изменение частоты вращения привода при изменении диаметра наматывания продукта, что приводит к изменению электромеханической постоянной времени.

Для управляемых ЭМС с ПНМ и транспортирующими механизмами (ТМ) характерны и значимы режимы пуска, торможения, регулирования частоты вращения в зави-симости от диаметра наматывания, стабилизации скоростного режима в процессе наматывания, транспортирования волокнистого материала через силовые узлы и механизмы согласно скоростной диаграммы.

Для ПНМ управляемого комплекса производства синтетических волокон и нетканых материалов проведена функциональная оптимизация, при которой по законам управления процессом наматывания разработана структура САР и определены ее численные значения.

Выполнена структурная оптимизация, позволившая использовать минимальное число простейших и легко физически реализуемых элементов систем.

При проектировании и практической реализации использован модульный принцип, при котором компонуется система управления, удовлетворяющая заданным критериям качества и техническим условиям, из типовых модулей (блоков). Это включает в себя необходимость разработки способов коррекции системы, когда при известном математическом описании системы определяется структура и параметры дополнительных корректирующих устройств, обеспечивающих ее заданные качественные показатели в статических и динамических режимах.

Излагаются основные принципы построения управляемых электромеханических систем с транспортирующими и мотальными механизмами в свете современного состо-яния теории и методов математического описания систем управления.

Таким образом, необходим аналитический аппарат для разработки методики анализа и расчета управляемых комплексов технологического оборудования, способных формировать изделия с заданными технологическими свойствами. Практическая реализация данной проблемы имеет важное значение для экономии и рационального использования материальных и энергетических ресурсов в текстильной отрасли и производстве синтетических волокон.

Выбору скоростной диаграммы процесса транспортирования, формирования и наматывания волокнистого материала должно предшествовать технологическое исследование управляемого процесса с целью установления наиболее выгодного скоростного режима [2].

Известно значительное число различных глобально устойчивых алгоритмов адаптивного управления динамическими системами, большинство из которых может быть получено путем применения стандартных процедур метода скоростного градиента при надлежащем выборе целевого функционала и выражения для ошибки. Однако, эти алгоритмы ориентированы на так называемую параметрическую неопределенность уравнений объекта, то есть на знание математического описания объекта с точностью до конечного числа постоянных параметров. При таком подходе все составляющие нелинейного описания объекта должны быть скопированы в законе управления, а следовательно, эти составляющие должны быть точно известны. На практике достаточно точную модель объекта построить сложно, а иногда и невозможно. Глобально устойчивые адаптивные алгоритмы рассчитаны на меньший уровень неопределенности, чем тот, который обычно имеет место в практических задачах. Поэтому в основу подхода к построению адаптивных систем управления, ориентированных на применение в реальных условиях, целесообразно положить иные принципы, исключающие точное копирование нелинейностей объекта и, следовательно, рассчитанные на больший уровень неопределенности.

В исследованиях использован подход к построению приближенных алгоритмов адаптивного управления, названный методом мажорирующих функций. В частности, для достаточно широкого класса нелинейных динамических объектов предложена процедура построения адаптивного управления, в которой используются лишь специально вводимые оценочные функции переменных состояния объекта и вектора управления, скорость роста которых при бесконечном возрастании аргумента не ниже, чем скорость роста соответствующих составляющих правых частей дифференциальных уравнений объекта.

Для реализации указанного выше закона управления в реальном времени (а также для проведения компьютерного моделирования), ввиду его сложности и необходимости взаимосвязанного управления несколькими сложными объектами, наилучшим образом подходят процессоры, ориентированные на параллельные вычисления. При этом адаптивные алгоритмы управления взаимосвязанным многостепенным объектом естественным образом декомпозируются по степеням подвижности. Это же относится и к математическим моделям самого объекта, но при практической реализации параллельной модели в большинстве случаев требуется дополнительная балансировка загрузки процессоров ввиду различной сложности правых частей уравнений для каждого сочленения.

Авторами использована методика моделирования адаптивных систем управления на параллельных вычислительных структурах. На ее основе отлажен комплекс параллельных программ, функционирующий на базе параллельных процессоров с распределенной памятью. Программный комплекс позволяет моделировать в реальном времени систему управления с различными, в том числе адаптивными и параллельными алгоритмами управления. Проведенный комплекс исследований показал, что применение адаптивного управления на порядок повышает динамическую точность управления скоростными режимами сложных динамических объектов с транспортирующими и мотальными механизмами. Результаты моделирования систем управления на параллельных вычислительных структурах позволяют сделать вывод о возможности реализации в реальном времени сложных и интенсивных в вычислительном отношении алгоритмов адаптивного управления.

ЛИТЕРАТУРА

Шилов А.В., Поляков А.Е. Анализ и расчет электропривода экструдера управляемого электротехнического комплекса // Химические волокна. - 2008. - № 2. - С.56-59.

Поляков А.Е., Поляков К.А. Реализация наблюдателя состояний для управления электромеханической системой ровничной машины // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008. - № 2. - С.103-106.


Е.М. ФИЛИМОНОВА, А.Е. ПОЛЯКОВ (Московский государственный университет дизайна и технологии)





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ