WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Модель объекта была представлена следующими составляющими:

  1. Подсистема электропривод – конвейер (konv1-konv4), состоящая из механической (барабан, лента и т.д.) и электрической части конвейера (многодвигательный частотно-регулируемый электропривод).
  2. Блок формирования нагрузки конвейера (zagruzka1, zagruzka2).
  3. Блок системы управления многоконвейерной линией (Control).

Рис. 1. Поточно-транспортная система (ПТС), состоящая из четырех конвейеров.

Математическая модель рассматриваемой поточно-транспортной системы представляет собой модель четырех конвейеров, три из которых включены последовательно (konv 1, 3 и 4) и один параллельно (konv 2). Помимо подсистем, содержащих модели конвейеров (konv 1, 2, 3, 4, рис.2), на рисунке представлены: блоки Zagruzka-1,2 (рис.7), моделирующие нагрузку с учетом вероятностного характера грузопотока; блок системы управления транспортной системой (CONTROL), на вход которой поступают сигналы (Is) от конвейеров, свидетельствующие о степени их загрузки, на выходе – управляющие воздействия (U1-U4) на конвейеры, а также сигналы Tm1 и Tm2, поступающие на блоки Zagruzka1,2 и позволяющие учитывать текущую загруженность поточно-транспортной системы.

Цифровая реализация работы поточно-транспортной системы выполнена на языке С в программе Matlab. С помощью модели поточно-транспортной системы можно анализировать режимы пуска конвейеров в заданном порядке с номинальным моментом до номинальной скорости, торможения, отработки конвейерами заданной нагрузки и получить зависимости (регистраторы w-1234, I_1234, Tm_12), определяющие загруженность отдельных конвейеров в системе и показывающие изменение скорости конвейеров в зависимости от нагрузки.

Рис. 2. Модель конвейера Simulink Matlab

Блок 1 моделирует изменение нагрузки на конвейере. На вход поступают сигналы «Tm» от блока «Zagruzka» (рис.1), учитывающего случайный характер грузопотока, и некоторое постоянное значение нагрузки «Constant». Блок 2 определяет реакцию конвейера на поступающий на вход сигнал «U» (управляющее воздействие от системы управления поточно-транспортной системой в зависимости от загрузки конвейера). На выходе модели Tm1 – нагрузка, поступающая на следующий конвейер (рис.1 блоки konv1-konv4), w – скорость движения ленточного полотна конвейера, которая выводится на регистратор (рис.1, регистратор w1234), Is - ток статора, по которому определяется степень загруженности конвейера (рис.1, регистратор I-1234).

Для определения адекватности математической модели привода конвейера в лаборатории кафедры электротехники и электромеханики СПГГИ (ТУ) был смонтирован макет многодвигательного частотно-регулируемого асинхронного электропривода (рис.3,4), параметры двигателей которого были заложены в модель.

Рис.4. Фотография щита управления лабораторной установкой

Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных данных показало, что максимальное расхождение расчётных и фактических характеристик электропривода (токи и напряжения асинхронных приводов, токи нагрузочных машин в режиме имитации разгона конвейера до полной скорости и последующей остановкой) не превышает ±16 %. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод об удовлетворительной сходимости результатов, а следовательно, об адекватности математической модели реальному объекту.

На рис. 5 представлены кривые изменения тока и момента на валу двигателя при приложении нагрузки, которая задавалась изменением тока нагрузочных двигателей М3 и М4. Сопоставление результатов моделирования показало, что рассогласование между полученными расчетными и экспериментальными кривыми составляет не более 10%.

С помощью представленной математической модели была произведена отладка системы прямого управления моментом для многодвигательного асинхронного электропривода конвейера.

Рис.6. Кривые изменения момента при пуске, сбросе и набросе нагрузки

- существующая система управления приводами конвейеров;

- система прямого управления моментом.

На рис. 6 приведены кривые изменения момента при пуске под номинальной нагрузкой, сбросе и набросе нагрузки, иллюстрирующие снижение динамического момента на (15-20)% по сравнению с существующими системами управления приводами конвейеров.

2. Алгоритм формирования сигналов задания в системе управления многодвигательным асинхронным электроприводом, позволяющий учитывать случайный характер грузопотока, повышает равномерность перераспределения нагрузки между приводными двигателями до 90% и исключает проскальзывание ленты при изменении условий работы конвейера.

Электропривод конвейера по условиям эксплуатации имеет ряд специфических особенностей, накладывающих дополнительные требования на выбор алгоритма управления: обеспечение плавного пуска с ограничением кратковременных ускорений; необходимость создания пускового момента, в несколько раз превышающего номинальный; минимизация времени пуска и торможения с ограничением динамических натяжений ленты и отсутствием пробуксовки ленты.

В качестве локальных алгоритмов управления многодвигательным электроприводом использовался алгоритм прямого управления моментом, обеспечивающий максимальное быстродействие по контуру тока (момента) и ограничение максимального значения тока (до номинального момента).

Особенностью конвейерного транспорта как технологической системы является случайность поступления грузопотока от смежного технологического оборудования.

В пакете Simulink программы Matlab была создана модель нагрузки (рис.7), имитирующая случайный грузопоток, поступающий на конвейер.

Рис.7. Модель грузопотока

Блок 1 моделирует грузопоток в виде дискретной последовательности импульсов со случайной длительностью поступления груза и со случайными интервалами его отсутствия. В пределах длительности импульсов грузопоток описан как непрерывный случайный процесс.

Блок 2 моделирует сброс нагрузки с конвейера.

Блок 3 моделирует поступление нагрузки от других конвейеров, входящих в став.

Блок 4 представляет написанную в программе Matlab на языке С s-функцию, описывающую распределение грузопотока.

Рис.8. Структурная схема модели многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с системой прямого управления моментом

РС1,2 – регуляторы скорости; АИН1,2 – автономные инверторы напряжения; Т1,2 – таблицы переключения ключей автономного инвертора; РПС1,2 – регуляторы потокосцепления статора; РМ1,2 – регуляторы электромагнитного момента; В1,2 – вычислители угла поворота вектора потокосцепления статора, момента, потокосцепления статора двигателя и скорости вращения ротора

Алгоритм формирования сигналов задания в системе управления многодвигательным асинхронным электроприводом, учитывающий случайный характер нагрузки, заключается в следующем: величина рассогласования по нагрузке (фактический ток с полупроводниковых преобразователей) используется для корректировки задания скорости отдельных приводов.

Алгоритм корректировки сигналов задания приведен на рис.9.

а. Если, то, то корректирующий сигнал равен 0.

б. Если, то. Задание на регулятор скорости (РС1) снижается, а на РС2 увеличивается.

в. Если, то. Задание на регулятор скорости (РС1) увеличивается, а на РС2 снижается.

Коэффициент K регулирует эффективность уравнивания моментов.

Рис.9. Алгоритм корректировки сигналов задания

ЭП1,2 – электроприводы, Uкор – корректирующий сигнал, wз1,2 – задания скорости, СУ ЭП1,2 – системы управления электроприводами.

Рис.10 иллюстрирует кривые момента и скорости привода переменного тока при случайной нагрузке в режиме пуска на полную скорость с последующим торможением до полной остановки и при ступенчатом набросе нагрузки. Из приведенных кривых видно, что при использовании разработанного алгоритма снижается перерегулирование и колебания момента, а, следовательно, и скорости.

Выполненные исследования режимов работы привода показали, что введение алгоритма корректировки задания скорости отдельных приводов обеспечило повышение равномерности распределения нагрузки между приводными двигателями (рассогласование составляет не более 10%), ограничение перерегулирования момента двигателя (до 15%), а значит, ограничение динамических нагрузок на привод конвейера при использовании алгоритма прямого управления моментом и исключение проскальзывания ленты при изменении условий работы конвейера.

Рис.10. Кривые момента и скорости привода без корректировки сигналов (А) и с разработанным алгоритмом (Б).

Эффективность работы электропривода определяется показателями надежности оборудования. Повышение надежности по критерию обеспечения требуемого коэффициента готовности требует разработки и использования систем контроля и диагностики. В работе обосновывается возможность повышения коэффициента готовности за счет снижения времени восстановления.

Исследования показали, что при внедрении системы управления, контроля и диагностики оборудования комплекса многоконвейерных линий с использованием разработанных алгоритмов коэффициент готовности повышается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная практическая задача повышения энерго- и ресурсосбережения конвейерного транспорта путем реализации разработанных алгоритмов и системы управления асинхронным частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом конвейерного транспорта.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

  1. Для повышения энерго- и ресурсосбережения конвейерного транспорта целесообразен переход на регулируемый асинхронный электропривод с полупроводниковыми преобразователями частоты и управлением режимами работы многоконвейерной линии с учетом технологических требований и случайного характера грузопотока.
  2. Математическая модель электромеханической системы конвейер – многодвигательный асинхронный частотно-регулируемый электропривод с реализацией в среде Simulink пакета программ MatLab позволяет выполнить исследования режимов работы электропривода конвейера с учетом специфики работы механизма при различных алгоритмах управления электроприводом.
  3. Показана целесообразность использования локального цифрового управления моментом асинхронного двигателя с разработанным алгоритмом корректировки сигналов задания, обеспечивающего повышение равномерности распределения нагрузки между приводными двигателями и ограничение динамических нагрузок на ленту (перерегулирование момента до 15%).
  1. Микропроцессорная система управления многоконвейерной линией на базе микроконтроллеров и полупроводниковых преобразователей частоты обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и надежности конвейера ().

Содержание диссертации отражено в следующих основных публикациях:

  1. Черемушкина М.С. Структура и алгоритмы управления и автоматизации при использовании мощных электромеханических комплексов с полупроводниковыми преобразователями / Черемушкина М.С., Козярук А.Е. // Записки Горного института. Том 177. Новые технологии в металлургии, обогащении, автоматизации и управлении. СПб, 2008., стр.69-74
  2. Черемушкина М.С. Повышение безопасности и эффективности управления многодвигательным электроприводом конвейерного транспорта / Черемушкина М.С., Козярук А.Е. // В сб.: Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т.2, 2007., стр. 108-112.
  3. Черемушкина М.С. Использование сетевых технологий управления многодвигательным электроприводом // Сборник трудов XXXIV Неделя науки СПбГПУ: материалы всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов / СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2005, Ч.V., стр. 146-147.
  4. Черемушкина М.С. Создание электромеханической модели поточно-транспортной конвейерной системы в пакете Simulink Matlab // Технологии Microsoft в теории и практике программирования. Материалы межвузовского конкурса-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Северо-Запада. СПб: Изд-во Политехнического университета, 2006., стр. 146-148.

5. Черемушкина М.С. Контроль и управление многодвигательным электроприводом конвейерного транспорта / Черемушкина М.С., Козярук А.Е. // Сборник трудов XXXV Неделя науки СПбГПУ: материалы всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов / СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2006, Ч.V., стр. 146-148.

6. Черемушкина М.С. Совершенствование систем электропривода конвейерного транспорта / Черемушкина М.С., Козярук А.Е. // Сборник трудов XXXVII Неделя науки СПбГПУ: материалы всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов / СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008, Ч.V., стр. 167-168.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»