Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок

Подождите немного. Документ загружается.

4' 4* '

Для принятой настройки на МО с учетом найденных

значений d\, di, d

0,097 z - 0,606

(см. формулу 17.77)

Z- 0,509

Полученной ДПФ цифрового регулятора скорости с<к

ствует ДПФ цифрового замкнутого контура {17.78)

w Ш .

-1,509г + 0.606

Как указано в §17.4, в этом случае для реализации в ни

вом контуре скорости МО имеем цифровой регулятор еког

отличный от пропорционального, что усложняет npoipaMM

гулятора для микропроцессора.

Для составления программы для ЦВМ (микропроцес

составим рекуррентное уравнение для цифрового контура с к:

сти

ДПФ замкнутого контура скорости представим в стан;

ном виде

где: А

</,

= 1,606; А

= </

;

=0,703; /? 1-е/ +d

-0.

При отработке ступенчатого задающею воздейс

= | получим операторное выражение для <у(г) и

ласти дискретных переменных в виде

* ч

В В

Z — 1

Z + /1

Для расчета переходного процесса использована мето.

изложенная в [21-4].

Рекуррентное уравнение имеет вид

со\к + 21 = +1]

(о[К) +

В. (2

Начальные УСЛОВИЯ

<у[0] = 0; (о[

= 0;

со[2]

= В. (21;

На рис.21 .За представлен рассчитанный по (21.2) и (21 3) I

реходный процесс в цифровом контуре скорости. Как вилно|

время переходного

ja 1пп составляет -157', а

дотирование <г=6%.

было скатано выше,

ни модульного опти-

(фровом коту ре ско-

сдполагает нспользова-

вого регулятора око-

личного от пропор-

ЩОго Из выражения

евидно, что для иолу-

порционального цнф-

регулятора скорости

но выполнить условия

.606-

§<*,)—(l

;7-(1+</,)= 0.703.

тда

Рис 21 3.

Переходные пронесен

цифро-

вом

кштрс скорости

при

настрп^хс

на

модульнмП пгггичум

а) ДПФ ЦРС

(|7

29>: 6) ДПФ IIPC

(I7J1)

1 + </.+</, 0,097

(см.

79).

'о

Ф замкнутого цифрового контура в этом случае будет

, °-

097

z" -1,606г + 0.703

ндартном для реализации на ЦВМ виде последнее вы-

представляекя следующим образом

(0(2) =

— г ,

2-1 Z~ 4- A

Z +

At: #=0.097;

,= 1,606: Л

=0,703.

Ш рис.21.36 представлен переходный процесс в цифровом

скорост

для этого случаи. Время переходного процесса

идо =21 /', а перерегулирование ст = 27%.

[сопоставления кривых а и б на рис.21.3 ясно, что упро-

ДПФ 1шфрового регулятора скорости приводит к ухудше-

эсодного процесса контура.

ейдем к рассмотрению второго случая синтеза шарового

скорости - настройка контура на оптимум, подобный

гчному. В этом случае согласно §17.4 ДПФ цифрового

ИГГОра скорости имеет вид (17.83). а ДПФ замкнутого циф-

Р> контура скорости - вид (17.84).

где:

z + m

)(z-d

)

(z-l)(z+f/,+2)

f d

}

-t-dyZ+d)'

= -2е-

кТ,г

cos(4ba)J 12)-e'

=-2,5;

= 2e cos(

>/Згу„

77 2)

+•

e~'

= 2,12;

= = -0,606;

со..

d, +2d.+3

= - -

_d,-d

. m.

• "«I

p p

Подстапляя найдсшАле значения а выражени

W^z) и W

,<z), получим следующие ДПФ цифрового регул

скорости

(0,12г- 0,106)(z- 0,606)

(z-lXz-0,5)

0,12z-0,106

^ г -

2y5z

2,l2z - 0,606

Для составления программы для ЦВМ приведем рекур

ное уравнение для цифрового контура скорости, для чего I

представим в стандартном виде

г (

) =

Ж'* * 3 J 2 i * '

z + + /1

Z +

где: Л,=</,=-2,50; ^^2.12; /f

=-0,6Q6; £,-0,12; Д

=-0.И

PeKyppeirriioe уравнение в случае отработки ступени

воздействия запишется в виде

= -Л, <о[к + 2] -

- ^

с начальными условиями

со[0] = 0;

ft^fl|

= 0; со[2\ =

- ф]. (2

с.21.4а представлен график переходного процесса в

М контуре скорости, рассчитанные но (21.4) и (21.5) Как

графика, переходный процесс имеет колебательный ха-

;мя переходного процесса tpn составило -41 /'. а персрс-

[иие а = 57%.

'отмечается в разделе 17.4. реализация цифрового регу-

орости с ДПФ (17.83) вызывает определенные трудно-

и выполнить условие г/, =(^

+2), го в соответствии с

z + m, _ I 0,12г-0.106

кнутого цифрового контура скорости примет вид

0,122 -.0.106

}

~ г' • 2,106г

+13242 - 0,12 "

ис.21.46 представлен переходный процесс в замкнутом

корости в этом случае. Как видно из графика характер

ого процесса изменился. Время переходного процесса

ило -41 Г, а перерегулирование а^ 10%.

Из сопоставления кри-

вых айв рис.21.4 видно, что

упрощение ДПФ цифрового

регулятора скорости и в

этом случае приводит к

увеличению времени пере-

ходного процесса в контуре

При синтезе ЦРС необ-

ходимо провести модели-

рование динамики контура

на персональном компью-

тере и подобрать приемле-

мые значения коэффици-

ентов ДПФ. а также пе-

ресчитать величину задания,

чтобы не изменилось уста-

новившееся значение выход-

ной величины.

Раздел IV. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОЙ

ВОД ТИПОВЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМ

Глава 22. Обшне вопросы проектировании автомат

рованных электроприводов производственных механизм

22.1. Обшне положении

Производственные машины и механизмы составляют ос к

большинства юхиологических процессов, используемых » Г

мышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в коммун

ном хозяйстве - во всех сферах человеческой деятельно

Большинство производственных машин оснащено автомат ит

ванным электроприводом и .устройствами электроавтоматики

Технологические процессы разнообразны по своему со

жапшо и областям использования. Еще более разнообразны т

изводе

венные машины и механизмы, осуществляющие раз/

ные техноло! ические процессы. Однако можно выделить i pyi

машин и механизмов производственного назначения, харакг

зующиеся общностью выполняемых операций и принципом i

ствня.

К таким машинам относятся:

- турбомехаиизмы: насосы, вентиляторы, ту рбоком пресс

- грузоподъемные машины: крапы, лифты, шахтные под»

пики и другие;

- транспортные машины: конвейеры, транспортеры, эек

горы и другие;

- металлообрабатывающие станки;

- машины возвратно-поступательного движения: поршне;

насосы и компрессоры, прессы:

- экскаваторы;

- прокатные станы.

Здесь перечислены производственные машины, кото

наиболее широко применяются в основных отраслях пром

ленности и поэтому могут быть названы типовыми произвол

венными механизмами. Приведенный перечень далеко не по.т

но он достаточен для изучения принципов проектирования и к

струировання электроприводов машин различного назначения

Основное внимание при изучении данного раздела дол-

быть уделено общим вопросам проектирования автомагнзи

ванных электроприводов производственных механизмов. >

Hi реализуется выделением методически общих вопросов

Г нагрузок, мощности и др.). Конкретные технические ре-

грассмотрснм на примере ряда наиболее распространенных

1ДОШ1ИН.

:ификация типовых производственных механизмов в

и от режима работы и характера статических и дина-

|нх нагрузок (4-1] дана на рис.22.1. Представленная схема

1роваиа по принципу идентичности механических харак-

и общности подхода к расчету мощности приводного

шгателя.

|новное влияние на режим работы электропривода и на

1ия, предъявляемые к нему, оказывает характер техноло-

|рго процесса.

характеру технологического процесса все машины и мс-

1Ы можно разделить на две большие группы: механизмы

IB но го действия и механизмы циклического действия.

июй группе технологический процесс протекает непре-

[во второй рабочий процесс состоит из однотипных по-

ящихся циклов

шриводы механизмов непрерывного действия харак-

зтея редкими пусками, как правило, не требуют реверси-

IH и точной остановки. Электроприводы механизмов цик-

>го действия - частыми пусками, реверсами, необходнмо-

•сгулирования скорости и точной остановки.

тг

Общне iребонания. предъявляемые к электроприводу

>вания к электроприводу' формируются отдельно для

JTO производственного механизма иди для группы пдентич-

Исханизмов. Но есть общие требования, которые предъявля-

Тк электроприводам всех механизмов. К таким требованиям

Jrrca:

К Обеспечение заданного технологическою процесса и тре-

!• й про и з вод ите. и. ности

В. Обеспечение требуемых условий пуска и торможения (в

Висле но величине ускорения) производственных механиз-

ма при необходимости - реверсирования и регулирования

и.

Ш. Ограничение перегрузок, динамических и ударных.

М. Принцип управления электроприводом (ручное. автома-

(ское. программное и т.п.).

В. Требования по надежности, которые, как правило, отра-

рся в заданном времени наработки на отказ

юваиия по конструкт инной защищенности электро-

ия (степени защиты IP), по условиям окружающей

шматнческому исполнению.

(ономические показатели; к которым следует относить

минимальную стоимость электропривода, но и затраты

;ргии на его работу.

^логические фебования. К ним относят уровень шума

щчение влияния электропривода на питающую сеть, свя-

• мощностью искажения, вызванную высшими гармони-

чно в требованиях указываются также параметры элек-

ения (величина напряжения, частоты, допустимые от-

I), Дополнительные требования для конкретных групп

иведены в соответствующих главах данного раздела.

Оследовате,тыюс1 ь проектировании электропривода

ктнронание электропривода производится обычно в

ей последовательности

юотка требований, предъявляемых к электроприводу;

чет статических нафузок и построение нагрузочной

мы и !ахограммы движения рабочего органа производсг-

механизма (см. гл. 23, 25, 26, 27);

1ыбор системы электропривода на основании предвари-

техиико-экономическою анализа;

ор безрслукторного или редукторного привода с опре-

м передаточного числа механической передачи (см гл 3);

>р типа приводного электродвигателя (см. гл. 24);

вдваршельный выбор электродвигателя по мощности и

льной скорости вращения (см гл 24);

:счет динамических нагруюк и построение нагрузочной

Цнмы электропривода (см. гл. 24. 27);

проверка электродвт ателя на нагрев, перегрузочную спо-

и по условиям пуска (см. гл. 24);

5ор и расчет полупроводниковых преобразователей для

|я электродвигателя (см. гл. 6. 7. Я. 9, 10);

разработка функциональной и принципиальной схем элек-

!вода;

Составление структурной схемы и расчет регуляторов сис-

тематического регулирования (?м.гл. 13, 14, 15. 16, 17):

печет или моделирование переходных процессов элекфо-

Глава 23. Расчет статических и динамических наг р;

пронзводстйенных механизмов

23.1. Расчет статических моментов

Статические моменты сопротивления движению возни»

под действием сил трения и тяжести, а также в результате

ботки материала в технологическом процессе (обработки м<

лов давлением, сопротивление резанию и др.)

Несмотря на то. чго расчет нагрузочных моментов в<

имеет индивидуальный характер, можно выделизъ основш.к

ды сил сопротивления: силы трения (механизмы передни;

экскаваторов, кранов, подачи металлорежущих станков и

силы сопротивления при обработке металла давлением (прок,1

штамповка, ковка); силы сопротивления резанию (металлор

шие станки и экскаваторы); силы (яжести (грузоподъемш

транспортные машины) и ветра (при передвижении на открг

воздухе).

Как указано в главе 2, моменты (силы) сопротивления

жению механизмов подразделяю! на активные и реактивны

зависимости от приложенных моментов сопротивления мех£

мы подразделяю!' на механизмы с реактивным моментом с of

тивленйя на валу (механизмы передвижения и поворота кран

экскаваторов, конвейеры, металлорежущие станки и т.д.)

механизмы с активной нагрузкой (механизмы подъема крап(

экскаваторов, скиповые по-

дъемники, лифты и т.п.).

Необходимо отметить,

что на валу двигателя ме-

ханизмов второй группы,

наряду с активным, всегда

присутствует реактивный

момент сопротивления, воз-

никающий за счет трения в

элементах кинематической

цепи механизма и его рабо-

чего органа Механические

характеристики при этом бу-

дут иметь вид, представлен-

ный на рис.23.1.

-<ч

1"/

НУ

Рис.23.

Механические хяршегернешк

механизма при соииестном депсюни

тлоного н реактивного моментов (1), mn

активного

(2).

тшъхо

ревктивжич О)

1.2. Расчет момента сопротивлении от снл трения

риснмостн от характера передвижения одной поверхио-

той (скольжение или качения) силы трения подразде-

ние скольжения и греинс качения

[Трения скольжения

(23 |)

N - нормальное давление. Н; ц - коэффициент трения

ия; d - диаметр цапфы вала и т.п., м.

•трения качения

2 N-f

(23.2)

|/- коэффициент трения качения, м; Л - диаметр колеса,

фт.п., м.

пески силы трения скольжения и качения часто дей-

гвместно. например, прн качении колеса (механизмы

тения крана, тележки, поворота) трение в цапфе рассмат-

| как трение скольжения, а трение колеса по рельсу (на-

им) - как трение качения,

м случае сила трения определяется по формуле

/TV

'тс

(23.3)

пп

(23.5)

нт сопротивления для механизма передвижения (моста,

кроликов конвейера и т.п.) из выражения

| + (23 А)

^ механизма поворота

О,

диаметр цапфы или подшипника качения, м; D

. D,

колеса (ролика) и круга соответственно, м; vV-суммарная

ьная нагрузка, Н; ц - коэффициент трения скольжения

жпннков скольжения 0.06.. ,0,09. для подшипников

]ИН//—0.005, ...,0,015);/=(0,4,...,1.0)-10

M коэффициент тре-

>ния.

- коэффициент, учитмвающиятрение колеса о рельсы.

Ь5»...г2,5 в зависимости от типа колес и рельсов (направ-

Ъх).