Повышение эффективности функционирования станочного оборудования на основе разработанных моделей импульсного управления электромеханическим преобразователем

• Автор: Чумаева, Марина Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Постановка задачи моделирования управления
электромеханическим преобразователем современного станочного оборудования
1.1. Особенности электромеханических преобразователей современного станочного оборудования
1.2. Методы управления электромеханическим преобразователем современного станочного оборудования
1.3. Импульсное управление бесконтактными двигателями постоянного
тока
1.4. Моделирование систем управления современного станочного оборудования
1.5. Обзор существующих моделей управления электромеханическими преобразователями в виде бесконтактного двигателя постоянного
тока
1.6. Выбор средств моделирования
1.7. Выводы по главе и постановка задачи исследования
Глава 2. Разработка математических моделей для систем импульсного управления электромеханическим преобразователем современного станочного оборудования
2.1. Подход к моделированию нелинейных систем управления электромеханическим преобразователем
2.2. Разработка аналитической модели бесконтактного двигателя постоянного тока
2.3. Структура модели широтно-импульсного управления электромеханическим преобразователем в виде бесконтактного двигателя постоянного тока
2.4. Разработка математической модели элементов системы управления бесконтактным двигателем постоянного тока
2.5. Построение линейной модели импульсной системы управления бесконтактным двигателем постоянного тока
2.6. Построение дискретных линейных моделей системы широтно -импульсного управления бесконтактным двигателем постоянного
тока
2.7. Построение нелинейной модели системы широтно-импульсного управления бесконтактным двигателем постоянного тока
2.8. Анализ переходных процессов нелинейной модели с помощью
метода медленно меняющихся амплитуд

2.9. Выводы по главе
Глава 3. Разработка имитационных моделей импульсного управления
электромеханическим преобразователем в пакете MultiSim
3.1. Выбор способа построения имитационной модели системы
управления электромеханическим преобразователем
3.2. Базовая имитационная модель бесконтактного двигателя
постоянного тока
3.3. Создание имитационных моделей широтно-импульсного
модулятора
3.4. Создание имитационной непрерывной модели управления каналом бесконтактного двигателя постоянного тока
3.5. Разработка имитационной модели импульсного управления каналом бесконтактного двигателя постоянного тока
3.6. Разработка методики сквозного моделирования процессов динамического управления бесконтактным двигателем постоянного
тока
3.7. Выводы по главе
Глава 4. Оценка применимости разработанных моделей
4.1. Экспериментальная проверка адекватности моделей
4.2. Сравнение модели и реального объекта
4.3. Разработка методики вычислительного эксперимента
4.4. Выводы по главе
Основные результаты
Основные выводы
Список литературы
Приложения
Приложение 1. Тексты программ для расчетов в системе Mathcad
Приложение 2. Лабораторный практикум «Исследование характеристик импульсной системы управления электромеханическим преобразователем на основе имитационной модели в среде MultiSim 10»

Введение
Современное станочное оборудование представляет собой единство новейшего электрооборудования, систем управления и высокотехнологичных механических и гидравлических блоков.
Целью данной диссертационной работы является разработка методических основ моделирования динамических процессов импульсного управления электромеханическим преобразователем, построение совокупности математических и имитационных моделей элементов и установление взаимосвязей параметров моделей бесконтактного двигателя постоянного тока с характеристиками системы управления, что позволит повысить эффективность работы станочного оборудования.
Системы управления электромеханическими преобразователями станков с использованием персональной ЭВМ начинают своё развитие в 60-х годах 20-го века. Этапы применения контрольно-измерительных приборов и автоматики, тиристоров, полноуправляемых тиристоров (в 90-х годах), сменяя друг друга, привели к возможности использования импульсного управления для маломощных станков. Станки были оснащены двигателями постоянного тока с подчинёнными аналоговыми системами управления. На следующем этапе развития автоматизации у систем управления станков с ЧПУ появились новые возможности, основанные на применении микропроцессорной техники. В 2000-м году с появлением сигнального микропроцессора начинается переход на цифровое управление через модулирование закона аналогового управления в цифру. С развитием промышленного производства биполярных транзисторов с изолированным затвором ЮВТ (быстрых ключей), модулей на их основе и переходом от микропроцессоров к микроконтроллерам получает распространение прямое цифровое управление.
Современные металлорежущие станки с ЧПУ, как правило, предназначены для изготовления деталей методом формообразования с использованием перемещения рабочего органа по заданному контуру. Это предусматривает применение следящей системы управления, работающей в динамическом
Особенностью данной структуры является необходимость использования дополнительных вычислительных блоков для формирования напряжений и токов в фазах двигателя, обеспечивающих вращение ротора.
На рис. 1.17 приведена функциональная схема модели 2 векторного управления бесколлекторным двигателем. В этой модели блок ШИМ-генератора выполняет две функции: автоматическую коммутацию фаз
двигателя по сигналам датчика положения и поддержание тока на заданном уровне путем регулирования приложенного к обмоткам машины напряжения, если генератор имеет встроенный блок управления выходами, допускающий прием команд от процессора событий. Принцип действия блока управления выходами основан на методе широтно-импульсной модуляции базовых векторов.
Для оценки положения ротора двигателя в системе используется датчик положения на элементах Холла, для измерения скорости вращения -импульсный датчик. В качестве декодера применён таймер с «квадратурным» режимом работы.
Рис. 1.17. Функциональная схема модели 2 бесконтактного двигателя