Разработка и исследование многокоординатных электроприводов на базе частотно-регулируемых электродвигателей и промышленных информационных сетей

• Автор: Кукушкин, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
1.1. Классификация электромеханических систем и систем управления движением
1.2. Структуры систем управления движением
1.2.1. Структуры управления одной оси систем управления движением
1.2.2. Структуры многокоординатных систем управления движением
1.3. Аппаратные средства систем управления движением
1.3.1. Интеллектуальные модули управления движением в составе ПЛК
1.3.2. Контроллеры управления движением
1.3.3. Совмещенные контроллеры-сервоусилители
1.3.4. Общепромышленный ПЛК
1.3.5. Сети передачи данных
1.4. Программные средства систем управления движением ...
1.5. Сравнение элементов силового канала
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МНОГОКООРДИНАТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
2.1. Реализация математической модели электропривода по системе ПЧ-АД с
учетом дискретности управления
2.2: Обоснование применения метода компенсации запаздывания
2.3. Компенсация влияния квантования по времени с использованием таблиц коррекции
2.3.1. Вариант системы управления с П-регулятором положения и П-регулятором скорости
2.3.2. Вариант системы управления с П- регулятором положения и ПИ-регулятором скорости
2.4. Вариант системы управления с корректирующими воздействиями по производной задания на перемещение и скорости эталонной модели
2.5. Реализация эталонной модели в ПЛК
2.6. Система управления с П-регулятором положения
2.6.1. Система с П-регулятором положения при отработке малых перемещений задания на перемещение скачком
2.6.2. Система с П- регулятором положения при постоянной линейной заводке задания на перемещение

2.7. Система при постоянной линейной заводке задания на перемещение
2.7.1. Система с ПИ-регулятором положения при постоянной линейной заводке задания на перемещение
2.7.2. Система с П-регулятором положения при постоянной линейной заводке задания на перемещение и предварительным управлением по скорости
2.8. Влияние возмущающего воздействия на систему управления
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ УПРАВЛЕНИИ ОТ ПРОГРАММИРУЕМОГО КОНТРОЛЛЕРА
3.1. Описание объектов исследования
3.2. Реализация многокоординатной системы управления па базе ПЛК Twido и ПЧ Altivar71
3.3. Экспериментальная оценка показателей контура регулирования положения на базе ПЛК Twido и IFTAltivar
3.4. Реализация многокоординатной системы управления на базе ПЛК М258 и сервопривода LXM32
3.5. Экспериментальная оценка показателей контуров регулирования скорости и-положения сервопривода*ЬХМ32
3.5.1. Отработка скачка задания скорости
3.5.2. Отработка скачка задания ноложениярегулятором сервопривода
3.5.3. Постоянная заводка
3.5.4. Модификация программного обеспечения ПЛК для экспериментальных исследований
3.6. Экспериментальная проверка работы контура регулирования положения с коррекцией по эталонной модели
3.7. Экспериментальная проверка работы контура регулирования положения с коррекцией по эталонной модели
4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА БАЗЕ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ
4.1. Обзор существующих средств проектирования систем управления движением
4.2. Структура и основные этапы проектирования систем управления движением на базе общепромышленных компонентов
4.3. Практические аспекты реализации этапов проектирования систем
управления движением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Применение современных систем многокоординатного электропривода достаточно часто позволяет упростить кинематические схемы разнообразных технологических установок путем согласованного управления частотно-регулируемыми электроприводами индивидуальных осей. Получение высоких точностных и динамических показателей в многокоординатных системах управления движением достигается как за счет применения специальных быстродействующих электроприводов по каждой координате, так и за счет их согласованного централизованного управления с помощью специального контроллера управления движением, имеющего достаточно мощный и высокопроизводительный процессор. В таких системах применяются специальные высокоскоростные интерфейсы для связи центрального контроллера с электроприводами. Если для конкретных применений технологические требования но точности и быстродействию относительно невелики, то применение упомянутых выше специализированных технических средств может быть нерациональным по экономическим соображениям. Примерами таких применений могут служить раскройные столы, плоттеры, упаковочные машины и многие другие. В этих случаях альтернативным вариантом построения многокоординатных систем движения может быть применение в качестве исполнительных устройств частотно-регулируемых электроприводов общепромышленного назначения (ПЧ-АД), координация их перемещений с помощью типового программируемого контроллера (ПЛК) и применение для реализации информационных связей в системе интерфейсов, традиционно применяемых в распределенных АСУТП. Применение типового оборудования позволяет снизить стоимость системы, упрощает её эксплуатацию, расширяет возможности дальнейшей модернизации. Диссертация посвящена исследованию подобных систем и разработке способов улучшения их технических показателей. Изложенное позволяет считать тему диссертации весьма актуальной.
Цель диссертационной работы - разработка новых методик экспериментального исследования и проектирования систем управления движением, позволяющих эффективно использовать общепромышленные компоненты при реализации многокоординатных электроприводов. Предметом исследований являются многокоординатные электроприводы на базе асинхронных двигателей с преобразователем частоты и общепромышленные контроллеры в качестве генератора траектории и контроллера согласования осей.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
анализ составляющих частей задержек управляющего воздействия, передающегося по цифровым промышленным сетям передачи данных;

тока (АД) + преобразователь частоты + безколлекторный двигатель постоянного тока + собственный блок управления.
На примере продукции Владимирского электромоторного завода - двигателей серии 4А и 5А сравним динамические показатели с БДПТ серии МР фирмы Allen Bradley. Как видно из приведенных ниже зависимостей собственного момента инерции двигателя от мощности для АД и БДПТ (рис. 1.21), гамма асинхронных двигателей выпускается в значительных более широких мощностных пределах (до 250 кВт для не специального исполнения). При этом динамические показатели - отношение развиваемого момента к собственному моменту инерции М/J в зависимости от номинального момента двигателя Мном. (рис. 1.22) значительно лучше у БДПТ.
Рис. 1.21. Зависимость собственного момента инерции двигателя от мощности для АД и
БДПТ
01 1 10 100 1000 10000 !
Рис. 1.22. Динамические показатели АД и БДПТ - отношение развиваемого момента к собственному моменту инерции M/J