Разработка структур систем управления электроприводами главных механизмов одноковшовых экскаваторов-мехлопат

• Автор: Валиев, Рустам Мансурович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Глава 1. Техническая направленность, современное состояние и
развитие экскаваторного электропривода
1Л Современное состояние и тенденции развития электроприводов главных механизмов одноковшовых экскаваторов,
1.2 Анализ методов и средств управления нагрузками электроприводов
с упругими механическими связями
1.3 Структуры управления электромеханическими системами
одноковшовых экскаваторов-мехлопат и виды используемых обратных связей
1.4 Реализация структур управления ЭМС одноковшовых экскаваторовмехлопат. Постановка задач исследования
Глава 2. Анализ систем управления, обеспечивающих демпфирующие свойства экскаваторных электроприводов
2.1 Математические модели систем электроприводов главных механизмов одноковшовых экскаваторов - мехлопат
2.2 Анализ демпфирующих свойств механической части и разомкнутых систем управления электромеханических систем одноковшовых экскаваторов - мехлопат
2.3 Анализ демпфирующих свойств электроприводов одноковшовых экскаваторов - мехлопат со стандартной настройкой на “технический оптимум” и дополнительной ГООСН
2.4 Анализ демпфирующих свойств электроприводов одноковшовых экскаваторов - мехлопат с измененной структурой регуляторов тока и дополнительной ГООСН
2.5 Выводы
Глава 3. Синтез структур систем управления электроприводами главных
механизмов одноковшовых экскаваторов-мехлопат
3.1 Общие положения синтеза структур систем управления ЭМС

одноковшовых экскаваторов - мехлопат
3.2 Синтез системы управления электроприводом систем УВ-Д и Г-Д с ТВ с соответственно ПИ и ПИД-регуляторами тока и применением дополнительной ГООСН
3.3 Синтез системы управления электроприводом систем УВ-Д и Г-Д с ТВ с соответственно И и ПИ-регуляторами тока и применением дополнительной ГООСН
3.4 Методика синтеза и выбор параметров системы управления электроприводами главных механизмов одноковшовых экскаваторов-мехлопат
3.5 Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования электромеханических систем одноковшовых экскаваторов-мехлопат
4.1 Общие положения об экспериментальных исследованиях электропривода одноковшовых экскаваторов-мехлопат
4.2 Измерение сигнала пропорционального моменту нагрузки в упругом элементе и ввод дополнительной обратной связи по производной от этого сигнала
4.3 Построение системы управления с дополнительной гибкой обратной связью
4.4 Моделирование электромеханических систем главных механизмов одноковшовых экскаваторов - мехлопат на ЭВМ и экспериментальное получение переходных процессов
4.5 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А. Акт внедрения результатов диссертационной работы
Приложение Б. Методика синтеза замкнутых систем управления электромеханическими системами одноковшовых экскаваторов-мехлопат

Актуальность проблемы. Современные карьеры и разрезы - это мощные горнодобывающие предприятия, содержащие огромный парк добычных и транспортных машин, работающих в тяжелых климатических и производственных условиях. Одним из основных видов машин на таких предприятиях являются карьерные экскаваторы-мехлопаты. Этот вид машин определяет производительность горного предприятия, а, следовательно, и эффективность горного производства в целом. Для сохранения конкурентоспособности на мировом рынке горнодобывающие предприятия постоянно совершенствуют этот парк машин с целью повышения производительности и эффективности работы по добыче полезных ископаемых.
Одним из способов повышения производительности экскаваторов-мехлопат является переход от системы генератор-двигатель (Г-Д) с силовым магнитным усилителем (СМУ) к системе с тиристорным возбудителем (ТВ).
Переход к быстродействующей системе Г-Д с ТВ обеспечил повышение производительности карьерных экскаваторов. Вместе с тем возникли проблемы, связанные с увеличением быстродействия электроприводов, на их работу стала существенно влиять упругость передач. Наличие канатов в механизмах подъема и напора экскаваторов-мехлопат привело к тому, что динамические нагрузки, возникающие в процессе копания, могут превышать расчетные или допустимые в 3-3,5 раза. Кроме того, экскаватор относительно часто работает в режиме стопорения рабочего органа, когда нагрузка на привод подъема резко возрастает до значительных величин. В этом случае, как показывают исследования, динамические нагрузки могут возрастать до 5-6 кратных от расчетных.
Динамические нагрузки, возникающие в процессе работы экскаватора-мехлопаты, имеют большие амплитудные значения и носят резко выраженный колебательный характер. Все вместе это приводит к увеличению нагрузки в рабочем оборудовании экскаватора. Это приводит к накоплению усталостных напряжений в материалах передач, их быстрому разрушению и, как

уравнений, к относительным, путем деления на базовое значение, за которое примем постоянную времени тиристорного преобразователя Тп, согласно рекомендации [45]. Преобразованная система принимает вид:
ГДЄ Б = ОТниительнис иыиіридеииіиис і; шлемы, ь]2 ~ ОТНОСИТЄЛБТ„ Тп

ная постоянная времени колебаний двухмассовой ЭМС; еи = — - относительная электромеханическая постоянная времени; ен = —— - относительная
постоянная времени параметра гибкой отрицательной обратной связи по моменту нагрузки в упругом элементе.
В полученной системе уравнений неизвестными являются: а, в, є, єн. Решение системы уравнений имеет следующий вид:
• безразмерный коэффициент затухания находится в результате решения кубического уравнения
ав£]г2 = є5;
авє,2 = ба -(1 + 4^);
вєї2 + ав = є3 • 2(1 + 2£ + 24);
(2.32)

16(4 - 4)4 + 4(54 -12)4 +12(4 -1)# - (4 -1)2 = 0; (2.33)
• относительное быстродействие системы
* =1+44
• коэффициент постоянной времени контура тока
(2.34)
(1 +
П г= ±1—'
2 ,
(2.35)
• коэффициент постоянной времени контура скорости