Разработка методов расчета и оптимизации систем энергосберегающего управления электромеханическими системами технологического оборудования

• Автор: Филимонова, Екатерина Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Разработка модернизированной системы управления нелинейным динамическим объектом с транспортирующими и наматывающим механизмами
1.1 Краткая характеристика перспективных направлений энергосбережения при эксплуатации управляемых электротехнических комплексов технологического оборудования
1.2 Особенности технологического процесса транспортирования и наматывания нитей на партионной сновальной машине (СМ)
1.3 Исследование физико-механических свойств текстильных нитей, наработанных на сновальной машине
1.4 Исследование динамических режимов управляемого электротехнического комплекса сновальной машиной
1.5 Разработка модернизированного способа автоматического управления сложной электромеханической системы сновальной машины, с целью
обеспечения энергосберегающих режимов
Выводы
Глава 2 Повышение эффективности эксплуатации сложных динамических объектов за счет управления и оптимизации скоростных режимов электромеханических систем с крутильно-мотальными механизмами (на примере рогульчатой ровничной машины)
2.1 Исследование физико-механических свойств и определение требований к процессам формирования, транспортирования и наматывания гребенной ровницы
2.2 Определение параметров прогнозирующего устройства, обеспечивающего управление скоростными режимами приемного вала крутильномотального механизма
2.3 Постановка и решение задачи оптимального управления электротехническим комплексом с крутильно-мотальным механизмом
Выводы
Глава 3 Энергосбережение за счет оптимизации скоростных режимов управляемых электромеханических систем технологического оборудования.
3.1.1 Постановка задачи исследования
3.1.2 Исследование влияния изменения напряжения на энергетические показатели асинхронного двигателя, работающего при переменной нагрузке
3.1.3 Расчет энергетических показателей асинхронного двигателя при изменении напряжения питания и меняющейся нагрузке на валу двигателя
3.1.4 Устойчивость работы асинхронного двигателя при полученных алгоритмах регулирования

3.2 Оптимизация режимов работы электромеханических систем технологического оборудования циклического действия (на примерах угароочищающей УО-Ш и смесовой С 12-М машин)
3.2.1 Разработка энергосберегающего варианта электропривода циклического действия
3.3 Влияние качества электроэнергии на работу технологического оборудования
Выводы
Глава 4 Применение интеллектуальных методов и технологий для исследования сложных электромеханических систем технологического оборудования
4.1 Применение технологии нейронных сетей для разработки и исследования управляемого электротехнического комплекса с крутильно-мотальным механизмом
4.2 Исследование системы автоматического регулирования электромеханического комплекса с крутильно-мотальными механизмами с использованием технологии нейронных сетей
4.2.1 Постановка задачи исследования
4.2.2 Модель ДПТ независимого возбуждения
4.2.3 Нейронная сеть, обученная на данных установившегося режима
4.2.4 Нейронная сеть, обученная на данных пускового режима с изменяющимся напряжением
4.3 Моделирование и анализ качества переходных процессов в нечеткой системе управления электроприводом сновальной машины
4.4 Применение нечетких когнитивных карт для управления энергосберегающими режимами ЭМС с транспортирующими и наматывающим механизмами
4.5 Основные положения методики анализа, расчета и проектирования транспортирующих, наматывающих и крутильно-мотальных механизмов
Выводы
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложения

Введение

Общая характеристика работы.
Технологическое оборудование производств легкой и текстильной промышленности обладает рядом особенностей, сказывающихся на постановке и методах решения задач повышения эффективности энергоресурсосбережения и их реализации за счет управления скоростными режимами. Вследствие этого важнейшей эксплуатационной характеристикой управляемых электротехнических комплексов (УЭТК) является соответствие между фактическими и конструктивно заданными законами движения рабочих органов.
Повышение производительности оборудования путем увеличения рабочих скоростей и мощности передаваемых потоков волокнистого материала, повышение качества изделий — все это требует повышения точности управления электромеханическими системами, часто в условиях возрастающих возмущающих воздействий как со стороны силовых механизмов, так и со стороны питающей электрической сети.
Нестационарность работы электроприводов как объектов управления процессом формирования, транспортирования и наматывания волокнистого материала зависит как от способа управления, так и от свойств механизмов в процессе эксплуатации. Изменение режимных показателей электроприводов происходит вследствие изменения параметров электромагнитных контуров в цепи «преобразователь-двигатель», передаточных коэффициентов преобразователей, потока возбуждения двигателей, моментов инерции механизмов, частот упругих механических колебаний, параметров гибких передач, взаимного изменения механических параметров в многосвязных многодвигательных электромеханических системах (ЭМС). Кроме того, могут наблюдаться значительные изменения по спектральному составу и интенсивности возмущающих и управляющих воздействий, что может приводить к существенному увеличению динамических ошибок системы и к необходимости коррекции параметров регулирования для минимизации этих ошибок.

Учитывая выражения (1.3) - (1.7) и (1.11), получим графики зависимостей Мд(п) и Мс(п), приведенные на рисунке 1.8, при следующих исходных данных: Р = 1225 H; F= 185 Н; 5 = 3920 H; G0 = 382 Н;/=^=0,05, гц = 0,12 м; г„ = 0,0325 м; R0 = 0,24 м; L - 1 м; р = 1,8.
Рисунок 1.8 - Зависимость момента сопротивления в опорах (кривая 1) и суммарного момента сопротивления (кривая 2) от относительного изменения радиуса
наматывания сновального вала
В безразмерной форме изменение момента сопротивления в процессе наматывания представлено в виде аппроксимирующего многочлена:
/ ч М
А/“=йо + ахп + а2п , (1.12)

где Мс° - номинальный момент приводного двигателя.
Используя метод наименьших квадратов, определены следующие коэффициенты: а0 = 0,45, а = 0,46, а2 = 0,1.
Полученная информация о моменте сопротивления Мс(п) далее используется для выполнения условия инвариантности САУ по возмущению [23]. Прямое измерение момента сопротивления затруднительно, а косвенное измерение по величине тока якоря двигателя приведет к возникновению положительной обратной связи по току якоря и, как следствие, к ухудшению динамических характеристик САУ.