Разработка нелинейной системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна

• Автор: Иванов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Аналитический обзор систем управления нагрузкой

электропривода резания проходческого комбайна.

1.1. Современное состояние проходческих комбайнов.

1.2. Анализ путей совершенствования проходческих комбайнов и устройств для их реализации

1.3. Анализ статических и динамических характеристик привода подачи

1.4. Выбор аппарата теории автоматического управления для синтеза системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна

Выводы по первой главе

Цели и задачи диссертационного исследовании.

Глава 2. Математическая модель канала формирования нагрузок электропривода резания проходческого комбайна при пространственном перемещении исполнительного органа
2.1. Кинематический и динамический анализ привода подачи проходческого комбайна
2.2. Анализ динамических режимов работы электропривода резания проходческого комбайна
2.3. Математическая модель взаимодействия забоя, электропривода резания и привода иодачи проходческого комбайна.
2.4. Построение упрощенной модели канала формирования нагрузок электропривода резания проходческого комбайна при пространственном перемещении исполнительного органа
Выводы по второй главе
Глава 3. Разработка системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна
3.1. Разработка функциональной схемы системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна при пространственном перемещении исполнительного органа
3.2. Синтез нелинейного регулятора скорости подачи системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна при линейном перемещении исполнительного органа
3.3. Синтез нелинейного регулятора скорости подачи системы управления нагрузкой электропривода резания при пространственном перемещении исполнительного органа
3.4. Анализ чувствительности разработанной системы управления нагрузкой электропривода резания по отношению к отклонениям параметров объекта управления
3.5. Анализ эффективности разработанной системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Проведение экспериментальных исследований и техническая
реализация системы управления ншрузкой электропривода резания
проходческого комбайна
4.1 Проведение имитационных экспериментов в специализированной вычислительной среде 8тш1айопХ
4.2. Техническая реализация системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна.
Выводы но главе 4.
Заключение
Список литературы


Электропривод резания осуществляет разрушение горного массива, а привод подачи осуществляет внедрение рабочего органа в горный массив. Взаимодействие электропривода резания и привода подачи происходит посредством забоя, а управление нагрузками двух приводов осуществляет оператор в ручном режиме . При этом из двух приводов наиболее чувствительным к перегрузкам оказывается электропривод резания. Исследования, проведенные В. А. Бреннером, Докукиным, А. Б. Лотовым, А. Н. Коршуновым, Ю. Д. Красниковым, В. И. Нестеровым, П. Н. Палевым, В. И. Солодом и др. Например, в Кузбассе значительное количество пластов содержат вязкие и крепкие угли с породными прослойками, представленные аргиллитом, алевролитом или песчаником с коэффициентом 5 крепости по шкале профессора М. М. Протодьяконова . При этом величина нагрузки определяется различными факторами случайным изменением крепости породы в различны участках горного массива случайным появлением твердых включений и трещин неравномерностью скорости подачи исполнительного органа на забой технологическими особенностями процесса разрушения массива, зависящими от конструкции горной машины и режима разрушения горного массива. Наиболее опасным является режим стопорения при встрече режущего инструмента с твердым включением, которое электропривод резания не в состоянии преодолеть . Таким образом, статические и динамические нагрузки электропривода резания представляют собой переменные величины, изменяющиеся во времени случайным образом и значительно влияющие на износ электропривода резания. Например, твердые включения и прослойки вызывают перегрузки в 1,,5 превышающие средние значения . Технологические операции при ведении проходческих работ выполняет оператор комбайнер, который, руководствуясь личным опытом, визуальными наблюдениями, или зачастую интуитивно, делает выводы о величине нагрузки на электропривод резания, формируя тем самым до динамических перегрузок горной машины . Однако, как показывает практика, опрокидывание электродвигателя привода резания происходит за время равное 0,,4 секунды, которое оператор не в состоянии предотвратить 5. На рисунке 1. На приведенном графике ярко выражены пики и провалы тока, что напрямую взаимосвязано с действиями оператора и горногеологическими условиями эксплуатации горной машины. В тоже время оптимальному режиму работы электропривода резания соответствует значение тока равное А, что отвечает условию работы электропривода резания в зоне номинальной нагрузки. При этом пик тока 0 А соответствует повторному пуску электродвигателя. Рисунок 1. При технологических перегрузках совершенно недопустимо отключение электродвигателя, так как последующий пуск происходит под нагрузкой, что приводит к повторным перегрузкам и выходу электродвигателя из строя. Частые отключения главного двигателя проходческих комбайнов, приводят к, уменьшению срока службы электродвигателя и вызывают непроизводительные затраты времени . Анализ условий эксплуатации проходческих машин показал, что наиболее слабым звеном технологического процесса проходческих работ является разрушение горного массива. Очевидной становится постановка следующей задачи диссертационного исследования это анализ выполненных исследований в области синтеза систем управления нагрузкой электропривода резания проходческих комбайнов. Объект исследования системы управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна. Предмет исследования алгоритмическое обеспечение систем управления нагрузкой электропривода резания проходческого комбайна. Анализ путей совершенствования проходческих комбайнов и . Конструкционный ,,, когда на стадии проектирования горной машины улучшаются узлы конструкции, оптимизируется гидравлическая схема, укрупняются элементы конструкции и др. Применение регулируемого привода подачи и частотнорегулируемого привода резания с цслыо снижения динамических и статических нагрузок электропривода резания, защиты от экстремальных перегрузок. Очевидно, что наиболее эффективным путем совершенствования проходческих комбайнов является одновременное использование обозначенных выше подходов.