Разработка и исследование автоматизированной электромеханической системы двухроторной вибрационной установки с управляемыми колебаниями платформы

• Автор: Алексеев, Денис Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

1.1. Математическое описание динамики механической части вибрационных установок

1.2. Построение спектра математических моделей вибрационной установки.

1.2.1. ДССмеханической части вибростенда.

1.2.2. ДСС механической части вибростенда с учетом упругости карданных валов между приводными электродвигателями и

дебалансными роторами

1.2.3. ДСС механической части вибростенда с поворотом осей дебалансных роторов в вертикальной плоскости

пространственные колебания платформы.

1.2.4. ДСС механической части вибростенда в трехмерной системе координат

Выводы по главе 1 .

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭМС ДВУХРОТОРНОГО ВИБРОСТЕНДА С РЕГУЛИРОВАНИЕМ УГЛА РАССОГЛАСОВАНИЯ МЕЖДУ РОТОРАМИ.
2.1. Принципы построения и оптимизации СЭП двухроторного вибростенда с регулированием угла рассогласования
между роторами.
2.1.1. Концепция построения взаимосвязанной СЭП
2.1.2. Оптимизация ведущего и ведомого приводов
2.2. Исследование динамики ЭМС двухроторного вибростенда.
2.2.1. Построение имитационной модели взаимосвязанной системы
2.2.2. Исследования динамики ЭМС на имитационной модели
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННОЙ ЭМС ДВУХРОТОРНОГО ВИБРОСТЕНДА С УПРУГИМИ КАРДАННЫМИ ВАЛАМИ.
3.1. Способы оптимизации СЭП с упругими карданными валами
3.1.1. Первая ступень коррекции СЭП
3.1.2. Вторая ступень коррекции СЭП параметрическая оптимизация
3.1.3. Третья ступень коррекции СЭП структурнопараметрическая оптимизация
3.2. Имитационное моделирование взаимосвязанной ЭМС двухроторного вибростенда с упругими карданными валами.
3.2.1. Имитационное моделирование на первой ступени
оптимизации СЭП.
3.2.2. Имитационное моделирование на второй ступени
оптимизации СЭП.
3.2.3. Имитационное моделирование на третьей ступени
оптимизации СЭП.
3.3. Системотехнические требования к механической части СЭП вибрационных установок
Выводы по главе 3.
ГЛЛВЛ 4. ПОСТРОЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННОЙ ЭМС ДВУХРОТОРНОГО ВИБРОСТЕНДЛ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ПЛАТФОРМЫ
4.1. Исследование взаимосвязанной САРС с поворотными осями дебалансных роторов.
4.2. Исследование СЭП с поворотными осями дебалансных роторов и регулированием угла рассогласования между ними
4.3. Исследование и оптимизация взаимосвязанной электромеханической системы вибростенда в трехмерной системе координат
4.4. Исследование и оптимизация взаимосвязанной электромеханической системы вибростенда при вариации массы продукта на платформе
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС И СПОСОБЫ ЕГО ПОДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫХОДЕ ВИБРОУСТАНОВКИ В ЗАРЕЗОНАНСНУЮ ЗОНУ
5.1. Исследование электромеханического резонанса при ограничении регулируемых координат системы
5.2. Экспериментальные исследования электромеханической системы
на вибростендс СВ
5.2.1. Краткое описание вибрационного стенда СВ2.
5.2.2. Подавление электромеханического резонанса с помощью введения пропорциональнодифференциальной коррекции
по скорости двигателей.
Выводы по главе 5
Заключение
Список использованных источников


Целью настоящей диссертации является разработка способов построения и оптимизации управляемых ЭМС двухроторных вибрационных установок, обеспечивающих требуемый спектр плоскостных и пространственных колебаний рабочего органа платформы. Среди особенностей математического описания электромеханических вибрационных установок следует отмстить существенную нелинейность моделей механической части, содержащую тригонометрические функции и блоки произведений, что делает проблематичным изучение динамики установок линейными методами, в частности построением частотных характеристик. Линеаризация моделей может привести к существенным погрешностям , и допустима лишь при предварительных исследованиях в квазиустановившихся режимах. Некоторые из перечисленных задач решались в работах проф. Н. X. Л. С. Кельзона, Л. М. Малинина, Л. Л. Первозванского , , работах профессоров ИПМаш РАН И. И. Блехмана , , , А. Л. Фрадкова , , , СанктПетербургского института машиностроения В. М. Шестакова, О. П. Томчиной, О. Л. Нагибиной , , , , , а также в работах ряда зарубежных авторов , . Кроме того необходимо отметить труды в областях, близких к исследуемой это системы с упругими связями и следящие системы. Здесь большая роль принадлежит таким ученым, как проф. Ю. А. Борцов ,,, В. Л. Вейц ,, ,, С. А. Ковчин , , А. Е. Козярук, В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов, О. А. Соколов, Г. Г. Соколовский и др. СВ2, находящийся в СанктПетербургском государственном электротехническом университете и разработанный группой специалистов ИПМАШ РАН, СПбГЭТУ, СПбГБТУ, СпбИМаш в процессе выполнения Федеральной целевой программы Интеграция проект 2 Стенд предназначен для демонстрации механических эффектов и приемов управления вращательными и колебательными движениями, выполнения работ по исследованию вибрационных процессов и машин, а также может использоваться как электромеханическая модель при решении задач управления, в том числе автоматического и программируемого, в составе комплекса, включающего микропроцессоры и компьютеры. Данный стенд является двухроторным, что позволяет существенно расширить диапазон его работы, и соответственно, возможности исследования колебательных режимов электромеханических систем. Настоящая диссертационная работа охватывает комплекс проблем, связанных с автоматизированным управлением режимами функционирования двухроторных вибрационных установок и предлагает новые решения поставленных задач. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы Интеграция проект 2. ИПМаш РАИ и вузовской науки СПбГЭТУ, СПбИМаш, СПбГБТУ. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях секции электромеханических систем Международной энергетической Академии, на XXXI Неделе науки СПбГТУ, а также на научнотехнических семинарах кафедры электротехники, вычислительной техники и автоматизации СПбИМаш. По работе имеется 5 публикаций, I из которых написана без соавторов. ГЛАВА 1. Электромеханическими или мехатронными называются системы, в которых механические и электромагнитные процессы существенным образом связаны между собой. В механике характеристиками состояния являются обобщенные координаты положения и скорости или импульсы. Для электромеханических систем они составляют первую группу характеристик, вторая включает величины, описывающие электромагнитные процессы. В общем случае механические процессы описываются уравнениями Лагранжа, а электрические уравнениями Максвелла ,, , , . Любая совокупность параметров, достаточная для определения положения в пространстве, называется обобщенными координатами системы X, Х2, Хл. Если материальная система несвободна, то ее обобщенные координаты X, х,. Для рассмотрения динамических моделей вибрационной установки, отражающих свойства механической части электропривода, найдем уравнения ее движения. Наибольшее распространение получили уравнения в независимых обобщенных координатах, известные как уравнения Лагранжа второго рода , , . I дк дУк дУп ы . IVк, IVп кинетическая и потенциальная энергии исследуемой механической системы соответственно диссипативная функция Гхпх1 обобщенная внешняя сила, действующая на подсистему. Рис. Представим математическую модель стенда в виде 1.