Повышение эффективности технической подготовки автоматизированного производства на основе диагностики электромеханических приводов станков

• Автор: Веселов, Олег Вениаминович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 537 с. : ил.

Введение.

Глава 1.Современные системы диагностики электромеханического привода и

направления их развития.

1.1.Электромеханические системы машиностроительного производства

1.1.1. Механическая система.

1.1.2. Электромеханический преобразователь

1.1.3.Система управления

1.2. Существующие методы и средства оценки фактического состояния и параметров электромеханического привода

1.2.1.Объекты и алгоритмы диагностики.

1.2.2. Технические средства реализации диагностических комплексов

1.3. Экспертные системы для диагностики.

1.3.1. Экспертные системы для технического обслуживания диагностики.
1.3.2. Инструментальные средства создания экспертных систем.
1.4. Диагностика электромеханических систем на соответствие техническим требованиям.
1.4.1 Диагностика регулируемого привода.
1.4.2 Диагностика следящего привода.
1.4.3 Диагностика при эксплуатации привода
1.5. Проблемы и направления создания микропроцессорных систем диагностики приводов.
1.5.1. Направления создания микропроцессорных систем диагностики
1.5.2. Структура электромеханического привода с устройством стабилизации характеристик
1.5.3. Обобщенная структурная схема системы диагностики.
1.6. Выводы.
Глава 2. Алгоритмы и технические средства диагностики состояния электромеханического привода
2.1. Алгоритм диагностики электромеханических систем на основе измерения количества информации
2.2. Диагностика электромеханических приводов по энергии выходного сигнала.
2.3. Диагностика электромеханических систем в пространстве состояний.
2.4. Диагностика электромеханических систем с использованием логических моделей на основе сетей Петри.
2.5. Алгоритмы диагностики электромеханических систем на основе методов
обучения и самообучения
2.5.1.Обучение с использованием моделей представленных структурной схемой.
2.5.2. Обучение с использованием моделей логического типа
2.5.3 Обучение с использованием реального объекта
2.6. Выводы
Глава 3. Алгоритмы диагностики параметров приводов.
3.1. Диагностика параметров механических систем
3.2. Определение параметров двигателя постоянного тока с независимым
возбуждением.
3.2.1. Частичная идентификация параметров двигателя
3.2.2. Полная идентификация параметров двигателя.
3.2.3. Идентификация параметров двигателя постоянного тока по комплексному входному сопротивлению
3.3. Диагностика параметров объекта управления регулируемого и следяще 6 го электропривода
3.3.1. Характеристики системы ТПД
3.3.2. Диагностика параметров системы ТПД по обратной АФЧХ.
3.3.3. Диагностика параметров системы ТПД по квадрату модуля обратной
ЧХ при произвольном числе экспериментальных точек
3.4. Параметрическая идентификация ПИ регуляторов привода
3.5. Диагностика параметров электромеханических систем на основе близких систем
3.6. Выводы
Г лава 4. Формирование сигналов управления.
4.1. Анализ тестовых, управляющих и возмущающих сигналов.
4.2. Формирование сигнала со случайными характеристиками.
4.3. Формирование сигналов произвольной формы
4.4. Определение параметров сигнала
4.5. Структурные схемы микропроцессорных генераторов сигналов
4.6. Выводы
Глава 5. Системы ввода диагностической информации
5.1. Общие проблемы ввода диагностической информации.
5.2. Преобразование информации в подсистемах аналогового ввода.
5.3 Структурные схемы микропроцессорных систем аналогового ввода
5.4. Методы повышения быстродействия ввода аналоговой информации
5.5. Особенности работы подсистем аналогового ввода
5.6. Выводы
Глава 6.Структурные схемы диагностических комплексов и их программное
обеспечение
6.1. Структурная схема стационарного устройства диагностики, контроля и идентификации ЭМС
6.2.Структурные схемы переносных устройств диагностики.
6.3.Встраиваемые системы диагностики и идентификации ЭМС.
6.4. Сетевая модель диагностики ЭМС
6.5. Расчет основных параметров диагностических станций
6.5.1 Определение числа АЦП и необходимого быстродействия управляющей ЭВМ
6.5.2 Определение времени процедуры вводавывода данных по каналам
6.5.3. Выбор микроЭВМ
6.6. Алгоритмы обработки экспериментальной информации
6.6.1 Алгоритм сглаживания экспериментальных данных
6.6.2 Алгоритм прореживания массива экспериментальных данных.
6.6.3 Аппроксимация экспериментальных данных методом наименьших квадратов
6.6.4 Алгоритм цензурирования экспериментальных данных.
6.6.5 Алгоритм численного интегрирования.
6.6.6 Алгоритм численного дифференцирования
6.7. Выводы
Глава 7. Основы проектирования систем диагностики
7.1. Анализ особенностей построения интеллектуальных интерфейсов для задач диагностики
7.2. Структура системы
7.3. Интерпретация входных заданий
7.4. Алгоритм выбора структуры
7.5. Создание связей между модулями диагностической станции.
7.6. Выводы.
Глава 8. Реализация, исследование функционирования и внедрение систем
диагностики электромеханических приводов
8.1. Автоматизация экспериментальных исследований электромеханических систем.
8.1.1. Экспериментальный электромеханический стенд для исследования систем диагностики и программного обеспечения
8.1.2. Структурная схема диагностического комплекса.
8.1.3. Структура программного обеспечения диагностического комплекса
8.2. Диагностика работоспособности электромеханических преобразователей электромагнитного типа
8.2.1. Принцип работы и устройство электромеханического преобразователя.
8.2.2. Диагностика работоспособности ЭМП
8.2.3. Идентификация параметров ЭМП.
8.3. Оценка параметров электродвигателей постоянного тока.
8.3.1. Расчет скорости с использованием фотоимпульсного датчика.
8.3.2. Реализация метода
8.3.3. Определение динамической ошибки системы измерений
8.4. Диагностика параметров электродвигателей переменного тока
8.5. Выводы.
Заключение
Список литературы


Проверку производят при нагрузке привода током л, при температуре окружающей среды 5С и термически установившемся под действием тока 0,5д состоянии привода. Из двух полученных результатов в качестве оценки принимают погрешность Ди , большую по абсолютной величине. Л.Г,
где л. С пЛ5о то же, при С. Замеры выполняют при номинальном напряжении питания, нагрузке током 0,5л, термически установившемся состоянии привода. Испытание проводят при задающих сигналах, установленных для проверки влияния нагрузки на частоту вращения. Суммарная погрешность частоты вращения привода Д Д Аи Д. Погрешность частоты вращения при изменении направления вращения определяют на холостом ходу привода, при номинальном напряжении питания и температуре окружающей среды 5С. А7 и . П2соответственно максимальная и минимальная мгновенная частота вращения. Г образный ЯС фильтр. Время регистрации равно времени одного и более оборота приводного двигателя. Проверку выполняют на холостом ходу привода, нагруженного дополнительным моментом инерции величина которою приведена в руководстве, при номинальном напряжении пи тания и температуре окружающей среды 5С. После испытаний в статических режимах проверяют динамические характеристики привода реакцию частоты вращения двигателя на скачкообразное изменение управляющего сигнала частотную характеристику замкнутого по скорости привода входу и по нагрузке реакцию частоты вращения на скачкообразное изменение возмущающего воздействия. С помощью шлейфового осциллографа или запоминающего осциллоскопа, подключенного к встроенному тахогенератору двигателя, регистрируют мгновенную частоту вращения привода на холостом ходу при дополнительном моменте инерции, задающий сигнал и ток якоря. Частотную характеристику замкнутого скоростного контура, при управляющем воздействии, определяют путем регистрации мгновенной частоты вращения привода. При этом на вход преобразователя подастся синусоидальное напряжение с регулируемой частотой 0,5 Гц, для тиристорных приводов, 0,5 0Гц для транзисторных приводов, и амплитудой 0,1 В. Частоту вращения регистрируют с помощью шлейфового осциллографа или осциллоскопа с послесвечением, подключенного к встроенному тахогенератору двигателя. Полоса пропускания замкнутого скоростного контура привода определяется предельной частотой не менее Гц входного синусоидального сигнала, при которой амплитуда выходного сигнала, снимаемого с тахогенератора, на 3 дБ меньше амплитуды этого сигнала при входной частоте 0,5 Гц. Аналогичные измерения проводят при амплитуде задающего сигнала и мВ, а также при сумме постоянного задающего сигнала амплитудой 5 и 1В и синусоидального сигнала амплитудой мВ. Для проверки реакции на скачкообразное изменение возмущающего воздействия измеряют колебание частоты вращения и тока якоря при изменении момента нагрузки привода от 0, Мл до Лд и обратно при этом задающий сигнал соответствует 0 0,1 1 и 0 обмин. Указанный полный перечень испытаний для входного контроля может быть ограничен общими проверками однако при обнаружении и последующем исправлении дефектов целесообразно выполнить наладочные испытания привода в полном объеме. ДИАГНОСТИКА СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА. Проверку и наладку следящего привода начинают с контроля работы в регулируемом режиме. Отказы и неисправности следящего привода могут возникать в различных узлах в системе тиристорного или транзисторного управления, контуре обратной связи, двигателе и механических узлах. Первая задача наладчика определить узел, в котором возникла неисправность. Следует обратить внимание на правильность установки блока управления относительно источников теплоты в шкафу, так как неправильный монтаж блока может быть причиной его отказа. Например, если под платами блока управления установить силовой полупроводниковый мост или трансформатор, нагревающийся во время работы, теплый воздух будет подниматься к печатным платам, что может вызвать недопустимый нагрев электронных элементов, и, как следствие, снижение их надежности. Большое значение для работы силовой части блока управления имеет качество контактных соединений, поэтому при неправильной работе силовой части надо, прежде всего, подтянуть все соединения.