ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.07.2024
Просмотров: 75
Скачиваний: 0
в обязательном порядке внести коренные изменения в систему управления электроприводом по тем положениям, которые ука заны в гл. I.
3.АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Стреловой самоходный кран имеет четыре движения (пере движение крана, подъем — опускание груза, поворот, подъем — опускание стрелы). Основная задача автоматической системы управления электроприводами крана — АСУК — создать опти мальный общий цикл для этих движений. Система управления должна найти наиболее оптимальное время включения исполни тельных механизмов крана с минимальным рывком, наиболее полной загрузкой двигателей, следить за тем, чтобы выполня лись требуемые для данной технологии цикла одновременно од
на— четыре совмещенных операции, чтобы выбор этих операций
иих выполнение в цикле было наиболее оптимальным. Очевидно, что такая автоматическая система управления подразумевает и автоматическое регулирование— контроль уровня качества па раметров процесса на выходе системы. Точность регулирования АСУК можно повышать в результате увеличения коэффициентов усиления, однако это ограничивается устойчивостью работы сис темы, поэтому коэффициенты усиления определяют при исследо вании динамического поведения системы. Для оптимизации цик ла в системе необходимо в сложных случаях включать счетно решающие устройства или применять малые ЦВМ для коорди
нирования перемещений и операций, совершаемых краном в цикле.
Отдельные механизмы крана в синтезе обеспечивают выпол нение технологического цикла. Условием синтеза таких машин является получение высокой производительности крана, наилуч ших технико-экономических показателей. Для получения опти мального синтеза необходимо, чтобы АСУК решило следующие задачи: выбор оптимального графика скорости отдельного ис полнительного механизма, выбор таких параметров, как ускоре ние, рывок, ощущение, минимизация времени каждой рабочей операции, оптимальное движение исполнительного механизма при переменном приведенном моменте инерции.
АСУК должна избирать оптимальные режимы работы крана как динамической системы с независимыми электроприводами разных механизмов. Для этого АСУК производит поиск опти мального соотношения между рабочими скоростями совмещен ных движений механизмов (условие: быстродействие или наи кратчайший путь); оптимизацию режима в целях ограничения амплитуд колебаний груза на канате и динамических нагрузок в звеньях механизмов крана; поиск наименьшей длительности и рациональной организации цикла работы крана [нахождение
130
оптимальных точек включения и выключения механизмов в цик ле работы крана (рис. 76, точки а, б, с, d, е, А)] при наибольшей производительности крана; поиск наивыгоднейшего силового ре жима крана при наименьших энергетических затратах и совме щенной работе механизмов.
АСУК предусматривает наиболее оптимальную по технологи ческим режимам работу группы кранов. Для решения постав ленных задач необходимо иметь математическую модель крана, которая представляет собой систему дифференциальных уравне ний, определяющую оптимальную работу крана в комплексе для
Рис. 76. Цикл работы электроприводов, включенных в ав томатическую систему управления:
/ — подъема; II — вращения; III — вылета стрелы
данного варианта монтажных работ или погрузки-разгрузки. На рис. 76 изображен комплексный режим работы крана, для кото рого АСУК должна дать наиболее оптимальные решения. Мате матическая модель крана может быть решена рядом уравнений,
распространенных на все механизмы крана. |
Оптимальная ско |
|
рость для подъемной лебедки с учетом обратных связей v — |
||
для двигателя вращения v = ар, для |
вылета |
стрелы Uc =_f(t) |
и для механизма передвижения t/n = |
f(t). В правой части этих |
|
зависимостей необходимо написать уравнения переходных режи мов (р = 0 при t = 0 и а = 0, см. гл. I). В связи с тем, что век торы скоростей перпендикулярны между собой, скорости движе ния груза на участках будут выражаться значениями (рис. 74):
v ab = v I е о*. v bc = v2-,
Vcd = V3; vde= V b vek= v 5.
131
Этим значениям будут соответствовать ускорения |
а = |
f(t) и |
||||
нагрузки на канат Qab = |
Qi; Qbc = |
Q2; Qcd = |
Qs] |
Qde = |
Q*\ |
Qeh = |
= Q5. Функционал, который минимизируется, |
|
|
|
|
||
*ь |
*с |
<k |
Ql dt. |
|
|
|
J(р)j* Qi dt + J Q2dt + . . . + I” |
|
|
||||
‘a |
<b |
\ |
|
|
|
|
Изопериметрическим |
условием здесь может |
быть прохожде- |
||||
ние заданного пути: по высоте Я = |
V |
|
|
ф = |
'* |
|
| v d t ; по углу |
^ cod/; |
|||||
|
|
° |
|
|
|
|
по вылету стрелы р2— Р\ = J Udt |
или участков |
пути, где |
||||
|
t |
|
|
|
|
|
включаются (оптимум по времени включения) электроприводы,
lb |
tc |
xl = ^ v l dt\ x2 = ^ v 2 dt\ x5 = J о5dt, |
|
d |
|
а также по времени t = J dt |
и т. д. |
Уравнения Эйлера представляются пятью группами (по чис |
|
лу слагаемых) функционала, |
в каждой группе число уравнений |
Эйлера равно числу составляющих скоростей или ускорений. Всего будет девять дифференциальных уравнений, для разреше ния которых необходимы соответствующие условия. К ним отно сятся равенство ординат в точках включений электроприводов
Vnt) = Vb(t)\ У4< / ) = 05(п |
и граничные условия: |
|
и0 = 0; |
= 0; |
ю(/й) = 0; |
®(/с) = 0 ; |
^ ( у = 0 |
и kVA) = °- |
Кривая пути груза кусочно-гладкая. Отрезки удовлетворяют уравнению Эйлера и для непрерывности их в точках необходимо выполнение условий Вейерштрасса — Эрдмана:
132
В рассматриваемом случае составляются четыре пары усло вий Вейерштрасса — Эрдмана. Следовательно, условий для ре шения достаточно.
Математическую модель работы крана можно также соста вить по уравнениям Лагранжа.
АСУК решается с точки зрения схемы управления краном (воплощая в схемы более или менее полно условия математиче ской модели крана) разными способами. Одним из них является программное управление краном. В основу положена предвари тельная запись образцовых циклов работы крана на магнитную ленту методом фазовой модуляции.
Основная идея состоит в том, что для грейферного крана, для которого разработано программирование, командным сигналом служит сигнал рассогласования, являющийся результатом появ ления фазного угла между сигналом, считываемым с магнитной ленты, и сигналом обратной связи (от сельсин-датчика), который отображает истинное положение механизма. Сдвиг по фазе равен геометрическому углу ротора относительно статора и является функцией времени 0 (ц = фэ« ) — срщ или 0 = \/i-vF(i), где срэ—эта лонный сигнал; ср(ц — рабочий сигнал; i — передаточное отноше
ние от рабочего органа к вращающему |
трансформатору |
или |
|
многополюсному сельсину; |
JF(t) = t — для |
линейного и |
Ащ = |
= sin at — для углового перемещения груза или механизма. |
|||
Для механизма подъема |
программирование осуществляется |
||
в функции времени с записью на ленту части команд управления. Другая часть команд выполняется канатным и грейферным кра ном автоматически.
Для механизма поворота и вылета стрелы применен указан ный выше фазовый метод с углом рассогласования. Устройство программного управления (ПУ) поворота и вылета стрелы со стоит собственно из стенда программного управления с магнит ной лентой (СПУМ), квантователя рассогласования, релейного блока и датчика положения (сельсина или вращающегося тран сформатора). Исполнительные механизмы поворота и вылета стрелы оборудуются механическим тормозом и стендом с кон такторами и реле трехступенчатого автоматического ускорения.
На рис. 77 изображена блок-схема программного управления механизмами поворота для режима записи. В этом режиме кран управляется контроллером крана. Сельсин-датчик возбуждается эталонным сигналом генератора 1 (500 Гц), который фазорасщепителем 2 и усилителем 3 преобразуется и усиливается в двух фазный на две составляющие под углом зх/2. С роторной обмот ки сельсина 4 снимаются рабочие сигналы, промодулированные в соответствии с законом движения механизма. Рабочие сигналы одновременно с эталонными записываются на магнитную ленту.
В режиме воспроизведения (рис. 78) рабочие и эталонные сигналы усиливаются. Фазовый дискриминатор имеет два входа. Эталонный сигнал от генератора эталонного сигнала 1 расщеп
133
ляется фазорасщепителем и возбуждает датчик положения 4. С датчика сигнал положения подается на один вход дискримина тора, напряжение датчика является эталоном для дискримина тора. На другой вход дискриминатора подаются рабочие сигна лы с магнитной ленты. В дискриминаторе сигналы сравниваются. При наличии рассогласования на выходе дискриминатора появ ляется непрерывный сигнал постоянного тока, который квантует
ся на несколько уровней кван тователем рассогласования. В зависимости от уровня рассо гласования релейный блок про-
! \ |
И |
QS 1 Ф г |
4 |
|
|
L__i, |
|
dnb |
|
Рис. 77. Блок-схема программного уп равления механизмом поворота:
ч>р — программируемая координата меха низма, функция времени; фэ — эталон
ный сигнал; 6 — угол или сигнал рас согласования; / — генератор эталонного сигнала; 2 — фазорасщепитель; 3 — уси литель мощности; 4 — сельсин-датчик; 5 — двигатель механизма; 6 — контак
тор; 7 — командоаппарат; 8 — тормоз
I <pg_ LjLj j
Рис. 78. Блок-схема воспроизведения:
Фр — программируемая координата меха низма, функция времени; фэ — эталон
ный сигнал; 0 — угол или сигнал рассо гласования; 1,5 — усилители напряжения; 2 — фазорасщепитель; 3 — усилитель мощ ности; 4 — сельсин-датчик положения; 6 — фазовый дискриминатор; 7 — фильтр низкой частоты; 8 — усилитель напряже ния постоянного тока
изводит те или иные переключения на контакторной панели или включает тормоз.
В режим программы вносятся поправки (коррекции) в зави симости от вылета стрелы. Схема программного устройства пре дусматривает в некоторых случаях внесение поправок машинис том крана.
Кран с системой ПУ работает так. После опускания грейфера на груз — канатный импульсатор включает замыкающую лебед ку. Когда грейфер полностью закроется, дифференциальное устройство включает на подъем поддерживающую лебедку.
Блок запоминания ПУ (когда высота подъема грейфера до стигла заданной по программе высоты) включает лентопротяж ный механизм СПУМ, механизм поворота. Когда при повороте наступает время открытия грейфера, блок запоминания на высо те открытия останавливает ленту и поддерживающую лебедку. Грейфер раскрывается и поднимается двумя лебедками, которы ми управляет грейферный автомат. Блок запоминания на задан
134
