Модернизация асинхронного электропривода главного движения металлообрабатывающего комплекса

2.5.1 Описание регулятора тока I_d

Контур регулирования поточной компоненты вектора тока статора имеет вид, показанный на рисунке 2.4.



Рисунок 2.4 - Контур регулирования тока

Структурная схема контура после приведения к единичному обратной связи будет иметь вид, показанный на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Контур регулирования тока I_d с единичной обратной связью

Необходимо учесть инерционность преобразователя частоты. Представим его в виде апериодического звена первого порядка:

где Т_u - постоянная времени преобразователя частоты, при частоте 2 кГц равная Т_u = 0,0005, K_u - коэффициент усиления преобразователя частоты, определяемый первой гармоникой выходного напряжения и равный K_u = 311.

Передаточная функция объекта регулирования имеет вид:

Настройку контура регулирования будем делать на модульный оптимум.

При регулировании тока электромеханическая связь, обусловленная внутренней связью по ЭДС, является возмущающим воздействием, снижающим точность регулирования. При последовательной коррекции за счет выбора желаемой передаточной функции разомкнутого контура статическая ошибка регулирования тока исключается. Поэтому при синтезе контура регулирования тока внутреннюю обратную связь по ЭДС размыкают, пренебрегая её влиянием на динамику привода в процессах по управлению.

Настройку контура регулирования будем делать на модульный оптимум.

Желаемая передаточная функция имеет вид:

Итак, регулятор будет иметь вид:

Есть ПИ-регулятор тока:

Для упрощения моделирования принимаем коэффициент обратной связи K_i=1. Подставив числовые значения R₁, K_u, T_u, T_e, K_i в формулы (2.79) получим числовые значения коэффициентов ПИ-регулятора тока:

Передаточная функция разомкнутой контура вместе с регулятором имеет вид:

Передаточная функция замкнутого контура вместе с регулятором имеет вид:

Так как очень малая величина, то для упрощения ею можно пренебречь. Тогда передаточная функция замкнутого контура регулирования тока вместе с регулятором будет иметь вид

2.5.2 Описание регулятора тока

Контур регулирования моментной компоненты вектора тока статора имеет вид, аналогичный контура регулирования тока и показан на рис. 2.6.

Рисунок 2.6 - Контур регулирования тока I_q

Синтез регулятора тока I_q производится аналогично синтеза регулятора тока I_d.

Передаточная функция объекта регулирования имеет вид:

Настройку контура регулирования будем делать на модульный оптимум.

Итак, регулятор будет иметь вид:

ПИ-регулятор тока:

Используем расчеты для синтеза регулятора тока I_d:

R₁ = 0.192 Ом; K_u = 311В; T_u = 0.0005 с; T_e = 0.01333 c;

Для упрощения моделирования принимаем коэффициент обратной связи К_ос =1, Получим числовые значения коэффициентов ПИ-регулятора тока для тока I_d, K_п.ос = 0,00825, K_и.ос = 0,6174. Передаточная функция замкнутого контура вместе с регулятором имеет вид:

2.5.3 Описание регулятора потокосцепления ротора

Контур регулирования модуля вектора потокосцепления ротора имеет вид, показанный на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 - Контур регулирования потокосцепления ротора

Структурная схема контура после приведения к единичному обратной связи будет иметь вид, показанный на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Контур регулирования потокосцепления ротора с единичным обратной связью

Передаточная функция объекта регулирования имеет вид:

Настройку контура регулирования будем делать на модульный оптимум.

Желаемая передаточная функция имеет вид:

Итак, регулятор будет иметь вид:

где ПИ-регулятор потокосцепления ротора:

Для упрощения моделирования принимаем коэффициент обратной связи .

Подставив числовые значения в формулы (2.97) получим числовые значения коэффициентов ПИ-регулятора потокосцепления:

Передаточная функция разомкнутой контура вместе с регулятором имеет вид:

Передаточная функция замкнутого контура вместе с регулятором имеет вид:

2.5.4 Описание регулятора скорости

Контур регулирования скорости электропривода имеет вид, показанный на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Контур регулирования скорости

Структурная схема контура после приведения к единичному обратной связи будет иметь вид, показанный на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 - Контур регулирования скорости с единичной обратной связью

Передаточная функция объекта регулирования имеет вид:

Настройку контура регулирования будем делать на симметричный оптимум.

Желаемая передаточная функция имеет вид:

Итак, регулятор будет иметь вид:

где ПИ-регулятор скорости:

Суммарный момент инерции привода главного движения определяется моментом инерции двигателя, редуктора, шпинделя и инструмента. Момент инерции шпинделя можно считать примерно равным моменту инерции двигателя, момент инерции редуктора составляет 20 % от момента инерции двигателя. Момент инерции инструмента зависит от типа инструмента, который используется для данного вида обработки металла. Допустим, что момент инерции инструмента равен 30 % момента инерции двигателя.

Тогда суммарный момент инерции двигателя:

Для упрощения моделирования принимаем коэффициент обратной связи .

Подставив числовые значенияв формулы (5.37), получим числовые значения коэффициентов ПИ-регулятора скорости:

Передаточная функция разомкнутой контура вместе с регулятором имеет вид:

Передаточная функция замкнутого контура вместе с регулятором имеет вид:

Подставив T_м, получим:

1. Исследована структурная схема векторного управления и составляющие её блоки.

2. Исходя из способов представления электрических величин, которые присущи векторному управлению асинхронным двигателем, можно сделать следующий вывод:

- в режиме векторного управления асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором подобен двигателю постоянного тока независимого возбуждения (рисунок 2.2). Так как по оси d формируется поле машины, что соответствует обмотке возбуждения у двигателя постоянного тока, а ток по оси q задает момент, что соответствует якорной обмотке двигателя постоянного тока.

3. Произведен расчёт Т-образной схемы замещения в относительных единицах для удобства представления значений параметров двигателя.

4. Рассчитаны регуляторы тока ? при настройке на модульный оптимум, регулятор потокосцепления ? при настройке на модульный оптимум и регулятор скорости ? при настройке на симметричный оптимум. Для оптимизации контура регулирования и быстродействия системы, рассчитаны необходимые передаточные функции регуляторов, для обеспечения необходимого уровня динамических характеристик при подчинённом регулировании [33-36].

Согласно полученным результатам далее необходимо провести исследование качества системы векторного управления в математическом пакете MATLAB "SIMULINK".

3. Моделирование системы векторного управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором

3.1 Моделирование системы векторного управления асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором для режима резания при фрезеровании

Simulink - это графическая среда имитационного моделирования, позволяющая при помощи блок-диаграмм в виде направленных графов, строить динамические модели, включая дискретные, непрерывные и гибридные, нелинейные и разрывные системы [37].

Интерактивная среда Simulink, позволяет использовать уже готовые библиотеки блоков для моделирования электросиловых, механических и гидравлических систем, а также применять развитый модельно-ориентированный подход при разработке систем управления, средств цифровой связи и устройств реального времени.

Дополнительные пакеты расширения Simulink позволяют решать весь спектр задач от разработки концепции модели до тестирования, проверки, генерации кода и аппаратной реализации. Simulink интегрирован в среду MATLAB, что позволят использовать встроенные математические алгоритмы, мощные средства обработки данных и научную графику.

3.1.1 Описание элементов модели

Исследование качества управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором осуществлено путем моделирования на ЭВМ с помощью программы "SIMULINK" программного пакета "MATLAB" [38].

Переходные процессы будем моделировать с помощью схемы с двухфазной (динамической) модели АД в координатах статора а-b.

Модель составлена исходя из структурной схемы, приведенной на рисунке 2.1 отдельными блоками. Каждый блок реализует определенный элемент структурной схемы. Модель содержит и другие компоненты, предназначенные для обеспечения работоспособности и визуализации результатов моделирования [39-41].

Описание элементов модели.

- Блок Step - источник одиночного перепада.

- Блок Scope - виртуальный осциллограф. Позволяет представить результаты моделирования в виде временных диаграмм.

- Блок Sum - обеспечивает алгебраическое суммирование входных сигналов.

- Блок Gain - масштабируемых звено. Отвечает за безынерционное звено в структурной схеме.

- Блок TransferFcn - создает передаточную функцию в виде отношения двух полиномов.

- Блок Integrator - интегрирует входной сигнал, соответствует интегрирующей звена структурной схемы [42].

- Блок Derivative - служит для численного дифференцирования сигналов.

- Блок Saturation - нелинейное звено, сигнал на выходе которого равен входному сигналу, пока не достигнет порогов ограничения [43].

- Блок Ramp - служит источником линейного сигнала задания, что заданный наклон.

- Блок reg_velocity - ПИ регулятор скорости;

- Блок reg_flux - ПИ регулятор потокосцепления;

- Блок reg_id - ПИ регулятор тока Id;

- Блок reg_iq - ПИ регулятор тока Iq;

- Блок compensator - блок компенсации внутренних (перекрестных и прямых) связей АД;

- Блок transvec1 - модель обратной преобразования напряжения из системы координат (dq) в (ab);

- Блок transvec2 - модель прямого преобразования напряжения из системы координат (ab) в (dq);

- Блок MA_ (a, b) - модель асинхронного двигателя в стационарной системе координат;

- Блок Assignment - задатчик интенсивности, обеспечивает плавное нарастание скорости при пуске и торможении.

Структурная схема векторного управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в приложении SIMULINK будет иметь вид, изображенный на рисунке 3.1.

Раскроем блоки структурной схемы, приведенной на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Структурная схема системы управления ЭП в пакете "SIMULINK"

Блок MA_ (a, b) показан на рисунке 3.2.



Рисунок 3.2 - Структурная схема модели АД в системе координат (ab), представленная в пакете "SIMULINK"

Блок transvec1 показан на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Структурная схема модели обратного преобразования напряжения из системы координат (dq) в (ab) представлена в пакете "SIMULINK"

Блок transvec2 показан на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Структурная схема модели прямого преобразования напряжения из системы координат (ab) в (dq) представлена в пакете "SIMULINK"

Блок compensator показан на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Структурная схема модели компенсации внутренних (перекрестных и прямых) связей АД представлена в пакете "SIMULINK"

Блок reg_Id показан на рисунке 3.6.



Рисунок 3.6 - Схема модели ПИ регулятора тока Id представлена в пакете "SIMULINK"

Блок reg_Iq показан на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Схема модели ПИ регулятора тока Iq представлена в пакете "SIMULINK"

Блок reg_flux показан [35] на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Схема модели ПИ регулятора потокосцепления представлена в пакете "SIMULINK"

Блок reg_vel показан на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 - Схема модели ПИ регулятора скорости представлена в пакете "SIMULINK"

Блок Assignment показан на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Схема модели с датчика интенсивности представлена в пакете "SIMULINK"

Блок invertor показан на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 - Схема модели блока invertor представлена в пакете "SIMULINK"

3.1.2 Результаты моделирования

Моделирование проводилось для рассчитанного в пункте 1.4.2 режима резания при фрезеровании [44]. Скорость вращения шпинделя 30.6 рад / с, статический момент на шпинделе 172.2 Н•м. Учитывая, что двигатель связан со шпинделем через редуктор с коэффициентом редукции i = 2, скорость и момент на валу двигателя будут равны:

В интервале времени t от 0 до 1 с выполнялось возбуждения асинхронного двигателя. Ротор находится в состоянии покоя, то есть .

На интервале времени где t = 1c, было подано линейно нарастающее задания скорости двигателя. Двигатель разгоняется до скорости, равной 61.2 рад/с за 0.5 с. При этом на кривой переходного процесса момента виден скачок пускового момента (рисунок 3.11), который поддерживается на постоянном уровне в течение 0.5с пока двигатель не выйдет на устойчивую скорость.

На интервале времени t = 1 ? 3 с продолжается устойчивый режим работы двигателя. Наброски нагрузки M_c = 81.1 Н·м происходит в момент времени t = 3 с, нагрузка снимается в момент времени t = 3.5 с.

При t = 4.5 c плавно уменьшается задания скорости двигателя до 0. Торможение происходит за 0.5 с.

Переходные процессы скорости и момента двигателя представлены на рисунке 3.12.



Рисунок 3.12 ? Переходные процессы скорости и момента двигателя

Переходный процесс потокосцепления ротора представлен на рисунке 3.13.

Рисунок 3.13 ? Переходный процесс потокосцепления ротора

Из данного графика видно, что поддержание постоянства потокосцепления cохраняется на всём участке после выхода двигателя в номинальный режим работы.

Переходные процессы напряжений статора, токов статора и потокосцеплений ротора представлены на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 ? Переходные процессы напряжений статора, токов статора и потокосцеплений ротора

В интервале времени t от 0 до 1с составляющая тока I_sa отвечает за возбуждение асинхронного двигателя, и если провести аналогию, то она играет ту же роль, что и ток обмотки возбуждения в двигателе постоянного тока. Составляющая I_sb отвечает за электромагнитный момент, который изменяется так быстро, как изменяется данная составляющая.

На интервале времени где t = 1c, было подано линейно нарастающее задание по скорости, видны переходные процессы составляющих для выхода двигателя в номинальный режим.

На интервале времени t = 1 ? 3 с продолжается устойчивый режим работы двигателя. При набросе нагрузки на интервале времени 3 ? 3,5 из переходного процесса видно, что значения составляющих I_sa и I_sb меняются соответственно приложенному усилию.

При t = 4.5 уменьшается задание скорости двигателя до 0. Торможение происходит за 0.5 с.

Показатели качества при отработке возмущения:

1. Статическая погрешность рад/с.

2. Максимальное динамическое падение скорости составляет рад/с.

3. Перерегулирование у = 0.4297 %.

Настройки регуляторов в системе обеспечивают отсутствие статической погрешности, под действием статического момента обеспечивается ПИ- регулирование скорости.

График переходного процесса скорости при разгоне представлен на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 ? Переходный процесс скорости двигателя при разгоне

Результаты моделирования представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты моделирования в различные временные интервалы

T, c	0-0,5	0,5-1	1-1,5	1,5-3	3-3,5	3,5-4,5	4,5-5
Isa, А	28.5	28,5- 17,5	17,5-33,5- 19	19	19- 37,7	37,7- 19	-21
Isb, A	0	0	0- 33,5- 19	19	19-37,7	37,7- 19	32,5
Шr, Вб	0- 0.7	0.7- 0.92	0,92	0,92	0,92	0,92	0,92
Mшп, Н/м	0	0	0- 58,2	58,2--25,1 - 0	0- 128,3- 81,2	81,2- -44,2 0	0- -87,5 -61,2 0
щшп	0	0- 61,2	61,2	61,2	61,2	61,2	61,2- 0

Было проведено моделирование для рассчитанного в главе 2 режима фрезерования (таблица 3.1).

Раскрыты субсистемы блоков, из которых состоит модель. Из графиков переходных процессов видно, что разгон двигателя происходил плавно, перерегулирование скорости при разгоне у = 0.8 % от номинальной, перерегулирование по возмущению составило у = 0.43 % от номинальной.

Использование принципа поддержания постоянства потокосцепления ротора даёт качественный вид МХ: они линейны во всём диапазоне возможных нагрузок и аналогичны характеристикам ДПТ.

Составляющие токов I_sa и I_sb меняются подобно току якоря и току возбуждения в двигателе постоянного тока независимого возбуждения. Как видно, режим предварительного намагничивания обеспечивается заданием прямой составляющей тока статора, формирующей потокосцепление ротора раньше, чем будет задана квадратурная составляющая, формирующая момент.

Имитационное моделирование теоретической системы векторного управления АД в программном пакете SIMULINK в среде MATLAB подтвердило правильность расчёта коэффициентов модели и параметров регуляторов.

3.2 Моделирование влияния внешних возмущений на ошибку скорости

Скорость резки существенно влияет на шероховатость поверхности. Значение шероховатости, которую можно получить при фрезеровании находится в диапазоне Ra = 6.3 ч 0.8 мкм. Фреза является многолезвийным инструментом, однако каждый зуб можно рассматривать как отдельный резец. Поэтому исходной величиной, которая характеризует интенсивность загрузки при черновом фрезеровании, является подача на зуб фрезы sz мм, то есть величина относительно перемещения детали и фрезы за время поворота фрезы на один угловой шаг.

При чистовом фрезеровании характерной величиной является подача на один оборот фрезы s_o мм/об, так как шероховатость поверхности фрезеруется зависит от подачи на один оборот фрезы. Факторами, ограничивающими величину подачи, являются: требования к шероховатости и точности обрабатываемой поверхности; биение зубьев фрезы, которое должно быть минимальным; прочность фрезы [3].

По выбранной подаче s_z определяют скорость резки:

При заданной шероховатости Ra = 3.2 мкм подача на один оборот фрезы s_o не должна превышать 1.6 мкм. Учитывая, что s_o = s_zz, то есть подача на один зуб фрезы должно быть:

.

Тогда скорость находится в пределах:

.

.

.

Угловая скорость определяется по формуле:

Угловая скорость вала двигателя рассчитывается с учетом передаточного числа редуктора:

.

На скорость вращения фрезы может повлиять примеси, содержащиеся в стали. Также надо учитывать, что при обработке деталей сложной формы возможном перемещении заготовки по нескольким осям одновременно, что создает неравномерную нагрузку на инструмент [29]. Статический момент резки можно считать постоянным для установившегося режима, в то же время могут возникать возмущения, которые будут вызывать изменение момента.

С целью определения влияния внешнего возмущения на параметры движения инструмента в динамических режимах в период рабочего процесса необходимо провести исследования динамических характеристик при набрасывании нагрузок (момент сопротивления М_с) в диапазоне с 0.44M_Н до 1.5 M_Н от номинального момента- M_Н.

Поэтому для учета возможных факторов, которые могут повлиять на момент резки, а, следовательно, и на скорость резания было проведено моделирование работы двигателя при набрасывании моментов, которые отличаются от статического момента резки, рассчитанного в пункте 3. Наброски нагрузки происходили после разгона двигателя до скорости щ = 61.1 рад/с, что соответствует скорости рассчитанной в пункте 3. Модель электропривода в среде Matlab / Simulink приведена на рисунке 3.1.

На рисунках 3.16-3.20 приведены переходные процессы угловой скорости двигателя при различных нагрузках.

Рисунок 3.16 - Переходный процесс скорости двигателя при M_С = 0.44M_Н

Рисунок 3.17 - Переходный процесс скорости двигателя при M_С = 0.7M_Н

Рисунок 3.18 - Переходный процесс скорости двигателя при M_С = M_Н

Рисунок 3.19 - Переходный процесс скорости двигателя при M_С = 1.2M_Н



Рисунок 3.20 - Переходный процесс скорости двигателя при M_С = 1.5M_Н

На рисунке 3.21 совмещены все графики переходных процессов.

Рисунок 3.21 - Переходные процессы скорости двигателя при различных возмущениях

На всех графиках имеет место колебательный переходный процесс. В таблице 3.2 приведены максимальная скорость, максимальное отклонение угловой скорости от устоявшейся, которое вызвано возмущением, а также рассчитано перерегулирование. Перерегулирование рассчитывалось по формуле:

Таблица 3.2 - Показатели переходных процессов при различных возмущениях

M/Mn	щmax, рад/с	Дщmax, рад/с	у, %
0.44	60.937	0.263	0.4297
0.5	60.901	0.299	0.4886
0.6	60.841	0.359	0.5866
0.7	60.782	0.418	0.6830
0.8	60.722	0.478	0.7810
0.9	60.662	0.538	0.8791
1.0	60.602	0.598	0.9771
1.1	60.543	0.657	1.0735
1.2	60.483	0.717	1.1716
1.3	60.423	0.777	1.2696
1.4	60.363	0.837	1.3676
1.5	60.303	0.897	1.4657

На рисунке 3.22 показана зависимость между величиной перерегулирования и величиной нагрузки.



Рисунок 3.22 ? Зависимость между величиной перерегулирования и величиной нагрузки

1) Смоделирована система векторного управления асинхронным ЭД с короткозамкнутым ротором для режима резания при фрезеровании. Результаты моделирования приведены в таблицах 3.1 и 3.2.

2) Было проведено моделирование для рассчитанного в пункте 1.4.1 режима фрезерования. Раскрыты субсистемы блоков, из которых состоит модель. Из графиков переходных процессов видно, что разгон двигателя происходил плавно, перерегулирование скорости при разгоне составило у = 0.8 % от номинальной, перерегулирование по возмущению составило у = 0.43 % от номинальной.

3) При скачкообразном набросе момента нагрузки динамическое отклонение скорости не превышает 0.263 рад/с. При этом статическая ошибка практически отсутствует.

4) Анализ результатов исследования, приведенных на рисунках 3.16-3.22, дает возможность сделать следующий вывод: в диапазоне изменения момента от 0.44M_Н к 1.5M_Н перерегулирование не превышало 1.5 %, скорость не снижалась ниже 60.3 рад/с, а верхний диапазон скорости не превышал 61.3 рад/с, что вполне укладывается в пределы, установленные для данного класса шероховатости заготовки. Так как устойчивый процесс резания возможен при провале скорости не более 4 %, статическая погрешность данных укладывается в заданные пределы, а время восстановления не превышает 0,25 сек.

5) При регулировании скорости до номинальной и выше номинальной поддерживается необходимая мощность.

Заключение

Целью диссертации являлось обоснование выбора системы управления для привода главного движения МС.

1. Учитывая изложенные недостатки ДПТ независимого возбуждения предложен вариант его замены на более надежный в конструктивном исполнении АД КР с векторным управлением, не требующий частого ремонтного обслуживания, что приводит к сокращению затрат на обслуживание и эксплуатацию двигателя.

2. Исследованы технологические требования, предъявляемые к качеству обработки заготовки, которые должен обеспечивать электропривод главного движения, а именно: обеспечение при приложении номинального момента нагрузки максимальный провал скорости не более 4 %, а время восстановления скорости после провала не превышающее 0,25 сек.

3. Предложена система Siemens Sinamics S120 управления приводом главного движения, с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, металлорежущего станка ИС 800ПМФ 4. В данной системе имеется возможность реализации векторного управления для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Основные элементы электропривода - асинхронный двигатель типа 1PH7163-2QF03-0CA и модуль двигателя 6SL3120-1TE26-8AA3 - производства фирмы Siemens.

4. На основании параметров модуля двигателя 6SL3120-1TE26-8AA3 и асинхронного двигателя типа 1PH7163-2QF03-0CA произведен расчёт требуемых компонентов для реализации моделирования работы векторного управления асинхронным двигателем.

5. Описаны основные компоненты, требуемые для реализации системы векторного управления с короткозамкнутым ротором. Приведён их расчёт и представлены результаты.

6. На основании расчётов, полученных в главе 2, проведено моделирование системы векторного управления с короткозамкнутым ротором.

7. Для проверки работоспособности системы была построена математическая модель, на основе которой проводился анализ режимов работы. Из графиков переходных процессов видно, что у спроектированной системы перерегулирование по возмущению 0.43 % и перерегулирование при разгоне 0.8 %. При регулировании скорости до номинальной и выше номинальной поддерживается необходимая мощность.

8. В диапазоне изменения момента от 0.44M_Н к 1.5M_Н перерегулирование не превышало 1.5 %, скорость не снижалась ниже 60.3 рад/с, а верхний диапазон скорости не превышал 61.3 рад/с, что вполне укладывается в пределы, установленные для данного класса шероховатости заготовки. Так как устойчивый процесс резания возможен при провале скорости не более 4 %, статическая погрешность данных укладывается в заданные пределы, а время восстановления не превышает 0,25 сек. Также при регулировании скорости до номинальной и выше номинальной поддерживается необходимая мощность.

9) При анализе результатов моделирования можно сделать вывод, что система векторного управления на базе Siemens Sinamics S120 соответствует предъявляемым требованиям.

Список использованных источников

1. Теряев В.И., Колесниченко С.П. Справочник "Электромеханические системы автоматизации в металлообработке и машиностроении" / С.П. Колесниченко, В.И. Теряев 2003. - 60 с.

2. Абрамов Ф.Н., Коваленко В.В., Любимов В.Е. и др. Справочник по обработке металлов резанием / Ф.Н. Абрамов, В.В. Коваленко, В.Е. Любимов и др. - К.: Техника, 1983. - 239 с.

3. Соколов Н.Г., Елисеев И.А. Расчеты по автоматизированному приводу металлорежущих станков. / Н.Г. Соколов, И.А. Елисеев - М.: Высш. шк., 1970. - 296 с.

4. Замена двигателей постоянного тока на асинхронные регулируемые двигатели [Электронный ресурс]// Режим доступа http://www.driveka.ru/news/652.html свободный (07.06.2017).

5. Модернизация приводов [Электронный ресурс]// Режим доступа: http://www.delta-rus.com/modernization-drives свободный (06.06.2017).

6. Под. ред. Барановского. Ю.В. Справочник. Режимы резания металлов / Под. ред. Ю.В. Барановского. - М.: Машиностроение, 1972. - 407 с.

7. Модуль гибкий производственный специальный моделей ИС 500ПМФ 4, ИС 800ПМФ 4. Руководство по эксплуатации - 5002.000.000 РЭ. - 1986. - 314 с.

8. SINAMICS S120 Руководство по модулям управления и дополнительным системным модулям. - Siemens AG., 2010. -144 c.

9. SINAMICS S120 Встраиваемые преобразователи частоты 0.12…1200 кВт. - Siemens AG., 2010. -539 с.

10. Модуль гибкий производственный специальный моделей ИС 500ПМФ 4, ИС 800ПМФ 4. Руководство по эксплуатации - 5002.000.000 РЭ. - 1986. - 314 с.

11. Под. ред. Барановского. Ю.В. Справочник. Режимы резания металлов / Под. ред. Ю.В. Барановского. - М.: Машиностроение, 1972. - 407 с.

12. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту / Н.А. Нефедов, К.А. Осипов - М.: Машиностроение, 1984. - 412 с.

13. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика) / Ю.Н. Калачев - 2013 г.

14. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. / Г.Г. Соколовский - М.: ACADEMA, 2006. -265 с.

15. Анучин А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов / А.С. Анучин -?М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - 373. с.: ил.

16. Терехов В.М. Системы управления электроприводов / В.М. Терехов - М.: Академия, 2010. - 298 с.

17. Векторное управление электроприводами переменного тока / Виноградов А.Б. -ГОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина". ? Иваново, 2008.? 298 с. ISBN.

18. Алексеев В.В., Козярук А.Е., Бабурин С.В. Электрический привод моделирование приводов с векторным управлением для горного оборудования. Учебное пособие / В.В. Алексеев, А.Е. Козярук, С.В. Бабурин - Санкт-Петербургский государственный горный университет. СПб, 2012, 58 с.

19. Поздеев Д.А., Хрещатая С.А. Частотное управление асинхронным электроприводом с поддержанием постоянства потокосцепления ротора / Д.А.

20. Островерхов М.Я., Пижов В.М. Моделирование электромеханических систем в Simulink: Пособие для студентов высших технических заведений. / М.Я. Островерхов, В.М. Пижов. -: ВД "Стилос", 2008. - 528 с.

21. Чиликин М.Г., Сандлер А.С Общий курс электропривода: учебник для вузов. / М.Г. Чиликин, А.С Сандлер-- М.: Энергоиздат, 2001. - 576 с.

22. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов- высш. техн. учебн. заведений. / А.И. Вольдек - 3-е изд., перераб, - Л.: Энергия, 1978. - 832 с., ил.

23. Шенфельд Р.С., Хабигер Э.В., Борцов. Ю.А. Автоматизированные электроприводы: / Р.С Шенфельд, Э.В. Хабигер, Ю.А. Борцов - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отделение, 1995. - 464 с.

24. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. / И.И. Эпштейн - М.: Энергоиздат, 1982. - 192 с.

25. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. / Р.Т. Шрейнер - Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

26. Островерхов М.Я., Пижов В.М. Моделирование электромеханических систем в Simulink: Пособие для студентов высших технических заведений. / М.Я. Островерхов, В.М. Пижов. -: ВД "Стилос", 2008. - 528 с.

27. Ключев В.И. Теория электропривода. / В.И. Ключев - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.

28. Аракелян А.С. Элементы теории математического моделирования асинхронных двигателей в составе электропривода Учебное пособие / А.С. Аракелян - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 98. с.: ил.

29. Модернизация приводов [Электронный ресурс]// Режим доступа: http://www.delta-rus.com/modernization-drives свободный (06.06.2017).

30. Синтез системы управления [Электронный ресурс]// Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/2030988/ свободный (13.05.2017).

31. Завьялов В.А., Величкин В.А. Математические основы управления технологическими процессам: конспект лекций. -/ В.А. Завьялов, В.А. Величкин - М.: НИУ МГСУ, 2015. - 116 с. - ISBN 978-5-7264-1151-4.

32. Типы регуляторов. Методика настройки регуляторов. / Инструкция ПРМК.420000.001 // г. Ивано-Франковск 2012.

33. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. / И.В. Мирошник-СПб: Питер, 2005. 336 с.

34. Никитин А.А. Управление техническими системами. Наглядное пособие. / А.А. Никитин-Красноярск: СФУ, 2010. - 72 с.

35. Настройки на модульный и симметричный оптимум. [Электронный ресурс]// Режим доступа http://life-prog.ru/2_96801_nastroyki-na-tehnicheskiy-to-i-simmetrichniy-s-optimum.html (18.06.2017) свободный.

36. Математическое описание и стандартные настройки систем автоматического управления электроприводами [Электронный ресурс]// Режим доступа: http://model.exponenta.ru/epivod/glv_070.htm свободный (01.06.2017).

37. Интерактивная среда Simulink [Электронный ресурс]// Режим доступа: http://matlab.ru/products/Simulink свободный (13.05.2017).

38. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем [Электронный ресурс]// Режим доступа http://matlab.exponenta.ru/simulink/ book1/9_5.php (06.06.2017) свободный.

39. Настройки на модульный и симметричный оптимум. [Электронный ресурс]// Режим доступа http://life-prog.ru/2_96801_nastroyki-na-tehnicheskiy-to-i-simmetrichniy-s-optimum.html (18.06.2017) свободный.

40. Борисевич А.В. Теория автоматического управления: Элементарное введение с применением MATLAB. / А.В. Борисевич - СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2011г - 200 с.

41. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink: Учебное пособие / Национальный исследовательский Томский политехнический университет. // В.Б. Терехин - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 292 с.

42. Дьяконов. В. П. MATLAB 6.5 SPl/7 + Simulink 5/6@. Основы применения. Серия "Библиотека профессионала" / В.П. Дьяконов. - М.: СОЛОН Пресс, 2005. 800 С.: ил.

43. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. / И.В. Черных - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. - 288 с.

44. Бахурин А.А. Моделирование системы векторного управления для привода главного движения в режиме резания при фрезеровании / А.А. Бахурин// Молодой учёный. - 2017. - №.23-119-123.

Приложение А

Код программы

script

clc, diary off,

echo on,

%************************************************************

Систему векторного управления асинхронным двигателем

%*****************************************

echo off; clear; format short e;

sq2=sqrt(2); resq2=1/sq2;

%=====================================================

%*************Двигатель 30 кВт *************

%=====================================================

Rs=0.129; Rr=0.067;

Lr=0.0498; Ls=0.0496; Lm=0.048;

Zp=2; Jr=0.23; J=2.5*0.23;

Lss=0.001187; Lrs=0.001419;

Ls=Lss+Lm; Lr=Lrs+Lm;

%*****************Параметры двигателя*********************

w_s=50*2*pi/Zp;

M_n=194.685;

Is_n=30*sq2;

S_n=0.019;

cosfi_n=0.89;

kkd_n=0.91;

w_n=w_s*(1-S_n);

w_n=152.524;

Us_n=380*sq2;

wk=50*2*pi;

Xs=wk*Lss*i;

Xr=wk*Lrs*i;

Xm=wk*Lm*i;

Zs=Rs+Xs;

Zr=Rr/S_n+Xr;

ZZ=Zs+(Xm*Zr)/(Xm+Zr);

Is=Us_n/ZZ;

Em=Us_n-Is*Zs;

Im=Em/Xm;

Ir=Em/Zr;

Er=Em-Ir*Xr;

Psi_n=abs(Er/wk);

Is_n=abs(Is);

Id_n=Psi_n/Lm;

Iq_n=sqrt(Is_n^2-Id_n^2);

%=====================================================

%*********** Для регуляторов ******************

Ku=311; Tu=0.0005;

Ki=10/(3*Is_n);

Kw=10/(1.5*w_s);

Kf=10/(1.2*Psi_n);

Ki=1; Kw=1; Kf=1; Kteta=1;

%=====================================================

Для переходи между системами координат

Lss=Ls-Lm;

Lrs=Lr-Lm;

Kr=Lm/Lr;

Ls1=Lss+Kr*Lrs;

R1=Rs+Kr^2*Rr;

Km=3*Zp*Kr/2;

Te=Ls1/R1; Tr=Lr/Rr;

reTr=1/Tr; reKu=1/Ku;

Kr_Tr=Kr/Tr;

KrZp=Kr*Zp;

Tr_Lm=Tr/Lm;

reR1=1/R1;

%=====================================================

%****** Настройка регулятора тока на модульный оптимум *********

Ki_i=R1/(2*Tu*Ku*Ki);

Kp_i=Te*Ki_i;

Wz_i=tf([1/Ki],

[2*Tu^2 2*Tu 1]); %TF of current closed loop

%=====================================================

%****** Настройка регулятора потока на модульный оптимум Ki_f=Ki/(4*Tu*Lm*Kf);

Kp_f=Tr*Ki_f;

Wz_f=tf([1/Kf], [8*Tu^2 4*Tu 1]); %TF of rotor flux closed loop

%=====================================================

%****** Настройка регулятора скоростина симметричный оптимум

Ki_w=(Ki*J*Kf)/(32*Tu^2*Km*Kw);

Kp_w=8*Tu*Ki_w;

Wz_w=tf([8*Tu 1]/Kw, [64*Tu^3 32*Tu^2 8*Tu 1]); %TF of speed closed loop

Размещено на Allbest.ru