Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизация технологических процессов

Диссертационная работа:

Бондарев Александр Гавриилович. Разработка систем с разрывным управлением для автоматизации процесса раскладки нити : ил РГБ ОД 61:85-5/4208

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА I. Постановка задачи исследования. Математичес кая модель процесса раскладки нити 4Z

1.1. Основные понятия процесса намотки нити» Состояние проблемы /2

1.2. Математическая модель процесса раскладки нити 25

1.3. Функциональные задачи управления процессом раскладки'нити 34-

1.4. Динамическая модель неизменяемом части системы управления раскладчиком нити 39

1.5. Обзор традиционных схем и способов управления процессом раскладки нити и выбор алгоритмической базы 47

Выводы 55

ГЛАВА 2. Управление в условиях неполной информации о векторе состояния и операторе объекта 57

2.1, Принципы управления на скользящих режимах. 5?

2.2, Информационные аспекты построения систем на скользяїцих режимах $$

2.3, Вопросы грубости алгоритмов управления 75

ВЫВОДЫ 4QQ

ГЛАВА 3, Синтез алгоритмов управления процессом раск ладки нити jQZ

3.1. Синтез алгоритма управления процессом раекладки нити с учетом динамических свойств модели 10$

3.2, Синтез релейного алгоритма управления раскладчиком нити на базе двухфазного асинхронного двигателя і06

3.3, Синтез наблюдателя состояния для обеспечения требуемой точности АСР раскладчика нити 40$

3.4, Вопросы грубости алгоритмов управления раскладчиком нити к неучтенным инерционностям дат - чика положения и двигателя 118

3.5, Анализ точности АСР раскладчика нити с дискретным датчиком положения 136

3.6, Синтез алгоритма адаптивного управления 15Z Выводы , 160

ГЛАВА 4. Функциональные схемы подсистем и элементов САУ перемоточным модулем 162

4.1. функциональная схема САУ перемоточным модулем. 163

4.2. Функциональная схема АСР линейной скорости наматывания нити 171

4.3. Функциональная схема релейной АСР раскладчика нити , і 77

4.4. Функциональная схема адаптивной системы управления раскладчиком нити 18Z

4.5. Функциональная схема датчика положения раскладчика нити 1%Ц-

Выводы fgg

ГЛАВА 5. Техническая реализация и экспериментальные исследования разработанных алгоритмов уп - равления и функциональных схем 19Z

5.1. Техническая реализация и результаты испытания датчика положения. 192

5.2. Техническая реализация и результаты экопери -ментального исследования адаптивной системы управления раскладчиком нити 195

5.3. Техническая реализация и результаты внедрения релейной системы управления раскладчиком нити 206

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 226

ЛИТЕРАТУРА 228

ЛРШІ0ШШ 237 

Введение к работе:

Задача технического перевооружения предприятий легкой промышленности, поставленная в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I981-1985 годы и на период до 1990 года" И] , предполагает прежде всего создание высокоэффективного оборудования и внедрение в эту отрасль новых современных методов автоматизации.

Технологические процессы в текстильной промышленности ха -рактеризуются значительной сложностью и многообразием переходов, причем качество конечного продукта весьма часто определяется уровнем осуществления вспомогательных операций. Б текстильной технологии типовой операцией является перемотка пряжи, нитей и других длинномерных продуктов и материалов. От того, насколько точно выдерживаются строго определенные режимы намотіш во многом зависят свойства готовой продукции: пряжи и тканей. Намотка нити обеспечивается оборачиванием ее вокруг паковки и раскладкой, то есть перемещением нити вдоль образующей тела намотки [2] ,

Разнообразие оборудования, условий, при которых происходит перемотка, расширящийся ассортимент перематываемого материала и готовых намотанных изделий (наковок) наряду с совершенствованием существующей технологии заставляет искать новые пути проведения названной технологической операции.

Одним из возможных путей в этом направлении является комплексное решение проблемы высококачественной организации процесса перемотки на базе использования унифицированного оборудова -ния, построенного по модульному принципу, и внедрения средств автоматизации, разработанных на основе последних достижений теории управления. Массовое использование операции перемотки в тек стильной технологии делает задачу создания универсального перемоточного модуля с простой кинематической схемой и широкими функциональными возможностями, включающего автоматическую систему управления процессом раскладки нити весьма актуальной.

Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертации является разработка автоматической системы управления процессом раскладки нити для универсального программируемого мотального механизма с широкими функциональными возможностями, обеспечивающего различные законы раскладки для реализации разнообразных условий и форм намотки, ассортимента перематываемого продукта без усложнения элементов существующих кинематических схем.

Для обеспечения широких функциональных возможностей и уни -версальности перемоточного модуля привлекаются методы теории скользящих режимов, обеспечивающих высокие динамические показатели и точность системы, а также инвариантность по отношению к изменяющимся свойствам объекта и внешним возмущениям. В работе эти методы получили свое дальнейшее развитие применительно к вопросам реализации скользящих движений.

Проблема автоматизации процесса перемотки текстильных материалов осложняется следущими факторами: объект управления характеризуется широким диапазоном изменений параметров из-за неста -ционарности характеристик привода раскладчика и разнообразия технологических условий намотки; в процессе функционирования на систему действуют внешние возмущения, обусловленные изменением в процессе намотки момента сопротивления паковки, колебаниями напряжения питания сети; возмущения по начальным условиям (по заданию); автоматическая система регулирования (АСР) процессом раскладки нити должна обеспечить воспроизведение сложных задающих воздействий без фазовых искажений.

Задача управления решается в условиях неполной информации о векторе состояния системы и в предположении о разрывном характере управления, что целесообразно в связи с применением в современных электроприводах ключевых элементов. Все перечисленное предполагает решение определенной совокупности задач автомати -зации принципиального характера:

- разработка математической модели процесса раскладки нити;

- обоснование выбора и разработка алгоритмов управления раскладчиком нити на скользящих режимах;

- разработка структуры системы управления с идеальным скользящим режимом в условиях неполной информации об операторе объекта и векторе состояния системы;

- разработка алгоритма адаптации к изменяющимся в процессе работы параметрам объекта с целью оптимизации режимов скольже -ния;

- разработка рациональной структуры комплекса "инфорлацион-ная система - управляющее устройство";

- разработка принципов построения АСР процессом раскладки нити;

- выбор структуры и разработка процедуры расчета параметров наблюдателей состояния и регуляторов;

- разработка функциональных и принципиальных схемных решений для реализации предложенных алгоритмов управления;

- проведение теоретических и экспериментальных исследова -ний отдельных узлов и всей системы в целом с рекомендациями по внедрению разработок в народное хозяйство.

Перечисленные проблемы определяют содержание и структуру диссертационной работы, состоящей из пяти глав:

глава I "Постановка задачи исследования. Математическая модель процесса раскладки нити",

глава 2 "Управление в условиях неполной информации о векторе состояния и операторе объекта",

глава 3 "Разработка алгоритмов управления процессом раскладки нити",

глава 4 "Функциональные схемы подсистем и элементов САУ перемоточным модулем",

глава 5 "Техническая реализация и экспериментальное исследование разработанных алгоритмов управления и функциональных схем".

Основными научными результатами, выдвигаемыми на защиту являются:

1. Математическая модель процесса раскладки нити.

2. Принципы реализации систем на скользящих режимах с ис -пользованием асимптотических наблюдателей состояния для управления сингулярно возмущенными динамическими объектами.

3. Каскадный принцип построения АСР процессом раскладки нити, включающий два контура регулирования:

- положением точки наматывания на паковке,

- положением точки раскладки.

4. Релейный алгоритм управления раскладчиком нити на базе двухфазного асинхронного двигателя с организацией скользящего режима.

5. Адаптивный алгоритм управления раскладчиком нити в классе систем с переменной структурой.

6. Процедура оценки параметров наблюдателя состояния для нестационарного объекта управления, обеспечивающая заданную точность системы с аналоговым и дискретными датчиками положения.

7. Результаты экспериментальных исследований разработанных алгоритмов и функциональных схем. Результаты по внедрению в промышленность системы управления раскладчиком нити.

Методика проведения исследований. Теоретические исследования проведены на основе методов теории разрывных динамических систем, теории сингулярно возмущенных дифференциальных уравне -ний, теории устойчивости, современных методов теории управления (асимптотические наблюдатели состояния, преобразование Лапласа для систем с распределенными параметрами и другие).

Экспериментальные исследования проводились с использованием аналоговых вычислительных машин и современных измерительных средств.

Научная новизна. Получена математическая модель процесса раскладки нити в форме передаточной функции и уравнения связи координат перемещений точки раскладки и точки наматывания. Разработаны принципы реализации систем на скользящих режимах с использованием асимптотических наблюдателей состояния для управления сингулярно возмущенными динамическими объектами. Доказана возможность понижения порядка и декомпозиции исходной задачи управления в такой системе на три независимые меньшей размерности, что позволяет упростить процедуру синтеза. Предложен кас -кадный принцип построения АСР процессом раскладки нити. Внешний контур обеспечивает компенсацию нелинейности модели процесса раскладки нити. Внутренний контур управления раскладчиком нити (имеющий самостоятельное значение) обеспечивает воспроизведение с высокой степенью точности неизвестного заранее сигнала, поступающего из внешнего контура, за счет организации скользящего ре -жима. Предложен релейный алгоритм управления раскладчиком нити на базе двухфазного асинхронного двигателя, позволяющий компен сировать нестационарность модели привода раскладчика нити и действие внешних возмущений. Предложен адаптивный алгоритм управле -ния раскладчиком нити, позволяющий обеспечить максимальное быстродействие движения в скользящем режиме при переменных пара -метрах неизменяемой части системы без их измерения. Предложена процедура оценки параметров наблюдателя состояния для систем управления раскладчиком нити с дискретным и аналоговым датчиками, гарантирующая заданную точность регулирования положения раскладчика нити. Обоснована грубость разработанных алгоритмов управления к малым неучтенным инерционностям в модели двухфазного асинхронного двигателя привода раскладчика и датчике положения.

Новизна предложенных принципов построения средств контроля и управления подтверждена положительными решениями на пять авторские свидетельства на изобретения.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации алгоритмы и схемы могут быть использованы при создании алгоритмического, технического и проектировочного обеспечения автоматических систем управления процессами намотки на основе перемоточных моду -лей.

Предложенные в диссертации алгоритмы управления позволили обеспечить высокие показатели процесса раскладки нити на модуле новой перемоточной машины, проектируемой в комплект с прядильно-крутильными машинами ПК-І00-ШЛК:

- увеличить производительность перемоточного модуля за счет повышения скорости перемотки в 1,4 раза;

- повысить качество намотки паковок за счет регулирования положения точки намотки на паковке в замкнутой системе регулирования.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы управ ления раскладчиком нити составил 140,2 тыс.руб. на семь машин.

Развиваемые в диссертации методы управления процессом раскладки нити могут быть использованы для автоматизации аналогичных операций в производстве химических волокон и электротехни -ческой промышленности.

Реализация результатов работы в промышленности. Разработанный по результатам диссертации макет датчика положения вала привода раскладчика рекомендован к использованию при разработке опытного образца устройства контроля угловых перемещений. Разработанный макет системы управления раскладчиком нити прошел испытания в лаборатории механизации прядильно-крутильного оборудования ВНИИЯтекмаш. Техническая документация передана для использования и составления рабочего проекта.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы доложены на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация технологических процессов легкой промышленности" в 1982 г.; на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Применение современных средств электроники и вычислительной техники в технологическом оборудовании для легкой промышленности" в 1983 г.; на научно-техническом семинаре в ЙПУ АН СССР, на профессорско-преподавательских конференциях МТИ им. А.И.Косыгина в 1982 и 1983 г.г., на научно-техническом семинаре кафедры автоматики и электроники МТИ им. А.Н.Косыгина в 1983 г.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 4 статьи, получены 5 положительных решений на авторские свидетельства на изобретения.

Объем работы. Диссертация изложена на Z65 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из Ы наименований, 8 приложений, 7S иллюстраций.

Подобные работы
Аникин Александр Иванович
Исследование и разработка системы оптимального управления секцией магнитообогатительной фабрики с самоизмельчением как подсистемы АСУТП обогатительной фабрики Лебединского ГОКа КМА
Зильберман Ян Семенович
Исследование и разработка системы автоматизации управления скоростью составов угольных разрезов
Даниелян Амаяк Суренович
Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата
Жаров Олег Николаевич
Разработка системы автоматизированного управления геометрическими размерами стеклотрубок, вырабатываемых методом горизонтального вытягивания
Лозовская Валентина Владимировна
Исследование и разработка систем управления процессом сухого тушения кокса
Гарсия Виктор Давыдович
Разработка системы дистанционного управления техническими средствами станций метрополитена для регулирования пассажиропотоков
Смирнов Валерий Васильевич
Разработка системы автоматического контроля и управления процессом монтажа барабанных мельниц как подсистемы АСУ ТП обогатительных фабрик
Ваганов Александр Иванович
Разработка системы регулирования циклонно-вихревого аппарата на основе аэроакустической идентификации объекта (на примере производства кормовых фосфатов)
Величко Александр Николаевич
Исследование и разработка системы автоматического управления многоприводным конвейерным подъемником при комбинированном автомобильно-конвейерном транспорте глубоких карьеров
Грибов Александр Георгиевич
Разработка и исследование системы автоматического регулирования водо-воздушного режима отсадочных машин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net