Курсовая работа: Разработка электропривода для лебедки-подъёмника

Задание: Исследовать точный останов двигателя.

Рассмотрим задачу точного позиционирования рабочего органа механизма в заданных точках пути по сигналам путевых датчиков, или, как ее называют иначе, задачу автоматического точного останова электропривода. Эта задача сводится к автоматическому отключению двигателя и наложению механического тормоза в такой точке пути, из которой электропривод за время торможения, двигаясь по инерции, перемещается в заданную точку пути с требуемой точностью.

Процесс останова, таким образом, начинается с поступления в схему управления электроприводом импульса путевого командоаппарата на отключение двигателя и наложение механического тормоза. Если принять, что отключение двигателя и наложение механического тормоза происходят одновременно и усилие тормоза возрастает до установленного значения скачком, то весь процесс точного останова можно разделить на два этапа.

Первый этап обусловлен наличием собственного времени срабатывания аппаратуры t_a в схеме управления электроприводом. В схеме моделирования вследствие возникающего запаздывания в течение времени t_a двигатель не отключается от сети, и электропривод продолжает движение со скоростью _нач , с которой он подошел к датчику точного останова, и проходит заданный путь.

По истечении времени срабатывания аппаратуры двигатель отключается от сети, и накладывается механический тормоз. Наступает второй этап процесса останова, во время которого запасенная во всех движущихся массах системы кинетическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил статического сопротивления движению на проходимом при этом пути φ».

Моделирование точного останова с помощью Matlab 6.1., по системе управления ПЧИ-АД производилось по принципу изменения частоты питающего напряжения. То есть при прохождении заданного пути, происходит снижение скорости вращения ω_нач двигателя и в момент достижения скорости ω_кон, наложение тормозного момента М_т для полного останова двигателя.

Рисунок 13 – Зависимость ω=f(φ) в процессе точного останова

Зависимость =f(φ) при установке датчика точного останова (ДТО) в точке φ=0 и некоторой начальной скорости _нач показана на рис. 13 (кривая 1). Так как все параметры, определяющие путь, проходимый электроприводом в процессе точного останова, при работе электропривода не остаются постоянными, абсолютно точный останов невозможен. Так как после срабатывания ДТО движение системы является неуправляемым, наибольшая неточность останова зависит только от пределов изменения параметров входящих (34).

φ=φ’+φ’’=ω_нач t_a +J_Σ ω² _нач /2 (M_c +M_т ) (34)

Рисунок 14 – Схема моделирования в MatlabSimulink6.1.

Пределы перемещения можно представить:

φ=φ_ср ±Δφ_max (35)

где φ_ср -средний путь при точном останове;

Δφ_max -максимальная ошибка позиционирования или максимальная неточность останова.

Как показано на рис. 13, ДТО должен устанавливаться на расстоянии φ₃ =φ_cp , там же кривые 2 и 3 дают представления о зависимостях =f(φ) при сочетаниях параметров, соответствующих наибольшей ошибке позиционирования.

Максимальная неточность останова:

Δφ_max =(φ_max – φ_min )/2(36)

Докажем вышеизложенное на основе модели отрабатывающей точный останов двигателя.

Опыт 1:

Рисунок 15 – Зависимость ω=f(φ) в процессе точного останова (модель Matlab 6)

Рисунок 16 – Зависимости ω(t), М(t), φ(t)

Рисунок 17 – Зависимость ω(t), показывающая ошибку позиционирования

Согласно формуле (36) максимальная неточность останова, на основании экспериментальных данных будет равна:

Δφ_max =(92,55–89)/2=1,775