Научно-исследовательская работа «Исследование систем управления электроприводом механизма передвижения тележки мостового крана»

Эффективность функционирования грузоподъёмных машин напрямую зависит от системы управления ими. Современный крановый электропривод за последнее время претерпел существенное изменение в структуре и применяемых системах управления.

К большинству промышленных механизмов, на сегодняшний день, предъявляются такие требования, как:

• обеспечение энергоэффективности;
• снижение финансовых затрат при производстве и в процессе эксплуатации.

Возможность обеспечения энергоэффективности обеспечивается за счет использования в крановом электроприводе автоматизированных систем управления, позволяющих осуществлять контроль за происходящими в электроприводе процессами и производить их регулирование в необходимом диапазоне. Все электроприводы крановых механизмов являются главными. В данной работе в качестве объекта исследования принят привод передвижения тележки.

Актуальность темы исследования определяется существующей востребованностью простых в производстве, энергоэффективных, экономичных и не требующих значительных затрат при обслуживании систем электроприводов.

Целью работы является оптимизация классической системы управления частотным асинхронным электроприводом за счет внедрения бездатчикового управления.

В ходе работы ставились и решались следующие задачи:

• исследование и адаптация систем управления;
• исследование и построение наблюдателей;
• подтверждение работоспособности предложенных вариантов реализации наблюдателей состояния путем моделирования в программной среде Matlab Simulink;
• исследование работы системы управления при использовании устройства гашения колебаний груза.

Предмет исследования: механизм передвижения тележки мостового крана

Объектом исследования являются системы управления электроприводом на базе асинхронного двигателя с короткозамнутым ротором, используемые в механизмах передвижения тележек, без упругих элементов в кинематических цепях.

Гипотеза исследования: бездатчиковые системы управления и устройства, позволяющие осуществлять гашение колебаний груза, приведут к улучшению скоростных характеристик и повышению надежности системы управления.

Основные результаты:

1. Предложена структура наблюдателя состояния асинхронного электропривода, определяющая все необходимые параметры для работы бездатчиковой системы прямого управления моментом асинхронного электропривода механизма передвижения крановой тележки.
2. На основании проведенного имитационного моделирования выявлены достоинства и недостатки различных методов построения наблюдателей.
3. Реализованная бездатчиковая система управления отрабатывает требуемый режим работы, обеспечивает плавный разгон и торможение электропривода, широкий диапазон регулирования скорости и обладает высоким быстродействием и повышенной надежностью.
4. Использование блока гашения колебаний груза приводит к более плавному формированию скорости двигателя и дает некоторое гашение колебаний момента.