The vehicular movement electric drive of the floor vehicle with a cable power supply from the industrial electric system

Full Text

К плавности и стабильности скорости передвижения напольных транспортных средств [1-5] предъявляются достаточно высокие требования. Особенно это актуально при работе вблизи места расположения поддонов с грузом, так как при плавных ускорениях и стабильных скоростях передвижения появляется возможность производить работу с меньшим браком и более высокой производительностью. В данной работе рассматривается электропривод передвижения напольного транспортного средства со связями по току электродвигателя последовательного возбуждения и с учетом упругого взаимодействия между массами транспортируемого груза и транспортного средства. Составим уравнение движения транспортного средства: . (1) Сила на ободе колеса, развиваемая электродвигателем передвижения, уравновешивается силой сопротивления движению транспортного средства , силой натяжения питающего кабеля , упругой силой взаимодействия между массой транспортного средства и массой транспортируемого груза , а также усилием от ускорения транспортного средства . Сила упругого взаимодействия между массами , (2) где – жесткость связи между массами; и – скорость движения массы и ; – коэффициент вязкого трения, которое возникает при деформации механизма оборудования. Сила сопротивления движению , (3) где – ускорение свободного падения; – коэффициент, зависящий от рельефа дороги и трения колеса о поверхность дороги; – радиус приводного колеса. Динамическая сила (4) определяется массой порожнего транспортного средства, моментами инерции электродвигателя и редуктора, а также его ускорением и радиусом приведения , (5) где – угловая скорость электродвигателя передвижения; – передаточное число редуктора. Сила упругого взаимодействия двух масс уравновешивается второй динамической силой , (6) которая возникает при ускорении второй массы. Движение электропривода описывается системой уравнений, составленной с учетом уравнений (1) – (6): ; ; ; ; ; (7) ; ; ; . Уравнениям (7) соответствует структурная схема механической части электропривода передвижения транспортного средства (рис. 1). Эту схему можно представить и в более компактном виде (рис. 2). Рис. 1. Структурная схема механической части электропривода передвижения Рис. 2. Преобразованная структурная схема механической части электропривода передвижения На этой схеме: ; ; ; . Получим передаточную функцию от момента двигателя к упругому моменту . Передаточная функция эквивалентного звена . Тогда , (8) где ; (9) . (10) Для транспортного средства ЭП-103К: , , , , (из эксперимента), постоянная времени (9) , постоянная времени (10) при (из эксперимента) составит . Математическая модель электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения представлена системой операторных уравнений [6]: (11) где – напряжение и ЭДС электродвигателя; – ток якоря и ток возбуждения, которые в установившемся режиме равны друг другу; – магнитный поток и момент электродвигателя; , , , , – установившиеся значения соответствующих величин, относительно которых произведена линеаризация; – коэффициент пропорциональности. Передаточные функции: ; (12) ; (13) ; ; ; , (14) где , , ; – индуктивность и активное сопротивление обмотки якоря; – индуктивность и активное сопротивление обмотки возбуждения; – индуктивность и активное сопротивление участка цепи, по которому протекают вихревые токи. Неизвестные значения получены из рассмотрения задачи идентификации объекта управления. С этой целью выражение (12) записано в виде , (15) на основании которого составлена система уравнений с неизвестными : , , (16) где ; . (17) Значения получены из экспериментальной переходной функции. Для электродвигателя мощностью , , , , , , при из эксперимента получено ; . Из решения уравнений (16) с учетом (14), (17) имеем ; . Постоянные времени ; ; ; . Эксперимент проводился на действующей установке при , где , . Дополнив систему уравнений (11) уравнениями можно построить структурную схему системы управления электроприводом передвижения (рис. 3). На этой схеме: , – коэффициенты передачи цепей обратных связей по току и напряжению; ,– коэффициенты передачи преобразователя напряжения и цепи возбуждения; – постоянная времени преобразователя напряжения; , , – передаточные функции задатчика интенсивности, регуляторов напряжения и тока. Контур регулирования тока настраивается по условиям модульного оптимума. Передаточная функция регулятора тока совпадает с передаточной функцией реального ПИД-регулятора [7]: , где ; ; . Электропривод передвижения с таким регулятором будет нормально функционировать только при значениях тока . При других значениях тока индуктивность будет изменяться в широких пределах, что приведет к изменению величин и , а следовательно, и к расстройке контура регулирования. Поэтому с целью сохранения заданных показателей качества регулирования тока необходимо параметры регулятора перестраивать в функции тока якоря, то есть регулятор должен быть адаптивным. Рис. 3. Структурная схема системы управления электроприводом передвижения Регулятор напряжения и задатчик интенсивности ЗИ выбираются из условия обеспечения требуемой плавности передвижения транспортного средства. Выводы. Предложена структура механической части механизма передвижения, идентифицированы параметры двигателя, построена двухконтурная структурная схема электропривода передвижения напольного транспортного средства с обратными связями по току и напряжению якоря.

About the authors

Viktor I Kotenev

Samara State Technical University

(Dr. Sci. (Techn.)), Professor. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100

Alexander V Kotenev

Samara State Technical University

(Ph.D. (Techn.)), Associate Professor 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100

Sergey V Seriugin

Samara State Technical University

Postgraduate Student 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100

Aleksey N Tatarnikov

Samara State Technical University

Postgraduate Student 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100

References

Supplementary files