Випуск № 2/2015 (30)

УДК 681.5
С. 10-16
Мова Рос.
Бібл. 10 назв.

ОСОБЛИВОСТІ ДИНАМІКИ ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМ ВІБРАЦІЙНИМ ПРИВОДОМ

О. О. Черно, А. П. Гуров, М. Ю. Монченко
Система керування вібраційним приводом здійснює підтримку заданого рівня амплітуди вібрації в білярезонансному режимі в умовах зміни маси й механічних властивостей оброблюваного матеріалу. Зміни механічних параметрів коливальної системи можуть призводити до втрати стійкості системи керування, що необхідно враховувати при її розробці, тому дослідження стійкості систем автоматичного керування вібраційними приводами є актуальною задачею. Розглянуто вплив ефекту квантування керуючого сигналу на стійкість цифрової системи автоматичного керування електромагнітним вібраційним приводом. Розроблено динамічну модель системи керування, що враховує квантування сигналів за амплітудою, і проведено моделювання процесів керування коливальною системою, що має мале демпфірування, з електромагнітним приводом при варіюванні механічними параметрами, частотою вібрації й коефіцієнтом інтегрального регулятора. Показано, що обумовлені квантуванням сходинкові зміни амплітуди керуючої напруги при роботі в білярезонансному режимі викликають биття й можуть призводити до нестійкості системи керування амплітудою коливань. Для забезпечення стійкості запропоновано включити у структуру регулятора амплітуди ланку із зоною нечутливості. Визначено області стійкості системи керування, які можуть бути використані при виборі параметрів регулятора на стадії проектування. Проведено експериментальні дослідження, що підтверджують отримані теоретичні результати.
Ключові слова: вібропривод, цифрова система керування, стійкість.

УДК 62-868-551.43-58(045)
С. 17-23
Мова Рос.
Бібл. 11 назв.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ РЕГУЛЬОВАНОГО ДЕБАЛАНСНОГО ВІБРОЗБУДЖУВАЧА ПРИ ПЛОСКОПАРАЛЕЛЬНОМУ РУСІ

В. В. Осадчий
Підвищення енергоефективності віброагрегатів можливе шляхом використання керованих вібраційних машин. Регульований дебалансний віброзбуджувач, що вигідно відрізняється ефективністю енергоперетворення від електромагнітного, у суто механічному виконанні не отримав належного розвитку, зважаючи на складність кінематичних зв’язків. У той же час змінювання взаєморозташування дебалансів, які обертаються, що є основою регулювання збурення, може бути реалізоване засобами керованого електропривода. У більшості випадків осі обертання дебалансів не співпадають із центром мас рухомої платформи. При цьому виникає обертальний момент, який зводить нанівець можливість подання регульованого дебалансного віброзбуджувача матеріальною точкою. Отже дослідження взаємодії дебалансів, що обертаються, при плоскопаралельному русі платформи є актуальною задачею. Запропонована математична модель регульованого дебалансного віброзбуджувача дозволяє враховувати обертальний момент, що створюється дебалансом, вісь обертання якого не співпадає із центром мас платформи. Зазначена модель може бути використана при розробці системи керування регульованим віброзбуджувачем.
Ключові слова: віброзбуджувач, дебаланс, кутове положення, плоскопаралельний рух, система керування.

УДК 007:681.516.4
С. 24-30
Мова Укр.
Бібл. 23 назв.

ЗАСТОСУВАННЯ НЕЧІТКОЇ МОДЕЛІ СИСТЕМИ ПРИ СИНТЕЗІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ НЕЛІНІЙНИМИ ОБ’ЄКТАМИ

А. О. Лозинський, Л. І. Демків
Запропоновано підхід до апроксимації нелінійностей в електромеханічних системах. Даний підхід передбачає синтез нечіткого регулятора, що забезпечує перемикання між векторами
керуючих впливів залежно від значення сигналу на вході в нелінійність, що апроксимують. Пропонований підхід апробовано на прикладі нелінійної моделі дугової сталеплавильної печі. У такому випадку за допомогою пропонованого підходу апроксимовано нелінійну модель тиристорного перетворювача, а перемикання відбувається між векторами керуючих впливів, що синтезовані для різних значень коефіцієнтів підсилення лінеаризованого тиристорного перетворювача. Одержані якісні та кількісні результати свідчать про доцільність його застосування, адже він забезпечує не лише належну апроксимацію нелінійностей, а й дозволяє одержати бажані перехідні процеси як у вихідному сигналі системи, так і в проміжних.
Ключові слова: нечітка логіка, нечіткий регулятор, динамічна система, апроксимація нелінійностей, дугова сталеплавильна піч.

УДК 681.513.7
С. 31-38
Мова Рос.
Бібл. 10 назв.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗОВАНОГО КЕРУВАННЯ ДОЗУВАННЯМ РІДИННИХ КОМПОНЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ПРИГОТУВАННЯ ГАЗОБЕТОНУ

Е.М. Кулинич
Запропоновано уточнену математичну модель системи автоматизованого керування багатокомпонентним дозуванням рідинних компонентів
технологічного процесу приготування газобетону.При розробці моделі були враховані особливості роботи виконавчих механізмів (двох- і трьохпозиційних заслінок), залежності динаміки подачі компонентів газобетонної суміші в дозатор від геометрії бункерів дозатора, динаміки потоків компонентів, що дозуються, залежності сигналу зворотного зв’язку від зусиль, створюваних потоком компонентів і властивостей датчиків ваги.Уточнені залежності моделі дають можливість точніше оцінювати вагу набору компонентів у бункері дозатора й швидкість витікання компонентів із витратної ємності. Розроблена модель дозволить підвищити адекватність комп’ютерної моделі й поліпшити якість автоматизованого керування даного технологічного процесу.На базі математичної й комп’ютерної моделей розробляється комплекс комп’ютерного моделювання автоматизованої системи керування технологічними процесами в поєднанні з емуляцією взаємодії керуючого контролера–системи візуалізації й симуляцією технологічного процесу.
Ключові слова: математичне моделювання, автоматизована система керування, газобетон.

УДК 621.65.052
С. 39-44
Мова Англ.
Бібл. 16 назв.

МОБІЛЬНИЙ РОБОТ ІНДИВІДУАЛЬНОГО ВИКОНАННЯ, КЕРОВАНИЙ ANDROID-СМАРТФОНОМ

Т. Вінсе, Я. Хрічко
Описано проектування, розробку й апаратне забезпечення мобільного робота, керованого Android-пристроєм. Окремі частини роботи присвячені питанням вибору оптимального складу апаратного забезпечення, а саме: обертових електричних машин з колесами, джерела енергії типу «батарея», модуля Bluetooth, інфрачервоного датчика й датчика швидкості обертання, рідкокристалічної панелі та мікропроцесора. Розроблено відповідну печатну плату, побудовано функціональну модель робота й створено керуючий додаток для пристроїв, що працюють під керуванням операційної системи Android. Розроблене програмне забезпечення для операційної системи Android дозволяє користувачеві контролювати рухи робота із використанням піктограми зі стрілочками або гіроскоп пристрою. Наведений приклад проектування та розробки простого робота є хорошим експериментом для студентів, що дозволяє набути досвіду з розробки печатних плат, елементів апаратного забезпечення, програмування мікроконтролерів та Android-пристроїв.
Ключові слова: мобільний робот, Android, мікропроцесор AVR.

УДК 621.313.333.045
С. 45-51
Мова Укр.
Бібл. 8 назв.

ВИКОРИСТАННЯ СИСТЕМ ПОФАЗНОГО КЕРУВАННЯ ДЛЯ КОРЕКЦІЇ НЕСИМЕТРИЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА З ВЕКТОРНИМ КЕРУВАННЯМ

В. О. Мельников
На сьогодні відома велика кількість методів полеорієнтованого керування
асинхронними двигунами, однак розроблені методи не дозволяють у повній мірі використовувати переваги систем векторного керування електродвигунами, в яких обмотка статора має електричну чи магнітну несиметрію. При цьому внаслідок роботи систем електропривода з пошкодженими двигунами спостерігається значна втрата якості керування, суттєво збільшуються втрати та з’являються змінні складові електромагнітного моменту та споживаної активної потужності. На основі аналізу ортогональних складових електромагнітного моменту показано, що компенсація впливу несиметрії обмоток статора на характеристики асинхронного електропривода досягається шляхом зменшення потокозчеплення несиметричної фази електродвигуна. Оскільки використання класичних підходів побудови систем векторного керування, які базуються на використанні ортогональних моделей двигунів, не дозволяє здійснювати впливи окремо на кожну фазу, для можливості корекції несиметричних режимів роботи електродвигунів необхідно використовувати системи з роздільним регулюванням кожної фази двигуна. Можливість забезпечення високих динамічних характеристик електропривода та незалежне керування потокозчепленням та електромагнітним моментом двигуна в системах із пофазним керуванням може бути досягнуто завдяки наданому в роботі методу компенсації перехресних зв’язків за проекціями струму статора в трифазній системі координат. Проведені в роботі дослідження похибок регулювання сигналів струму та потокозчеплення в нерухомій системі координат підтверджують можливість використання класичних підходів синтезу регуляторів системи векторного керування при регулюванні періодичних сигналів.
Ключові слова:векторне керування,несиметрія, обмотки статора, компенсація, періодичні сигнали.

УДК 681.5.033 + 681.587’57
С. 52-66
Мова Рос.
Бібл. 10 назв.

КОМПЕНСАЦІЯ ДИНАМІЧНОГО ВЗАЄМОВПЛИВУ МІЖ КАНАЛАМИ В ІТЕРАЦІЙНОМУ ДВОКАНАЛЬНОМУ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОМУ ЕЛЕКТРОПРИВОДІ МЕХАНІЗМУ ПОДАЧІ ВЕРСТАТА

О. А. Худяєв, Л. В. Акімов, В. В. Поленок
При створенні ітераційних багатоканальних слідкуючих електроприводів високої якості необхідно забезпечити автономність
налаштування й функціонування їх каналів керування. Для здійснення умов автономності каналів керування двоканальних диференціальних електроприводів подачі верстатів можуть бути застосовані компенсувальні перехресні зв’язки між каналами. Розглянуто кінематичну схему й математичну модель руху двоканального диференціального електроприводу подачі, побудованого за ітераційним принципом. Побудовані й розраховані перехресні зв’язки, які компенсують динамічний взаємовплив між каналами за навантаженням (компенсатори динамічного взаємовпливу каналів) у такому двоканальному електроприводі з підлеглим налаштуванням. Стосовно електроприводу механізму подачі верстата моделі ИР800ПМФ4 отримана структурно-алгоритмічна схема двоканальної системи керування приводу, яка враховує підключення компенсаторів динамічного взаємовпливу каналів. Наведено результати порівняльного аналізу показників якості динамічних й точностних характеристик запропонованого двоканального та аналогічного одноканального приводу подачі, який застосовується на верстатах розглянутого типу. Методом комп’ютерного моделювання виконана оцінка ефективності застосування компенсувальних перехресних зв’язків між каналами.Показана не тільки принципова необхідність, але й потенційна ефективність застосування компенсаторів динамічного взаємовпливу каналів за навантаженням для підвищення якості роботи двоканальних диференціальних електроприводів подачі як з оптимізованим (стандартним), так і з неоптимізованим (нестандартним) підлеглим налаштуванням каналів.
Ключові слова: двоканальний диференціальний електропривод, компенсувальні перехресні зв’язки, точність керування, динамічні й точностні характеристики.

УДК 621.313.16
С. 67-73
Мова Укр.
Бібл. 9 назв.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІЙ СИСТЕМІ КОНВЕЄРА ПРИ ПЛАВНІЙ ЗМІНІ НАВАНТАЖЕННЯ

М. В. Печеник, С. О. Бур’ян, Л. М. Наумчук
Розглянуто питання забезпечення енергетичною ефективністю режимів роботи конвеєра при безперервній зміні реального вантажопотоку. Для стабілізації об’ємного завантаження тягового органу конвеєра використана схема замкнутої системи регулювання лінійної швидкості стрічки у функції вантажопотоку. Складено модель стрічки конвеєра з десятьма координатами стану, що характеризують кінематику переміщення п’яти апроксимуючих мас, та модель керованого асинхронного електропривода. Розроблено модель електромеханічної системи стрічкового конвеєра, яка надана у вигляді чотиримасової структурної схеми. Згідно з отриманими моделями, приведені дослідження енергетичних характеристик електромеханічної системи конвеєра для замкнутої системи регулювання, а саме, оцінка втрат і коефіцієнт корисної дії в електроприводі при постійній швидкості руху тягового органу й при плавній зміні навантаження, що викликане нерівномірністю надходження вантажу на конвеєр. При проведенні вказаних вище досліджень розглядалось два варіанти: з наявністю оптимального регулятора напруги, що дозволяє мінімізувати втрати, та без нього.
Ключові слова: конвеєр, втрати енергії, регулювання, оптимальний регулятор, енергетична ефективність.

УДК 621.313
С. 75-82
Мова Укр.
Бібл. 11 назв.

МЕТОД РОЗРАХУНКУ ТОРЦЕВОГО ДУГОСТАТОРНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З УРАХУВАННЯМ ТОВЩИННОГО КРАЙОВОГО ЕФЕКТУ

О. М. Карлов, І. П. Кондратенко, Р. С. Крищук, А. П. Ращепкін
Розглядається торцевий дугостаторний асинхронний двигун із суцільним дисковим неферомагнітним електропровідним ротором, основний магнітний
потік якого направлений в осьовому напрямку. Надано метод розрахунку торцевого дугостаторного асинхронного двигуна з комплексним урахуванням повздовжнього, поперечного та товщинного крайових ефектів. Особливістю методу є те, що враховується нерівномірність лінійної швидкості руху ротора залежно від радіуса. Аналітичний розрахунок індукції магнітного поля в немагнітному проміжку виконано в циліндричній системі координат для квазістаціонарного режиму на основі системи рівнянь Максвелла й інтегральних перетворень. У розрахунках використовується компенсована обмотка, яка в електричних машинах із розімкненим магнітопроводом дозволяє позбутися пульсуючого магнітного поля. Розрахунок енергетичних показників виконано на основі рівнянь магнітного поля з використанням теореми Умова–Пойнтинга. Отримано рівняння для проведення розрахунку опору взаємоіндукції й власного опору обмоток. Метод включає визначення фазних струмів та енергетичних показників торцевого дугостаторного асинхронного двигуна за заданою величиною напруги трифазного джерела живлення. На прикладі одного з конструкційних виконань двигуна встановлено залежність енергетичних показників від питомої електричної провідності й товщини ротора. Розрахунок можливий для будь-якої питомої електричної провідності матеріалу ротора. Виконано порівняння розподілу магнітного поля за розробленим методом із методом розрахунку за усередненим магнітним полем у немагнітному проміжку.
Ключові слова: метод розрахунку, торцевий дугостаторний асинхронний двигун, дисковий ротор.

УДК 621.313.8
С. 83-89
Мова Англ.
Бібл. 15 назв.

ТОРЦЕВА МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНА МАШИНА ЗІ ЗНИЖЕНИМИ ВИТРАТАМИ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ 

Є. А. Монахов, В. В. Чумак
Розглянуто конструкцію торцевої односторонньої магнітоелектричної машини зі зниженими витратами активних матеріалів, зокрема, постійних магнітів. Дослідження проводилось із застосуванням польової тривимірної моделі. Проведено порівняння машини традиційної конструкції з числом магнітів, що дорівнює кількості пар полюсів, і машини запропонованої конструкції, але із заміною половини постійних магнітів на стальні осердя. Порівняння проводилось на основі тривимірних польових моделей, побудованих на базі програмного забезпечення ANSYSMaxwell. Достовірність моделі підтверджено випробуваннями, й похибка складає порядку 10 %, що є задовільним за умови відсутності вхідного контролю активних матеріалів. Експерименти проводились на виготовленому торцевому магнітоелектричному генераторі. Запропонована конструкція була оптимізована за допомогою параметричної оптимізації з метою усунення нерівномірності індукції у повітряному проміжку. Надано рекомендації щодо запропонованої конструкції.
Ключові слова: торцевий, генератор, постійні магніти, активні матеріали, моделювання.