Динамические нагрузки в кинематических передачах с зазором при оптимальном управлении механизмом поворота

Abstract

Исследованы динамические нагрузки в кинематических передачах с зазором при оптимальном законе управления механизмом поворота. Изменением момента двигателя по экспоненциальному закону достигается существенное снижение нагрузок в кинематических передачах. Показано, что учет вязкого трения дает дополнительное снижение нагрузок, а отклонение способа управления от идеального оказывает незначительное влияние на показатели качества оптимальных переходных процессов ЭМС.

With the purpose of increasing the productivity of many technological processes, optimal control of an asynchronous electric drive of turning mechanisms by the criterion of speed and simultaneous damping of cargo fluctuations is considered. The law of change of the dynamic moment of the electric drive obtained with the use of Pontryagin's maximum principle ensures the damping of the load oscillations by the end of the transient process of the rotation mechanism and the minimum duration of these processes. How-ever, this requires not smooth, but instantaneous applications of maximum torque, which leads to the greatest dynamic loads in the transmission links. Dynamic loads in kinematic gears with a clearance under the optimal control of the rotation mechanism are investigated. It is shown that when the engine is reversed, even without taking into account the play in gears, the dynamism coefficient essentially depends on the initial conditions. Processes are aggravated by the presence of gaps in the kinematic transmissions of the mechanical part of the electromechanical system. It is shown that by changing the motor torque according to an exponential law, it is possible to achieve a significant reduction in loads in kinematic gears. However, with large gaps, even under these conditions, the loads in the gears can be unacceptable. Therefore, it is desirable so to contain the mechanical part of the rotation mechanism, so that the total value of the gap in the transmissions does not exceed 1 to 1.5 rad. It is shown that taking into account viscous friction gives an additional reduction in loads, and deviation of the control method from the ideal has an insignificant effect on the quality indices of the optimal transient processes of the electromechanical system.

З метою збільшення продуктивності багатьох технологічних процесів розглянуто оптимальне управління асинхронним електроприводом механізмів повороту за критерієм швидкодії і одночасного гасіння коливань вантажу. Отриманий з використанням принципу максимуму Понтрягіна закон зміни динамічного моменту електроприводу забезпечує гасіння коливань вантажу до кінця перехідного процесу механізму повороту і мінімальну тривалість цих процесів. Однак при цьому потрібні не плавні, а миттєві додатки максимального моменту, що призводить до найбільших динамічних навантажень в передавальних ланках. В роботі досліджені динамічні навантаження в кінематичних передачах з зазором при оптимальному законі керування механізмом повороту. Показано, що при реверсі двигуна навіть без урахування люфтів в передачах коефіцієнт динамічності істотно залежить від початкових умов. Процеси посилюються наявністю зазорів в кінематичних передачах механічної частини електромеханічної системи. Показано, що змінюючи момент двигуна за експоненціальним законом, можна досягти суттєвого зниження навантажень в кінематичних передачах. Однак при великих зазорах навіть за цих умов навантаження в передачах можуть бути неприпустимими. Тому бажано так містити механічну частину механізму повороту, щоб сумарне значення зазору в передачах не перевищувало 1 - 1,5 рад. Показано, що облік в'язкого тертя дає додаткове зниження навантажень, а відхилення способу управління від ідеального має незначний вплив на показники якості оптимальних перехідних процесів електромеханічної системи.