Алгоритм кратной синхронизации для регулирования расфазировки роторов виброустановки с учетом динамики привода, страница 24

c_1, c_2, с_3, с_4, с_5 – коэффициенты жесткости пружин;

alfa1, alfa2, gamma1, gamma2 – коэффициенты алгоритмов управления;

H, HG –текущее и желаемое значение полной механической энергии системы;

t0, tfin – начальное и конечное время интегрирования управлений стенда;

rasa – текущее значение разности фаз роторов;

ts – время синхронизации;

r - расстояние от места крепления пружин до центра платформы по оси абсцисс;

delta – определитель;

flag – вспомогательная переменная;

deltaphi – заданный приведенный сдвиг фаз

Вектор состояния системы состоит из следующих переменных:

x1= х – положение платформы по горизонтали;

x2= ẋ– скорость платформы по горизонтали;

x3=у – положение платформы по вертикали;

х4= ẏ - скорость платформы по вертикали;

x5, х6 – угол поворота платформы и скорость поворота φ,;

х7, х8 –  положение и скорость первого дебаланса φ_1,;

х9, х10 –  положение и скорость второго дебаланса φ_2,;

x11=х_г – положение груза по горизонтали;

x12 = ẋ_г– скорость груза по горизонтали;

х13=y_г - положение груза по вертикали;

х14 - ẏ_г - скорость груза по вертикали;

x15- mg(t) – переменная масса груза;

В программе выводятся графики изменения следующих переменных (обозначения графиков  на рис. 4.10-4.27 осуществляется с помощью букв  «а»-«о»):

а)  Изменение положения платформы по горизонтали:  x(t), м;

б)  Изменение положения груза по горизонтали: х₁(t), м; в)  Изменение положения платформы по вертикали:  y(t), м;

г)  Изменение положения груза по вертикали: y₁(t), м; д)  Положения роторов: φ₁, φ₂, рад;

е)  Текущее значение приведенного сдвига фаз: (2φ₁- φ₁)(t), рад;

ж)  Скорости роторов: ,, с^-1; з)  Разность кратных скоростей роторов: (t), с^-1

и)  Управляющий электромеханический момент двигателей М1,Нм к)  Управляющий электромеханический момент двигателей М2,Нм л)  Разность вертикальных положений платформы и груза у-у1

м)  Скорость  груза по горизонтали dх1/dt

н)   Траектория движения платформы:  y(х);

о)   Траектория движения центра масс груза: y₁(х₁);

В программе выводятся на монитор следящие значения:

Установившееся значение разности фаз rasfaz, рад;

Моделирование проводилось при следующих значениях параметров модели динамики механической системы:

моменты инерции: J1=J2=0.014 кг∙м², J=0.2  кг∙м²; масса платформы: mpd=9 кг; масса  груза: mg= var; жесткость пружин по горизонтали и вертикали: c₁=5300 Н/м, c₂=5300 Н/м, c₃=164 Н/м, c₄=2000 Н/м; c₅=2650 Н/м;

коэффициент вязкого трения в подшипниках: k_с= 0.01 кг∙м²/с; коэффициент демпфирования пружин: β=5 кг/с; эксцентриситет дебаланса: ρ=0.04 м;

расстояние от места крепления пружин до центра платформы по оси абсцисс

r =0.2 м;

заданная энергия: H*=75Дж

4.3. Исследование работоспособности алгоритмов управления кратной синхронизацией с учетом динамики систем электропривода

Поскольку в изучаемом стенде СВ-2 используются приводные двигатели постоянного тока, то и структура электрической части привода выбрана традиционной , как одноконтурная система с контуром тока. Контур скорости не рассматривался, поскольку датчики скорости в системе не предусмотрены. Структурная схема одноконтурной системы электропривода (СЭП) для одного из неуравновешенных роторов представлена на рис. 4.2.

Рис.4.2.Структурная схема одноконтурной СЭП.

Здесь использованы следующие обозначения: ПИ-РТ – пропорционально-интегральный регулятор тока; П – силовой преобразователь; ДТ – датчик тока; I_я – ток якоря; Е_п, Е_д – ЭДС преобразователя и двигателя; М_д – электромеханический момент двигателя; М_с – момент сопротивления неуравновешенного ротора, обусловленный вязким трением; к_д=1/кФ – коэффициент передачи двигателя по моменту; к_п, к_от – коэффициенты усиления преобразователя и обратной связи по току; кФ – коэффициент момента (ЭДС) двигателя; к_с – коэффициент вязкого трения; Т_п, Т_дт – постоянные времени преобразователя и датчика тока; Т_я – электромагнитная постоянная времени двигателя; R_яц – сопротивление якорной цепи; β, τ – динамический коэффициент усиления и постоянная времени регулятора; U_рт, U_дт – выходные напряжения регулятора тока и датчика тока; U₁ – напряжение, соответствующее расчетному значению момента М₁, полученному в соответствии с одной из формул (3.28), (3.30), (3.33), (3.34).