Система автоматичного керування електромагнітними динамічними віброгасниками - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Робота виконана на кафедрі автоматики Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова Міністерства освіти і науки України, м. Гуров Анатолій Петрович, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, професор кафедри автоматики Захист відбудеться “12 ”квітня 2007 р. о 14.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.04 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м.В багатьох випадках перелічені методи не забезпечують достатньої ефективності зниження рівня механічних коливань, тому виникає необхідність в застосуванні керованих віброзахисних систем, серед яких особливе місце займають системи з електромагнітними керованими динамічними віброгасниками (КДВГ). Такі системи відрізняються низьким енергоспоживанням та порівняно простою структурою системи керування, однак за ефективністю віброгасіння вони поступаються активним віброзахисним системам, що значно обмежує область їх застосування. Для досягнення мети дослідження в роботі було поставлено наступні задачі: - розробити динамічну модель системи автоматичного керування частотою настройки КДВГ, яка враховує інерційну залежність непогодження фаз коливань обєкту захисту і віброгасної маси від непогодження частот, а також особливості електромеханічних процесів у виконавчому пристрої віброгасника; сформувати алгоритм цифрової обробки сигналів з датчиків вібрації, який здійснює керування частотою настройки КДВГ і включає в себе фільтрацію вхідних сигналів та компенсацію нелінійності фазочастотної характеристики віброгасника; визначено оптимальні структуру і параметри системи керування частотою настройки КДВГ, що забезпечують мінімум інтегральної квадратичної похибки керування, що дало змогу підвищити ефективність КДВГ при змінах частоти вібрації за найбільш характерними законами;Це пояснюється тим, що в системах з КДВГ енергія джерела використовується не на створення активних силових діянь, які протидіють вібрації, а на зміну за допомогою магнітного поля жорсткості пружних підвісів віброгасників (рис. Аналіз факторів, що впливають на ефективність віброзахисних систем з електромагнітними КДВГ показав, що для підвищення їх ефективності треба з одного боку покращити динамічні властивості системи керування частотою настройки віброгасників, а з другого боку - створити систему, яка забезпечує зменшення демпфірування пружного підвісу КДВГ в режимах, близьких до усталених, і збільшення - при перехідних процесах. Існуюча динамічна модель системи автоматичного керування частотою настройки не враховує інерційної залежності між непогодженням фаз коливань рухомої та нерухомої частин КДВГ і непогодженням частот, тому вона не може в повній мірі відображати динамічні властивості системи. Шляхом аналізу отриманих перехідних та амплітудно-частотних характеристик було встановлено, що при роботі на лінійній дільниці фазочастотної характеристики віброгасника (що забезпечується частотним каналом керування) інерційна залежність між та може бути описана аперіодичною ланкою з коефіцієнтом підсилення і постійною часу , де - коефіцієнт відносного демпфірування пружного підвісу КДВГ. Шляхом аналітичного перетворення рівнянь, що описують механічні та електромагнітні коливання в системі динамічного віброгасіння, було встановлено, що для регулювання коефіцієнту відносного демпфірування пружного підвісу КДВГ при тій самій величині жорсткості необхідно, щоб керуюча напруга змінювалася згідно наступному закону: (5) де - постійна складова сумарної МРС обмотки та вихрових струмів, яка забезпечує задане значення електромагнітної жорсткості СЭМ, що відповідає частоті настройки w2; ; Х - амплітуда відносних коливань рухомої та нерухомої частин віброгасника; ; ; - коефіцієнт відносного демпфірування КДВГ при ; - величина, яка залежить від .В розробленій динамічній моделі системи автоматичного керування частотою настройки КДВГ інерційна залежність непогодження фаз коливань обєкту захисту та рухомої частини віброгасника від непогодження частот враховується шляхом додавання в основне коло фазового каналу керування аперіодичної ланки з постійною часу, зворотно пропорційною частоті настройки та коефіцієнту відносного демпфірування пружного підвісу. Виконавчий пристрій КДВГ в динамічній моделі представляє собою аперіодичну ланку з постійною часу, яка дорівнює сумі постійних часу електричного і магнітного кола віброгасника. За допомогою методу мінімально-квадратичної оптимізації здійснено синтез оптимальної мікропроцесорної системи автоматичного керування частотою настройки КДВГ.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ