Управление приводом системы виброзащиты в режиме малых перемещений

Внедрение: 2020 г.

В работе [1] рассмотрена математическая модель шагового двигателя. Особенности «большого» и «малого» перемещений требуют реализации разных подходов к решению задачи стабилизации. Для больших перемещений авторами предлагается использовать алгоритм активного регулирования по информации с датчика положения. Предложен алгоритм малых перемещений и принцип стабилизации с учетом использования упругодиссипативных свойств в процессе создания и управления стопорящего момента.

Экспериментальные исследования привода виброзащиты проводились с использованием Установки измерительной LTR‑EU‑2‑5 в конфигурации с модулем АЦП LTR210. Использовалось ПО PowerGraph для визуализации, хранения, обработки и анализа результатов измерений.

На рисунке 1 представлена 3D‑модель предлагаемого конструктивного решения.

Рисунок 1. 3D-модель привода.

Модель содержит механизм параллельной конструкции (3) с активным управлением, осуществляемым двумя шаговыми двигателями (1) и измерительной системой, состоящей из акселерометра (4), датчика угла поворота (5), которые обеспечивают позиционирование установки. Первый двигатель работает в режиме активного управления, второй, подключенный через редуктор (6), обеспечивает режим активного демпфирования. Возбудитель (2) создает гармонические колебания.

 

Структурная схема модели, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема.

Схема состоит из шагового двигателя (1), работающего в режимах демпфера или интегратора, источника колебаний (2), акселерометра (3), механической части (4), датчика угла поворота (5), устройств управления (6), блока питания (7) и драйвера (8). Датчик угла поворота (5) на основе потенциометра используется для определения отклонений в установке. Сигналы с датчика считываются и обрабатываются устройством управления. После обработки эти сигналы передаются в двигатель. В установке также используется акселерометр для измерения возмущений системы.

В математических моделях авторами учитывалась работа двигателя в режиме активного демпфирования, что позволит уменьшить габариты внешних упругих диссипативных элементов. Учёт работы двигателя позволил реализовать алгоритм управления системой виброзащиты физической модели с учетом влияния на управляющий внешний крутящий момент. В ходе исследований удалось снизить вибрационную активность на 5 дБ в режиме динамического подавления вибрации. На рисунках 4‑6 показаны результаты, полученные при эксплуатации установки с различными вариантами виброзащиты.

Рисунок 3. График работы установки без виброизолирующих устройств.

 

Рисунок 4. График работы установки с пассивным упругим элементом.

 

Рисунок 5. График работы установки в режиме активного упругодиссипативного поглощения.

 

Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют возможность существенного повышения эффективности системы виброзащиты. Имеет место эффективное снижение амплитуд колебаний. Замена активной системы на пассивную упругую систему приводит к возникновению дополнительных колебаний. Созданное устройство является эффективным и может использоваться для решения задач специального машиностроения.

Источники:

  1. M A Dmitriev et al 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 747 012107
  2. Дмитриев М.А., Брысин А.Н., Комаров П.В., Микаева  С.А., Соловьев В.С., Никифоров А.Н. Управление приводом системы виброзащиты в режиме малых перемещений // XXXI Международная инновационная конференция молодых учёных и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС –2019): сборник трудов конференции. – Изд-во: ФГБУН институт машиноведения РАН, М. – 2020. – С. 58‑-592.

 


Разработчик: Дмитриев М.А., Брысин А.Н., Комаров П.В., Микаева С.А. (РТУ МИРЭА, Москва), Соловьев В.С., Никифоров А.Н. (ИМАШ РАН, Москва)

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах