СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНИМ ПРИВОДОМ ПОДАЧІ БУРОВОЇ МАШИНИ

Анотація

Метою дослідження є науково обґрунтований підхід до синтезу позиційної системи управління гідравлічним приводом подачі станка шарошечного буріння, який забезпечує підвищення точності позиціонування, стабільність перехідних процесів та ефективність роботи приводу в умовах змінних навантажень, властивих технологічному процесу буріння. Дослідження здійснено на підставі застосування диференціальних рівняння динаміки гідравлічного привода (використовуються рівняння, що описують рух виконавчого гідроциліндра, динаміку тиску в порожнинах, витрату робочої рідини та пружні властивості гідролінії); лінеаризації нелінійних рівнянь (для аналізу стійкості та синтезу регулятора гідравлічна система наводиться до лінеаризованої моделі в околицях робочої точки); моделювання із застосуванням передавальних функцій та структурних схем; застосовуються перетворення Лапласа під час формування передавальних функції приводу та регуляторів для аналізу системи в частотній та часовій областях; методи теорії автоматичного керування (аналіз стійкості; вибір структури регулятора; синтез П-, ПІ-, ПІД-регуляторів за позиційного регулювання); оптимізаційні методи синтезу для розрахунку параметрів регулятора, що дають можливість задати бажані власні значення замкнутої системи та забезпечити необхідну точність позиціонування приводу. моделювання в MATLAB/Simulink (застосовується для верифікації отриманої математичної моделі та перевірки роботи синтезованого алгоритму керування). За результатами виконаних теоретичних та експериментальних досліджень отримано такі наукові та практичні результати: розроблено математичну модель гідравлічного привода подачі станка шарошкового буріння, що враховує нелінійні характеристики гідроапаратури, стисливість робочої рідини, гідравлічні втрати та динаміку виконавчого гідроциліндра. Модель дала можливість дослідити вплив параметрів системи на точність позиціонування; виконано аналіз динамічних властивостей привода та визначено основні фактори, які обмежують точність та швидкодію системи позиційного керування, зокрема гідравлічні затримки, силові збурення від процесу буріння та коливання тиску в гідролініях; проведено синтез позиційної системи управління з використанням методів теорії автоматичного керування; на основі лінеаризованої моделі обґрунтовано вибір структури регулятора та визначено його оптимальні параметри; запропоновано алгоритм позиційного регулювання подачі, який забезпечує стабільні перехідні процеси та високу точність відпрацювання заданого положення виконавчого органу в умовах змінних навантажень; розроблено структурну схему системи управління, що має модуль зворотного зв’язку, коригувальні ланки та виконавчий гідропривід, та підтверджено її працездатність за допомогою моделювання; проведено моделювання роботи системи в MATLAB/Simulink, результати якого показали: зменшення похибки позиціонування привода, покращення стійкості системи до збурень, скорочення часу перехідного процесу, зниження коливань подачі під час буріння.