Анотація до роботи:

Полілов Є.В. «Синтез систем оптимального релейного керування електроприводом намотуючих пристроїв». – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.

Дисертація присвячена розробці релейних систем стабілізації натягу смуги, прокочуваної на ділянці між останньою кліттю та моталкою БСХП з організацією ковзних режимів. Запропоновано використання релейних систем керування, що дозволяють із високою точністю стабілізувати натяг намотуваної смуги. При цьому поряд зі стабілізацією натягу смуги забезпечується одержання необхідних статичних і динамічних показників якості системи при забезпеченні малої чутливості електромеханічної системи до координатних і параметричних збурювань. Синтезовані релейні САРН-П і САРН-О як без урахування пружності кінематичних ланок механічної частини моталок в алгоритмах керування, так і з її урахуванням у випадку представлення ЕП моталки одномасовим і двомасовим об'єктом відповідно, отримані аналітичні залежності коефіцієнтів зворотних зв'язків релейних регуляторів натягу смуги.

Доведено, що для забезпечення інваріантості САРН-П щодо зміни швидкості смуги, необхідно забезпечити астатизм системи не нижче другого порядку по збурюючому впливу, що може бути досягнуто введенням інтегральних зв'язків по основній регульованій координаті. Проведене математичне моделювання на ЕОМ. Створено експериментальну установку, за допомогою якої перевірена адекватність основних теоретичних висновків і результатів математичного моделювання реальним фізичним процесам.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що виявляється в побудові релейних систем оптимального керування для стабілізації натягу смуги на ділянці між вихідною кліттю та моталкою БСХП. Основні наукові та практичні результати роботи полягають в наступному:

1. Доведено можливість використання релейних систем керування ЕП моталки для стабілізації натягу намотуваної смуги. Методами релейного модального керування та АКР синтезовані релейні САРН-О і САРН-П, які дозволяють із високою точністю стабілізувати натяг смуги, що прокочується на БСХП і одержати необхідні статичні і динамічні показникі якості системи. При цьому забезпечується низька чутливість електромеханічної системи до координатних і параметричних збурювань.

2. Показано, що використання релейних алгоритмів керування з організацією ковзних режимів роботи дозволяє з однаковим успіхом стабілізувати натяг намотуваної смуги як без урахування пружності кінематичних ланок механічної частини моталок в алгоритмах керування, так і з її урахуванням у випадку подання ЕП моталки одномасовим і двомасовим електромеханічним об'єктом відповідно. Установлено, що для стабілізації натягу намотуваної смуги можливе застосування релейних алгоритмів керування, синтезованих у різних фазових просторах.

3. Доведено, що для забезпечення інваріантості САРН-П щодо зміни швидкості смуги, необхідно забезпечити астатизм системи не нижче другого порядку по збурюючому впливу. У цьому випадку відпадає необхідність використання вузлів компенсації динамічного струму. Зазначеною властивістю володіють: САРН-П, синтезована у фазовому просторі вихідних координат із введенням подвійного інтегрального зв'язку по регульованій координаті; САРН-П, синтезована у фазовому просторі канонічних координат із введенням інтегрального зв'язку по регульованій координаті; САРН-П з керуванням по виходу і першій похідній вектора стану із введенням інтегрального зв'язку.

4. Установлено, що пакет траєкторій руху повинен бути представлений у вигляді реакції еталонної системи того ж порядку, що і вихідний об'єкт на стрибок впливу, що задає. Це дозволить одержати плавне наростання вихідної величини - натягу смуги під час пуску і гальмування БСХП без зриву ковзного режиму в релейній системі за умови, що швидкодія синтезованої релейної САРН-П буде більше швидкодії еталонної системи.

5. Використання ковзних режимів у САРН-О, синтезованих у різних фазових просторах дозволяє одержати високу точність стабілізації натягу смуги без застосування дорогих датчиків натягу. Основним недоліком синтезованих САРН-О є значна коливальність вихідної координати при переході з однієї величини натягу на іншу. Крім того, для виключення впливу роботи стана на величину натягу смуги, всі синтезовані САРН-О варто доповнити вузлами компенсації динамічного струму. У цьому випадку точність стабілізації натягу в першу чергу буде залежати від досконалості алгоритму побудови пристроїв, що компенсують, і стабільності параметрів їхньої елементної бази.

6. Отримано деталізовані структурні схеми і аналітичні вираження коефіцієнтів зворотних зв'язків всіх релейних САРН, синтезованих з урахуванням пружності кінематичних ланок ЕП моталки в алгоритмах керування.

7. Підтверджено працездатність синтезованих релейних САРН ЕП моталки при використанні релейних асимптотичних СС з метою оцінювання координат, недоступних прямому виміру.

8. Створено експериментальну установку, що дозволяє імітувати поведінку хвостової частини прокатного стана (динамічної системи МСК) у режимі намотування смуги із заданим натягом, за допомогою якої перевірена адекватність основних теоретичних висновків і результатів математичного моделювання реальним фізичним процесам.

9. Результати дисертаційної роботи передані для впровадження і використання на ВАТ «АМК» (Алчевський металургійний комбінат), та використовуються в науково-дослідних роботах і навчальному процесі Донбаського гірничо-металургійного інституту при курсовому та дипломному проектуванні спеціальності 7.092203 «Електромеханічні системи автоматизації і електропривод».

Публікації автора:

1. Зеленов А.Б., Полилов Е.В. Синтез системы оптимального релейного управления электроприводом моталок станов холодной прокатки // Збірник наукових праць Донецького державного технічного університету. Сер. Електротехніка і енергетика. – Донецьк: ДонНТУ.– 2000.– Вип. 17.– С. 13 – 16.

Здобувачем синтезовано алгоритми керування основних фазових координат для одномасового ЕП моталки з регулюванням швидкості вище номінальної, та алгоритм релейної САР натягу полоси прямої дії у фазовому просторі канонічних координат методом АКР, наведена структурна схема САРН.

2. Зеленов А.Б., Полилов Е.В. Математическое описание электропривода моталки НСХП как объекта управления САР натяжения прямого действия // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Сер. Електротехніка і енергетика. – Донецьк: ДонНТУ.– 2002.– Вип. 41.– С. 134 – 138.

Здобувачем на основі загальновідомих положень теорії прокатки особисто розроблено математичний опис нелінійної нестаціонарної динамічної системи моталка-смуга-кліть. Приведені матричне диференціальне рівняння та структурна схема, які описують динаміку процеса на ділянці між вихідною кліттю та моталкою НСХП.

3. Зеленов А.Б., Полилов Е.В., Щёлоков А.Г. Создание универсального лабораторного макета системы прямого цифрового управления электроприводом // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”.– Харків: НТУ “ХПІ”.- 2002.- Вип. 12. - Т.2. – С. 472 – 475.

Здобувачем особисто розроблено універсальний лабораторний стенд і програмне забезпечення, проведено експериментальні дослідження з імітації роботи хвостової частини прокатного стану.

4. Практическая реализация релейных алгоритмов управления электроприводом на универсальном лабораторном макете / Зеленов А.Б., Мотченко А.И., Полилов Е.В., Щёлоков А.Г. // Электротехника.– Москва, 2003.– №3.– С. 48 – 51.

Здобувачем особисто створено лабораторний стенд, програмне забезпечення і проведено експериментальні дослідження.

5. Полилов Е.В. Синтез релейной системы управления электроприводом моталки НСХП с учётом упругости кинематических звеньев в пространстве исходных координат // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2003. – Вип. 2(19). – Т.1. – С. 88 – 91.

6. Зеленов А.Б., Полилов Е.В., Щёлоков А.Г. Синтез релейной САР натяжения прямого действия электропривода моталки НСХП в пространстве основных координат и их производных // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Сер. Електротехніка і енергетика. – Донецьк: ДонНТУ.– 2003.– Вип. 67.– С. 102 – 105.

Методом АКР для ЕП моталки НСХП здобувачем дисертації знайдено алгоритм керування релейної САРН полоси прямої дії у фазовому просторі канонічних координат з урахуванням пружності кінематичніх ланок механічної частини моталки, проведено математичне моделювання.

7. Зеленов А.Б., Полилов Е.В. Релейный алгоритм управления САР натяжения прямого действия электропривода моталки НСХП с гибкими обратными связями // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”.– Харків: НТУ “ХПІ”.– 2003.– Вип. 10.– Т.1.– С. 101 – 104.

Методами АКР та релейного модального керування для ЕП моталки НСХП з урахуванням пружності кінематичніх ланок механічної частини моталки здобувачем знайдено алгоритм керування релейної САРН полоси прямої дії з управлінням по виходу та першої похідної вектора стану, проведено математичне моделювання.

8. Полилов Е.В. Релейный асимптотический наблюдатель состояния электромеханического объекта // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. – Харків: НТУ “ХПІ”.– 2003.– Вип. 10.– Т.2.– С. 379 – 382.

9. Полилов Е.В. Синтез релейных САР натяжения полосы косвенного действия электропривода моталки с учётом упругости кинематических звеньев в пространстве исходных координат // Електромашинобудування та електрообладнання (Одеський національний політехнічний університет). – К: Техніка. – 2003.– Вип. 61.– С. 11 – 16.