Анотація до роботи:

Черно О.О. Система автоматичного керування електромагнітними динамічними віброгасниками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності систем динамічного гасіння вібрації шляхом оптимального керування частотою настройки і демпфіруванням електромагнітних віброгасників. Розроблено динамічну модель системи керування частотою настройки керованих динамічних віброгасників (КДВГ) та визначено її оптимальну структуру і параметри. Розроблено алгоритм цифрової обробки сигналів з датчиків вібрації, який здійснює керування частотою настройки КДВГ. Встановлено закон зміни керуючої напруги, який дає змогу здійснити одночасне керування частотою настройки і демпфіруванням КДВГ і, завдяки цьому, підвищити ефективність гасіння вібрації. Розроблено регресійні моделі, що дають змогу визначити межі діапазону регулювання коефіцієнту відносного демпфірування КДВГ. Отримано оптимальну характеристику нелінійного коригуючого пристрою в колі керування демпфіруванням КДВГ.

В дисертації розв'язана науково-практична задача підвищення ефективності зниження рівня вібрації обладнання керованими віброзахисними системами з електромагнітними динамічними віброгасниками. Проведені в роботі дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

1. В розробленій динамічній моделі системи автоматичного керування частотою настройки КДВГ інерційна залежність непогодження фаз коливань об'єкту 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.

2. За допомогою методу мінімально-квадратичної оптимізації здійснено синтез оптимальної мікропроцесорної системи автоматичного керування частотою настройки КДВГ. Визначено структуру та параметри послідовного коригуючого пристрою для двох законів зміни частоти вібрації: експонеціального і відповідаючого перехідній характеристиці з коливальністю.

3. Розроблений алгоритм цифрової обробки сигналів з датчиків вібрації, що включає в себе фільтрацію вхідних сигналів і компенсацію нелінійності фазочастотної характеристики КДВГ, дає змогу реалізувати мікропроцесорну систему керування частотою настройки КДВГ, яка здатна стійко функціонувати при наявності значного рівня вищих та низьких гармонік вібрації, а також при швидких змінах частоти основної гармоніки.

4. Формування на обмотці КДВГ напруги, яка змінюється в часі за спеціальним законом, дає змогу здійснювати одночасне керування частотою настройки та демпфіруванням пружного підвісу, причому рівень керуючої напруги визначає частоту настройки, а його форма – коефіцієнт відносного демпфірування. Встановлені в роботі рівняння, які визначають форму керуючої напруги, дають можливість регулювати демпфірування пружного підвісу з точністю до 6%. Це дало змогу в 4,3 рази підвищити ефективність віброгасіння при тих самих габаритах і масі КДВГ.

5. Діапазон регулювання коефіцієнту відносного демпфірування пружного підвісу КДВГ визначається постійною часу виконавчого пристрою, мінімальною та поточною частотами настройки та частотою вимушених коливань. Розроблені регресійні моделі дають змогу з точністю до 3,5% визначити межі регулювання коефіцієнту відносного демпфірування.

6. Здійснено синтез оптимальної системи керування демпфіруванням КДВГ, яка забезпечує мінімум інтегральної квадратичної амплітуди віброшвидкості об'єкту захисту при зміні частоти вимушених коливань, з урахуванням обмеження максимальної деформації пружних елементів. Оптимальне керування демпфіруванням дало змогу в 2,1 рази скоротити час настройки КДВГ на нову частоту і обмежити деформацію пружних елементів.

7. Результати дисертаційної роботи впроваджені на ДП НВКГ "Зоря" – "Машпроект" і науково-виробничому підприємстві ТОВ "Інтком", а також у навчальний процес в Національному університеті кораблебудування ім. адм. Макарова.

Публікації автора:

1. Гуров А.П., Черно А.А. Управление демпфированием динамических виброгасителей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2004. – №2 (25) – С. 33 – 36.

Здобувачем зроблено: визначення законів, за якими повинні змінюватися електромагнітна жорсткість, сумарна магніторушійна сила і напруга на обмотці для компенсації сили в'язкого тертя у випадку малих коливань рухомої частини КДВГ, визначення діапазону регулювання коефіцієнту відносного демпфірування, проведення експериментів, аналіз отриманих результатів.

2. Черно А.А. Уточненная математическая модель системы автоматического управления частотой настройки динамических виброгасителей // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – Луганськ, 2004. – №12 (82). – С. 189 – 194.

3. Черно А.А. Оптимальное управление демпфированием динамических виброгасителей при переходных процессах // Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування. – Миколаїв: НУК. – 2004. – №6 (399). – С. 109 – 117.

4. Гуров А.П., Черно А.А. Оптимизация параметров зубцовой зоны электромагнитных управляемых динамических виброгасителей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2005. – №4 (33) – С. 27 – 29.

Здобувачем зроблено: визначення критерію оптимізації, формування цільової функції, визначення області реальних значень параметрів, що оптимізуються і незалежних параметрів, дослідження характеру цільової функції, проведення розрахунків і побудова номограм для визначення оптимальних параметрів зубцової зони КДВГ, аналіз отриманих результатів.

5. Гуров А.П., Черно А.А. Оптимальная система управления частотой настройки динамических виброгасителей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2006. – №1 (36) – С. 10 – 14.

Здобувачем зроблено: виведення рівнянь, що визначають оптимальні структуру і параметри коригуючих ланок, формування алгоритмів підпрограм, що реалізують послідовну корекцію системи, складання обчислювальних програм для визначення оптимальних значень множника Лагранжа.

6. Гуров А.П., Черно А.А. Формирование алгоритма цифровой обработки сигналов для микропроцессорной системы управления частотой настройки динамических виброгасителей // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – Кременчук: КДПУ. – 2006. – №2 (37), Ч. 2. – С. 19 – 22.

Здобувачем зроблено: виведення аналітичних залежностей, формування алгоритму і складання тексту керуючої програми, виготовлення і налагодження системи керування, проведення експериментів, аналіз отриманих результатів.

7. Гуров А.П., Черно О.О. Керування демпфуванням динамічних віброгасників з великою амплітудою коливань // Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні: Зб. наук. праць. – Львів: НУ ”Львівська політехніка”, 2006. – Вип. 40. – С. 75 – 83.

Здобувачем зроблено: математичний опис електромеханічних процесів в КДВГ, визначення законів, за якими повинні змінюватися електромагнітна жорсткість, сумарна магніторушійна сила і напруга на обмотці для компенсації сили в'язкого тертя, визначення діапазону регулювання коефіцієнту відносного демпфірування, проведення експериментів, аналіз отриманих результатів.