Динамика автоматизированного электропривода с комбинированной оптимальной системой управления

Оптимальные системы управления техническими системами, широко используемые в космической отрасли, получили дальнейшее развитие в теории комбинированных оптимальных систем управления, которые строятся при последовательной коррекции внутренних координат, что позволяет уменьшить порядок систем уравнений объекта управления, и регулировании внешних координат на базе теории оптимального управления, теории систем с переменной структурой или многосвязных систем автоматического регулирования. Рассматривается автоматизированный электропривод горнодобывающего оборудования на примере экскаватора, рабочий цикл которого связан с тяжёлыми условиями эксплуатации: большой запылённостью, повторно-кратковременными режимами работы, ударами, вибрациями, большой частотой включения, изменяющейся в широких пределах нагрузки на валу двигателя, что отрицательно сказывается как на качестве и количестве объёмов добычи горной породы, так и на состоянии систем горных машин в целом. Рассмотрен электропривод поворотного механизма, имеющего наибольшее число отказов в механической и электрической частях экскаватора, с комбинированной оптимальной системой управления, представляющей внутренний контур питающего напряжения, рассчитанный по методу «технического оптимума», и аналитически конструируемый оптимальный регулятор (АКОР) внешних координат по току якорной цепи и скорости двигателя, расположенный в прямом канале системы управления. Для исследования электропривода создана имитационная модель в программе MATLAB пакете Simulink. Изменение коэффициента при обратной связи по току двигателя и скорости первой массы влияет на время переходного процесса и на броски упругого момента автоматизированного электропривода поворота экскаватора. При увеличении весового коэффициента обратной связи по току двигателя увеличивается время переходного процесса и уменьшаются броски момента упругого, при увеличении весового коэффициента обратной связи по скорости первой массы уменьшается время переходного процесса и увеличиваются броски момента упругого. Исследовано влияние весовых коэффициентов критерия оптимальности на динамику электропривода в режимах пуска, а также предложен алгоритм выбора весовых коэффициентов. Результаты исследования показали преимущество оптимальных комбинированных систем управления электроприводом поворота экскаватора по сравнению с классической системой подчиненного регулирования.