На правах рукописи Специальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы»

На правах рукописи
Литаш Борис Сергеевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОЗИЦИОННЫХ
ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ
Специальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2009
2
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
Научный руководитель:
кандидат технических наук, доцент
Добробаба Юрий Петрович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Тропин Владимир Валентинович;
кандидат технических наук, доцент
Самородов Александр Валерьевич
Ведущее предприятие:
Краснодарское высшее военное авиационное
училище летчиков (военный институт)
имени Героя Советского Союза А.К. Серова
Защита состоится 1 декабря 2009 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.06 в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350020, г. Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4, ауд. 410
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кубанский
государственный технологический университет» по адресу: 350072,
г. Краснодар, ул. Московская, 2
Автореферат разослан 30 октября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.100.06,
кандидат технических наук, доцент
Л.Е. Копелевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. В настоящее время позиционный программноуправляемый электропривод (ЭП) находит все более широкое применение
в различных отраслях промышленности. В большинстве случаев по требованиям технологических процессов необходимо высокое быстродействие
отработки циклических технологических операций, связанных с позиционированием в пространстве исполнительных органов механизмов при соблюдении требуемой точности. Для ряда отраслей, в первую очередь авиационной и космической, это особенно актуально при серийной высокоточной металлообработке изделий.
В современных позиционных программно-управляемых ЭП металлообрабатывающих станков разделяют функции устройства, формирующего
диаграммы перемещения исполнительного органа механизма (ИОМ), и системы автоматического регулирования (САР) положения ЭП, отрабатывающей сформированные диаграммы. Для реализации таких ЭП требуются: диаграммы перемещения ЭП, удовлетворяющие требованиям технологического
процесса; устройство для формирования заданных диаграмм перемещения
ЭП; САР положения ЭП, отрабатывающая сформированные диаграммы перемещения с требуемой точностью.
Серийно выпускаемые металлообрабатывающие станки комплектуются ЭП, обладающими такими динамическими характеристиками, которые уже не позволяют обеспечить дальнейшее повышение эффективности
технологических процессов обработки металла за счет более точной реализации требуемых законов движения ИОМ. Вместе с тем, существует значительный парк металлообрабатывающих станков с устаревшим, требующим модернизации или замены числовым программным управлением. По-
4
этому совершенствование программно-управляемых ЭП металлообрабатывающих станков является весьма актуальным.
В данной работе рассматриваются безредукторные позиционные
программно-управляемые ЭП – с идеальными валопроводами (ИВ), и редукторные – с упругими валопроводами (УВ), которые обеспечивают строго фиксированное перемещение в пространстве исполнительных органов
металлообрабатывающих станков.
Целью работы является интенсификация перемещений (поворотов)
ИОМ металлообрабатывающих программно-управляемых станков с обеспечением предъявляемых к ним технологических и технических требований.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих
задач: разработать диаграммы перемещения ЭП металлообрабатывающих
станков; разработать математическое и программное обеспечения командоаппаратов, формирующих диаграммы перемещения ЭП металлообрабатывающих станков; синтезировать САР положения ЭП металлообрабатывающих станков; экспериментально проверить полученные закономерности
и работоспособность разработанных ЭП металлообрабатывающих станков.
Методы и средства выполнения исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе задач используются общепринятые
методы теории автоматического управления, автоматизированного ЭП,
аналитического и численного решений дифференциальных уравнений. В
основу экспериментальных исследований положена методика исследования ЭП промышленных установок и методика испытаний микропроцессорного устройства. Для получения и обработки результатов экспериментальных исследований использовались: для решения систем нелинейных
алгебраических уравнений методом Левенберга-Маркардта  программ-
5
ный комплекс Mathcad; для моделирования систем методом трапеций с
точностью вычислений до 10-380  пакет Simulink из программного комплекса MatLab; для обработки данных экспериментальных исследований 
табличный редактор Excel из пакета приложений Microsoft Office.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе получены новые научные результаты:
- методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию
диаграмм перемещения ЭП с ИВ;
- методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию
диаграмм перемещения ЭП с УВ;
- математическое обеспечение командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ;
- математическое обеспечение командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с УВ;
- методики синтеза трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с типовыми регуляторами как с ИВ, так и с УВ;
- методики синтеза модернизированных трехкратноинтегрирующих САР
положения ЭП как с ИВ, так и с УВ.
Практическая ценность работы определяется тем, что использование полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет улучшить характеристики позиционных программноуправляемых ЭП как с ИВ, так и ЭП с УВ и, как следствие, интенсифицировать перемещения ИОМ металлообрабатывающих станков.
Результаты диссертационной работы: методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с
ИВ, методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродей-
6
ствию диаграмм перемещения ЭП с УВ, математическое обеспечение командоаппаратов формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ, математическое обеспечение командоаппаратов формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с УВ, методика синтеза трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с типовыми регуляторами и ИВ, методика синтеза трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с типовыми регуляторами и УВ, методика синтеза модернизированных трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с ИВ, методика синтеза модернизированных трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с УВ приняты к использованию при модернизации ЭП металлообрабатывающих станков на ООО «СП Седин-Шисс».
Программное обеспечение командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ защищено свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ
№2008611553. Программное обеспечение командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с
УВ защищено свидетельствами о государственной регистрации программы
для ЭВМ №2008614542, №2008614565, №2008614564 и №2008614563. На
модернизированную трехкратноинтегрирующую САР положения ЭП с ИВ
получено положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение
№2008111277/09(012192). На модернизированную трехкратноинтегрирующую САР положения ЭП с УВ подана заявка на выдачу патента РФ на
изобретение №2008147582. Синтезированы: трехкратноинтегрирующая
САР положения ЭП с типовыми регуляторами и ИВ, трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с типовыми регуляторами и УВ.
7
Разработан, реализован и экспериментально исследован командоаппарат на базе программируемого РС-совместимого контроллера ADAM5510M-A1, формирующий квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП.
На основе математического и программного обеспечения командоаппаратов формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ Добробабой Ю.П. и Литаш Б.С. внедрено в
учебный процесс учебно-методическое пособие для практических занятий
и самостоятельной работы «Устройство для формирования квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения электроприводов с
идеальными валопроводами» по дисциплине «Теория решения изобретательских задач» на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Кубанского государственного технологического университета.
К защите представляются следующие основные положения.
1. Методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с ИВ.
2. Методика формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с УВ.
3. Математическое и программное обеспечения командоаппаратов,
формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ.
4. Математическое и программное обеспечения командоаппаратов,
формирующих квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с УВ.
5. Методики синтеза трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП
с типовыми регуляторами. Трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП
8
с типовыми регуляторами и ИВ. Трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с типовыми регуляторами и УВ.
6. Методики синтеза модернизированных трехкратноинтегрирующих
САР положения ЭП. Модернизированная трехкратноинтегрирующая САР
положения ЭП с ИВ. Модернизированная трехкратноинтегрирующая САР
положения ЭП с УВ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
доложены и обсуждены: на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (2005-2009 гг.); на конкурсах
лучших докладов XXXIII и XXXIV студенческих научных конференций
КубГТУ (Краснодар, 2006 г. и 2007 г.); на VIII Региональной научнопрактической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2006 г.); на Международных
научно-практических конференциях «Электроэнергетические комплексы и
системы» (Краснодар, 2006 г. и 2007 г.); на Международной научной конференции «Технические и технологические системы» (Краснодар, 2009 г.);
на расширенном заседании кафедры электроснабжения промышленных
предприятий КубГТУ (Краснодар, 2009 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы: монография, 8 статей, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 10 материалов конференций, учебно-методическое пособие; получены: 5 свидетельств о государственной регистрации программы для
ЭВМ; положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение, подана заявка на выдачу патента РФ на изобретение.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,
четырех глав, заключения, списка литературы и девяти приложений. Ос-
9
новная часть работы выполнена на 176 страницах, включает 29 рисунков и
4 таблицы. Список литературы включает 204 наименования, как отечественных, так и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, определена цель исследований, представлена научная новизна полученных результатов,
сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава диссертационной работы посвящена обзору отечественной и зарубежной литературы, постановке задач исследований.
Выполнен анализ: оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП как с ИВ, так и с УВ; рациональных диаграмм перемещения
ЭП как с ИВ, так и с УВ; задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные по быстродействию и рациональные диаграммы перемещения ЭП
как с ИВ, так и с УВ. Предложены: трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с типовыми регуляторами и ИВ; трехкратноинтегрирующая
САР положения ЭП с типовыми регуляторами и УВ.
В конце главы поставлены задачи исследований.
Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с
ИВ и четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с УВ.
Под квазиоптимальным по быстродействию движением позиционных ЭП понимается такое движение, при котором время цикла перемещения стремится к своему минимально возможному значению. При этом
движение характеризуется простотой определения параметров диаграмм
перемещения ЭП и инвариантностью к изменению параметров силовой ча-
10
сти и момента сопротивления ЭП. Это достигается тем, что в квазиоптимальных по быстродействию диаграммах перемещения ЭП сочетается
непосредственное ограничение угловой скорости и ее производных с ограничением тока якорной цепи электродвигателя (ЭД) косвенным путем.
Электропривод с ИВ представлен одномассовой электромеханической системой. Так как математическая модель ЭП с двигателем постоянного тока и ИВ представляет собой систему дифференциальных уравнений
третьего порядка, то скачкообразное изменение величины напряжения,
приложенного к якорной цепи ЭД, приводит к скачкообразному изменению величины третьей производной угла поворота (перемещения) ЭП с
ИВ – второй производной угловой скорости ЭП с ИВ. Поэтому для реализации квазиоптимального по быстродействию движения позиционных ЭП
с ИВ предлагается формировать зависимость второй производной угловой
скорости ЭП с ИВ от времени (2) (t ) .
Проведенные исследования показывают, что в зависимости от заданного значения угла поворота (перемещения) ЭП с ИВ существуют четыре
квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с ИВ:
без ограничений по току и скорости (состоит из трех этапов), при ограничении по максимальному значению тока (состоит из пяти этапов), при
ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока (состоит
из шести этапов), при ограничениях по максимальному и минимальному
значениям тока и при ограничении по скорости (состоит из семи этапов).
Электропривод с УВ представлен двумассовой упругой электромеханической системой. Так как математическая модель ЭП с двигателем постоянного тока и УВ представляет собой систему дифференциальных
уравнений пятого порядка, то скачкообразное изменение величины напря-
11
жения, приложенного к якорной цепи ЭД, приводит к скачкообразному
изменению величины пятой производной угла поворота (перемещения)
ИОМ – четвертой производной угловой скорости ИОМ. Поэтому для реализации квазиоптимального по быстродействию движения позиционных
ЭП с УВ предлагается формировать зависимость четвертой производной
угловой скорости ИОМ от времени (4)
2 (t ) .
Проведенные исследования показывают, что, в зависимости от заданного значения перемещения ИОМ возможны четыре квазиоптимальные по
быстродействию диаграммы перемещения ЭП с УВ: без ограничений по току и скорости (состоит из одиннадцати этапов), при ограничении по максимальному значению тока (состоит из тринадцати этапов), при ограничениях
по максимальному и минимальному значениям тока (состоит из четырнадцати этапов), при ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока и при ограничении по скорости (состоит из пятнадцати этапов).
В качестве примера на рисунке 1 представлена квазиоптимальная по
быстродействию диаграмма перемещения ЭП с УВ при ограничениях по
максимальному и минимальному значениям тока и при ограничении по
скорости, параметры которой определяются по выражениям:
11 11 Су ( J 1  J 2 ) Cу
4
max
 


 (См I доп  М с ) ;
12
6
J1J 2
J1J 2
11 11 Су ( J 1  J 2 ) Cу
4
max*
 


 (См I доп  М с ) ;
12
6
J1J 2
J1J 2
t1 
6
J1J 2

;
11 Cу ( J1  J 2 )
1 доп
t2  
 4t1;
2  4  t 3
max
1
12
U
0
t
Iя
I доп
2t1
М
Iс  с
См
t1
0
2t1
t4
t1
2t1
t3
t
2t1
I доп
2
кон
0
2
t
(4)
2
t
доп
0
(4)
max*
(4)
max
0
(4)
max
t1
t2
t1
t1
t1
t1
(4)
max*
Рисунок 1  Квазиоптимальная по быстродействию диаграмма
перемещения ЭП с УВ при ограничениях по максимальному и
минимальному значениям тока и при ограничении по скорости
t
t1
доп
1
t3  
 4t1;
2  4   t 3
max* 1
13
t4 
кон  нач
1
1
 8t1  t2  t3 ;
доп
2
2
Tц  16t1  t2  t3  t4 ,
4
где max
– максимально допустимые значение четвертой производной уг-
ловой скорости ИОМ при разгоне, рад/с5 ; Су – жесткость валопровода,
Н  м рад ; J1 – момент инерции ЭД, кг  м 2 ; J 2 – момент инерции ИОМ,
кг  м 2 ; Cм – коэффициент пропорциональности между током и моментом
ЭД, В  с ; I доп – допустимое значение тока якорной цепи ЭД, А; М с – мо4
мент сопротивления ЭП, Н  м ; max*
– максимально допустимые значение
четвертой производной угловой скорости ИОМ при торможении; рад/с4 ;
t1 , t2 , t3 и t4 – первая, вторая третья и четвертая длительности этапов пе-
ремещения, с; доп – допустимое значение угловой скорости ИОМ, рад/с;
нач , кон – начальное и конечное значения угла поворота (перемещения)
ЭП, рад; Tц – длительность цикла перемещения, с.
Область существования квазиоптимальной по быстродействию диаграммы перемещения ЭП с УВ при ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока и при ограничении по скорости
гр.3  (кон  нач ) ,
2
2
1 ( J1  J 2 )доп 1 ( J1  J 2 )доп
6
J1J 2
где гр.3  
.
 
 4доп 

2 Cм I доп  M с 2 Cм I доп  M с
11 Су ( J 1  J 2 )
Для каждой квазиоптимальной по быстродействию диаграммы перемещения ЭП разработано математическое обеспечение – аналитические
14
зависимости его контролируемых координат от времени, выражения для
расчета параметров диаграмм и областей существования диаграмм.
Достоинствами квазиоптимального по быстродействию управления
перемещением ЭП являются высокое быстродействие, простота определения параметров диаграмм перемещения и инвариантность к изменению
параметров силовой части и момента сопротивления ЭП. Разработанные
диаграммы справедливы для всех возможных значений перемещения ЭП.
Третья глава диссертационной работы посвящена разработке систем автоматического управления перемещением ЭП.
На основе математического обеспечения квазиоптимальных по
быстродействию диаграмм перемещения ЭП разработано программное
обеспечение командоаппаратов для формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с ИВ и программное обеспечение командоаппаратов для формирования четырех квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ЭП с УВ.
Синтезированы модернизированная трехкратноинтегрирующая САР
положения ЭП с ИВ и модернизированная трехкратноинтегрирующая САР
положения ЭП с УВ.
В качестве примера на рисунке 2 представлена структурная схема
модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с УВ,
где приняты следующие обозначения: РП – регулятор положения; ФКС –
фильтр контура скорости; РС – регулятор скорости; ФКТ – фильтр контура тока; ККТ – корректор контура тока; АС – алгебраический сумматор;
РТ – регулятор тока; ИП – импульсный преобразователь; Uзп – задающее
напряжение контура положения, В; Uзс – задающее напряжение контура
U зп
1
;
;
Wккт ( p) 
Wфкт ( p) 
ККТ
АС

2 2
Tрт
р  рт p  1
т p
;
;
К оп
К ос
W2
W1
К от
ИП
K ип
2 2
Tрт
p  рт p  1
1
РТ
Wрт
U
Iя
Wрт ( p)  рт 
Rя
1
Lя p
Cу
2 2
Tрт
p
;
1
J1 p
2 2
Tрт
p  рт p  1
pМ у
См
Се
p
Cу
Му
W2 ( p)  Кому 
W1( p)  К ому 
1
му
2
2 2
Tрт
p  рт p  1
2
Tму
p
2 2
Tрт
p  рт p  1
Мс
J2 p
1
.
;
1
p
2
Рисунок 2 – Структурная схема модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с УВ
рс p  (т p  1)
2 2
Tрс
р  рс p  1
2 2
Tрс
р  рс p  1
Wрс ( p)  рс 
Wфкс ( p) 
ФКТ
РС
ФКС
РП
Wккт
Wфкт
U зт
Wрс
Wфкс
U зс
U огр
K рп
U огр
15
16
скорости, В; U зт – задающее напряжение контура тока, В; U огр – напряжение ограничения, В; U – напряжение якорной цепи ЭД, В; I я – ток якорной
цепи ЭД, А; 1 – угловая скорость ЭД, рад/с; M у – момент упругий, Н  м ;
2 – угловая скорость ИОМ, рад/с; 2 – угол поворота (перемещения)
ИОМ, рад; Lя – индуктивность якорной цепи ЭД, Гн; Rя – сопротивление
якорной цепи ЭД, Ом; Ce – коэффициент пропорциональности между угловой скоростью и ЭДС ЭД, В  с/рад ; К от – коэффициент обратной связи
по току, Ом ; К ос – коэффициент обратной связи по скорости, (В  с)/рад ;
К оп – коэффициент обратной связи по положению, В/рад ; К рп – коэффи-
циент усиления РП; К ип – коэффициент усиления ИП; р – комплексный
параметр преобразования Лапласа, 1 / с .
При рт
2

Lя
7 Су ( J1  J 2 )T
6 RяT 
; рт  2 

 2  1  2 

J
J
L
К
К
T
1 2
я 
ип от 

6

Су ( J1  J 2 )T2
СеСмT2 

11

11
  T ;
 1  2 
2 

J1J 2
Lя J1 


RяT  2

 1  26 
  T ;
Lя 

му
2
Tрт
2
12

Су ( J1  J 2 )T2
J1J 2

2
Кот
J1  J 2 

7 Су ( J1  J 2 )T


 1  2 

КомуСм
J2
J
J
1
2



Су ( J1  J 2 )T2  18 СеСмT2 СуT2 


11
2 
 1  2 

  T ;


J1J 2
Lя J1
J1 



2
Tму

Кот

КомуСм
2



 J1
3 J1  J 2 
9 Су ( J1  J 2 )T  2 
  2 
 1 2 
 T  передаточная функция


С
J
J
J
у
2
1
2






внутреннего контура по каналу управления «задающее напряжение внут-
17
реннего контура – упругий момент» соответствует универсальной эталонной передаточной функции пятого порядка с постоянной времени Т  .
При рс 
8Кот ( J1  J 2 )
3
2
; рс  T и Tрс
 T2 передаточная функция
8
КосСмT
контура скорости по каналу управления «задающее напряжение контура
скорости – угловая скорость ИОМ» соответствует эталонной передаточной
функции седьмого порядка с постоянной времени T .
При К рп 
Кос
передаточная функция контура положения по ка8КопT
налу управления «задающее напряжение контура положения – угол поворота ИОМ» соответствует эталонной передаточной функции восьмого порядка с постоянной времени 2T .
За счет использования при синтезе модернизированных трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП во внутренних контурах универсальных эталонных передаточных функций увеличено в четыре раза быстродействие контуров скорости и положения по сравнению с соответствующими трехкратноинтегрирующими САР положения ЭП с типовыми регуляторами. Соответственно, точность отработки диаграмм перемещения
увеличена в четыре раза.
Цифровое моделирование разработанных устройств позволило проверить полученные закономерности и подтвердило работоспособность исследуемых моделей.
В четвертой главе диссертационной работы изложены результаты
экспериментальных исследований квазиоптимальных по быстродействию
позиционных программно-управляемых ЭП.
18
Проведены экспериментальные исследование электротехнических
комплексов, состоящих из командоаппарата на базе программируемого
PC-совместимого контроллера ADAM-5510M-A1 и цифровых моделей:
трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с типовыми регуляторами
и ИВ, модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП
с ИВ, трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с типовыми регуляторами и УВ, модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с УВ.
Экспериментально подтверждено, что квазиоптимальный по быстродействию позиционный ЭП на базе модернизированных трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП по сравнению с соответствующим ЭП на
базе трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП с типовыми регуляторами обеспечивает отработку заданного закона движения с большим в четыре раза быстродействием и с в четыре раза меньшей максимальной погрешностью по углу поворота (перемещения).
Исследовано влияние изменения жесткости валопровода на переходные процессы в металлообрабатывающем программно-управляемом токарно-карусельном многоцелевом станке 1A516MФ4 (производства ООО
«СП Седин-Шисс», г. Краснодар) на базе модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с УВ. Установлена необходимость
компенсации изменения жесткости валопровода при перемещении резца.
Предложена параметрическая адаптация второго корректора обратных связей W2 модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП
с УВ. Экспериментально доказана эффективность и достаточность предложенной адаптации к изменению жесткости валопровода, возникающей
при перемещении резца.
19
Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований заключаются в следующем:
1. Разработана методика формирования четырех квазиоптимальных
по быстродействию диаграмм перемещения ЭП металлообрабатывающих
станков с ИВ. Разработано математическое и программное обеспечения
командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию
диаграммы перемещения ЭП металлообрабатывающих станков с ИВ.
2. Разработана методика формирования четырех квазиоптимальных
по быстродействию диаграмм перемещения ЭП металлообрабатывающих
станков с УВ. Разработано математическое и программное обеспечения
командоаппаратов, формирующих квазиоптимальные по быстродействию
диаграммы перемещения ЭП металлообрабатывающих станков с УВ.
3. Разработан, реализован и экспериментально исследован задатчик
интенсивности на базе программируемого РС-совместимого контроллера
ADAM-5510M-A1, формирующий квазиоптимальные по быстродействию
диаграммы перемещения ЭП металлообрабатывающих станков.
4. Разработаны методики синтеза трехкратноинтегрирующих САР
положения ЭП металлообрабатывающих станков с типовыми регуляторами. Синтезированы: трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с типовыми регуляторами и ИВ, трехкратноинтегрирующая САР положения
ЭП с типовыми регуляторами и УВ.
5. Разработана методика синтеза модернизированных трехкратноинтегрирующих САР положения ЭП металлообрабатывающих станков. Синтезированы: модернизированная трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с ИВ; модернизированная трехкратноинтегрирующая САР положения ЭП с УВ, которые обладают повышенным быстродействием конту-
20
ров скорости и положения в четыре раза по сравнению с соответствующими САР положения ЭП с типовыми регуляторами.
6. Экспериментальные исследования электротехнических комплексов, состоящих из командоаппарата на базе программируемого контроллера
и цифровых моделей САР положения ЭП металлообрабатывающих станков, подтвердили полученные закономерности и работоспособность исследуемых моделей. Предложена параметрическая адаптация модернизированной трехкратноинтегрирующей САР положения ЭП с УВ к изменению
жесткости валопровода, возникающей при перемещении резца металлообрабатывающего программно-управляемого станка. Экспериментально доказана эффективность и достаточность предложенной адаптации.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
1. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Квазиоптимальный по быстродействию программно-управляемый позиционный электропривод / Монография. Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2009. – 178 с.
2. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальных по
быстродействию диаграмм перемещения электроприводов с упругими валопроводами / Изв. вузов. Электромеханика.  2009.  №3.  С. 58–62.
3. Разработка оптимальной по быстродействию первого вида диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничении по напряжению / Ю.П. Добробаба, В.И. Коноплин, Б.С. Литаш,
А.Е. Максименко // Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан. гос.
технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2006. – С. 46–49.
4. Литаш Б.С., Коноплин В.И. Разработка оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения электроприводов с упругими валопроводами и формирующих их устройств / Сборник научных работ студентов,
отмеченных наградами на конкурсах. Выпуск 7 / Кубан. гос. технол. ун-т. –
Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2006. – С. 75–76.
5. Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальных по быстродействию
диаграмм перемещения электроприводов с идеальными валопроводами
/ Материалы VIII региональной научно-практической конференции моло-
21
дых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» /
КубГАУ. – Краснодар, 2006. – С. 313–315.
6. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с идеальным
валопроводом / Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2007. – С. 41–45.
7. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с идеальным
валопроводом при ограничении по максимальному значению тока / Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар:
Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2007. – С. 46–50.
8. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с идеальным
валопроводом при ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока / Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан. гос. технол.
ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2007. – С. 51–56.
9. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с идеальным
валопроводом при ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока и при ограничении по скорости / Материалы международной
научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и
системы» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО
«КубГТУ», 2007. – С. 57–61.
10. Определение параметров рациональной диаграммы перемещения
электропривода с упругим валопроводом при ограничениях по току и скорости механизма / Ю.П. Добробаба, В.Ю. Барандыч, П.С. Еременко,
Б.С. Литаш // Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан. гос. технол.
ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2007. – С. 163–171.
11. Литаш Б.С., Добробаба Ю.П. Разработка квазиоптимальных по
быстродействию позиционных электроприводов / Сборник научных работ
студентов, отмеченных наградами на конкурсах. Выпуск 8 / Кубан. гос.
технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2007. – С. 62–63.
12. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С., Олейников А.А. Трехкратноинтегрирующая система автоматического регулирования положения электро-
22
привода с типовыми регуляторами и идеальным валопроводом / Изв. вузов. Пищевая технология.  2008.  № 1.  С. 84–86.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ № 2008611553. Квазиоптимальные по быстродействию диаграммы
перемещения электроприводов с идеальными валопроводами / Б.С. Литаш;
заявитель и патентообладатель Кубан. гос. технол. ун-т. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 26.03.2008 г.
14. Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ № 2008614542. Квазиоптимальная по быстродействию диаграмма
перемещения электропривода с упругим валопроводом без ограничений по
току и скорости / Б.С. Литаш; заявитель и патентообладатель Кубан. гос.
технол. ун-т. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ
19.09.2008 г.
15. Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ № 2008614565. Квазиоптимальная по быстродействию диаграмма
перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничении
по максимальному значению тока / Б.С. Литаш; заявитель и патентообладатель Кубан. гос. технол. ун-т. – Зарегистрировано в Реестре программ
для ЭВМ 22.09.2008 г.
16. Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ № 2008614564. Квазиоптимальная по быстродействию диаграмма
перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничениях
по максимальному и минимальному значениям тока / Б.С. Литаш; заявитель и патентообладатель Кубан. гос. технол. ун-т. – Зарегистрировано в
Реестре программ для ЭВМ 22.09.2008 г.
17. Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ № 2008614563. Квазиоптимальная по быстродействию диаграмма
перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничениях
по максимальному и минимальному значениям тока и при ограничении по
скорости / Б.С. Литаш; заявитель и патентообладатель Кубан. гос. технол.
ун-т. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 22.09.2008 г.
18. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С., Олейников А.А. Трехкратноинтегрирующая система автоматического регулирования положения электропривода с типовыми регуляторами и упругим валопроводом / Изв. вузов.
Пищевая технология.  2008.  № 5-6.  С. 88–91.
19. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Устройство для формирования квазиоптимальных по быстродействию диаграмм перемещения электроприводов с идеальными валопроводами: учеб.-метод. пособие для практических
23
занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Теория решения изобретательских задач» для студентов всех форм обучения и МИПС специальности 140211 Электроснабжение/ Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. электроснабжения промышленных предприятий. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО
«КубГТУ», 2008. – 51 с.
20. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничении по максимальному значению тока / Сборник
научных статей «Электроэнергетические комплексы и системы» / Кубан.
гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2008. С. 54–60.
21. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом при ограничениях по максимальному и минимальному значениям тока / Сборник научных статей «Электроэнергетические комплексы и
системы» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО
«КубГТУ», 2008. С. 60–65.
22. Литаш Б.С. Экспериментальное исследование трехкратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения электропривода с типовыми регуляторами и идеальным валопроводом / Сборник
научных статей «Электроэнергетические комплексы и системы», / Кубан.
гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», 2008. – С. 66–74.
23. Литаш Б.С. Экспериментальное исследование трехкратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения электропривода с типовыми регуляторами и упругим валопроводом / Сборник
научных статей «Электроэнергетические комплексы и системы», / Кубан.
гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ГОУ ВПО «КубГТУ», – 2008. – С. 75–
83.
24. Добробаба Ю.П., Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальной по
быстродействию диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом без ограничений по току и скорости / Изв. вузов. Пищевая
технология.  2009.  № 1.  С. 100–102.
25. Решение о выдаче пат. на изобретение по заявке №2008111277/09
(012192) от 24.03.08 г. РФ, МПК Н 02 Р 7/14 (2006.01). Программноуправляемый электропривод с идеальным валопроводом / Ю.П. Добробаба, Б.С. Литаш; заявитель Кубан. гос. технол. ун-т.
26. Литаш Б.С. Разработка квазиоптимальных по быстродействию
программно-управляемых позиционных электроприводов / Материалы
24
международной научной конференции «Технические и технологические
системы» / КубГАУ. – Краснодар, 2009. – С. 61–64.