Досліджено частотні характеристики об'єкта керування приводу обертання бурового верстата. Одержані частоти ланок, обумовлені пружними властивостями трансмісії. Знайдено алгоритми керування, що пригнічують коливання в системі регулювання. Використано ідеї нейро-нечіткого керування для пригнічення коливань.

The article deals with research of frequency characteristics of boring machine chisel rotation drive. Eigen frequencies stipulated by flexible couplings are estimated. Control algorithms suppressing oscillations in control system are developed. For this purpose neuro-fuzzy control strategies are implemented.

Сформульовано та розв'язано задачу побудови регулятора потужності з використанням принципів нечіткого керування. Одержано функції належності термів лінгвістичних змінних "момент опору на долоті", "коефіцієнт передачі регулятора потужності".

Ключ. слова: буровий верстат, корисні копалини, електропривод, енергозбереження, ефективність робот
Індекс рубрикатора НБУВ: И131-5-041.7-016

Рубрики:

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж25189 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Зіставлено різні приводні системи для шарошкових верстатів, які застосовуються на гірничих підприємствах України. Обгрунтовано напрямок застосування енерго- та ресурсоощадних приводів змінного струму для гірничих машин. Спрогнозовано подальше удосконалювання систем керування приводами бурових верстатів із урахуванням технологічних особливостей об'єкта керування.

Досліджено частотні характеристики об'єкта управління привода обертання бурового верстата. Знайдено характеристичні частоти додаткових передатних ланок, що обумовлені пружними властивостями трансмісії. Знайдено алгоритми керування, що подавляють коливання в системі керування. Використано ідеї нейронечіткого керування для подавлення коливань у системі керування.

Досліджено області стійкості контуру керування за наявності класичного регулятора і коригувального пропорційно-диференційного нечіткого регулятора. Нечіткий регулятор введено для заглушення власних пружних коливань в трансмісії. Знайдено області стійкості роботи контуру з урахуванням змінних параметрів коригувального нечіткого регулятора.

Исследована устойчивость контура управления при наличии классического регулятора и корректирующего пропорционально-дифференциального нечеткого регулятора. Нечеткий регулятор введен для подавления собственных упругих колебаний в трансмиссии. Найдены области устойчивой работы контура с учетом влияния переменных параметров корректирующего нечеткого регулятора.

There is investigated the stability of the control loop in the presence classic regulator and adjusting proportional-differential fuzzy regulator. Fuzzy regulator is used for suppress own elastic movement in transmission. Are found the areas of the steady state work of loop with allowance for the influence of the variable parameters of adjusting fuzzy regulator.

На підставі встановлених закономірностей у системах керування електроприводами обертання, спуско-підйомних операцій і подачі поставу на вибій одержала подальший розвиток наукова концепція побудови автоматизованих приводів для бурових верстатів. Згідно з розробленою концепцією змушені поперечні коливання поставу обмежуються шляхом впливу на сигнал задання задавача інтенсивності двигуна механізму обертання, а власні крутильні коливання та пружні коливання в гідро- та канатно-поліспастовій системах - уведенням у закони керування конкурентних класичних регуляторів додаткових нечітких законів керування з одночасним контролюванням і обмеженням на припустимому рівні технологічних параметрів: у приводі обертання - потоку механічної потужності в зоні вибою, у приводі спуско-підйомних операцій і подачі поставуна вибій - лінійної швидкості переміщення бурового снаряда, частоти обертання гідродвигуна та тиску в гідросистемі.

Розглянуто питання використання імпульсної технології буріння з метою підвищення ефективності процесу руйнування гірничої породи, зниження витрат та зменшення енергоємності при прохідці свердловини. Розглянуто можливість використання імпульсної технології буріння зі змінною частотою обертання породоруйнівного інструменту. Розроблено задавач імпульсного обертання в системі керування приводом бурового верстата. Виконано перевірку працездатності розробленого задавача імпульсного обертання з тиристорним перетворювачем постійного струму.

Мета роботи - визначення якісних і кількісних показників системи керування потужністю на шарошковому долоті. В основу досліджень покладено апробовані методи: частотного аналізу, диференціального аналізу, операційного числення, теорії матриць і матричних перетворень, теорії автоматичного керування багатоконтурними системами, декомпозиції. Запропоновано та проаналізовано систему керування потоком потужності в зоні вибою, в якій застосовано корекцію сигналу з виходу задавача інтенсивності на вхід регулятора частоти обертання сигналом пропорційним моменту опору. Встановлено, що така корекція впливає на демпфуючу здатність електромеханічної системи. Зроблено частотний аналіз характеристик динамічних ланок об'єкта управління контуру потужності електромеханічного привода обертання бурового постава шарошкового верстата. Враховано динамічні властивості замкненого оптімізованого контуру струму двигуна за відсутності впливу обертової електрорушійної сили. У привідній системі враховано динамічні властивості швидкодіючого регульованого електропривода за системою перетворювач частоти - асинхронний двигун зі смугою пропускання контуру частоти обертання до 100 радіан за секунду. Знайдено, що замкнений контур потужності за нелінійною корекцією описується передатною функцією з характеристичним рівнянням третього порядку зі змінними коефіцієнтами. Це дозволяє безпосередньо використати параметри діаграми Вишнеградського для оцінки якості керування. Досліджено вплив на коефіцієнти Вишнеградського параметрів системи керування, що дозволило виділити області монотонного, аперіодичного,

періодично-збіжного та розбіжного перехідних процесів. Одержані результати дозволяють за початковими даними об'єкта керування розрахувати настроювання регулятора зовнішнього контуру та оцінити показники якості контуру керування потужністю електромеханічної системи обертання бурового постава.

Мета роботи - визначення якісних і кількісних показників режимних параметрів технології руйнування гірничої породи у разі використання імпульсного обертання долота. В основу досліджень покладено апробований і визнаний метод натурного експерименту. Запропоновано та проаналізовано режимні параметри технології буріння за змінної частоти обертання породоруйнівного інструменту. Зміна частоти обертання здійснювалась електромеханічним перетворювачем шляхом задання швидкості на зовнішній контур регулювання. Встановлено, що така технологія руйнування безпосередньо впливає на енергетичні параметри електромеханічної системи. Проаналізовано режимні параметри електромеханічного привода обертання породоруйнівного інструменту. Враховано вплив зусилля подачі на енергетичні характеристики. У привідній системі враховано динамічні властивості швидкодіючого регульованого електропривода за системою перетворювач частоти - асинхронний двигун зі смугою пропускання контуру частоти обертання до 100 радіан за секунду. Знайдено, що у процесі застосування технології буріння з імпульсним обертанням інструменту зменшується енергоємність процесу руйнування. Одночасно підвищується механічна швидкість проходки свердловини. Встановлено, що енергоємність процесу буріння з імпульсною швидкістю обертання на різних матеріалах зменшується у порівнянні з постійною швидкістю обертання. Знайдено, що механічні швидкості буріння з імпульсною швидкістю обертання на різних матеріалах зростають у порівнянні з постійною швидкістю обертання.

Наведено узагальнювані результати теоретичних і прикладних досліджень, описано подальший розвиток теорії функціонування складного гірничого обладнання, до якого належать кар'єрні бурові верстати. Розглянуто проблеми енерго- та ресурсозбереження під час буріння вибухових свердловин і розкрито питання динамічної сумісності частотних характеристик швидкодійних привідних систем з характеристиками багатомасних механізмів. Розроблено концепцію побудови автоматизованих приводів, відповідно до якої з метою енерго- та ресурсозбереження формується на долоті механічна характеристика з постійною або змінною жорсткістю й обмеженням поперечних і крутильних коливань бурового поставу, а також коливань у гідро- та канатно-поліспастовій системах.

Визначення якісних і кількісних показників зовнішнього контуру керування електромеханічної системи (ЕМС) обертання бурового постава (ОБП). В основу досліджень покладено апробовані методи: частотного аналізу, диференціального аналізу, операційного числення, теорії автоматичного керування багатоконтурними системами, декомпозиції. Зроблено частотний аналіз характеристик динамічних ланок об'єкта управління контуру потужності електромеханічного привода ОБП шарошкового верстата. Вперше досліджено вплив ЕМС ОБП на якість керування контуру потужності. Одержані результати дозволяють за початковими даними об'єкта керування розрахувати настроювання регулятору зовнішнього контуру та оцінити показники якості керування зовнішнього контуру ЕМС ОБП.

We posed and solved the problem of construction of a regulator of the active current component for a drive with complicated transmission. The frequency analysis of properties of the controlled object is performed, and the eigenfrequencies of an electromechanical hydraulic system are determined.

Using the method of active successive correction and the ideas of fuzzy control theory, we find the additional contour correcting regulators which suppress the influence of elastic properties of a transmission on the control system dynamics.

Проведено частотний аналіз характеристик динамічних ланок об'єкта управління контуру частоти обертання електрогідромеханічного привода лінійних переміщень. Встановлено сталі часу, частоти коливань, коефіцієнти демпфування та коефіцієнти інерційності об’єкта управління. Проаналізовано значення резонансних частот, що дозволило виділити редуковану передатну функцію об'єкта управління зовнішнього контуру регулювання.

Проведен частотный анализ характеристик динамических звеньев объекта управления контура частоты вращения электрогидромеханического привода линейных перемещений. Установлены постоянные времени, частоты колебаний, коэффициенты демпфирования и коэффициенты инерционности объекта управления. Проанализированы значения резонансных частот, что позволило выделить редуцированную передаточную функцию объекта управления внешнего контура регулирования.

Frequency analysis of the characteristics of the dynamic object units of circuit speed elektrogidromechanic of linear displacement is made. Time constants, vibrational frequencies and damping coefficients and coefficients inertia of control object is set. Values of the resonance frequencies are analyzed that the reduced transfer function of the external loop is allowed to allocate.