Дослідження електромехатронних систем зі змінними параметрами на прикладі транспортуючого механізму

Анотація

В статті представлений аналіз впливу змінності маси системи на її динаміку в електромехатронних системах.

Показано, що особливої актуальності набувають електромехатронні системи зі змінними параметрами, функціонування яких супроводжується динамічною зміною масових, інерційних, силових і кінематичних характеристик у процесі роботи. Зазначені зміни зумовлюються варіацією навантаження, нерівномірністю подачі матеріалу, зміною швидкісних режимів та впливом зовнішніх факторів, що істотно ускладнює процеси керування. Це обумовлює необхідність застосування сучасних методів математичного моделювання та аналізу для забезпечення ефективного функціонування таких систем. Показано, що одним із типових представників електромехатронних систем зі змінними параметрами є транспортуючі механізми, зокрема конвеєри. Встановлено, що у загальному випадку в механічній системі виникає три види динамічних сил (моментів): перші з них виникають при зміненні швидкості системи, другі – маси (моменту інерції), треті – передатного числа. Тому можлива дуже велика кількість варіантів поведінки системи.

Враховуючи складність перебігу, встановлено, що єдиним методом дослідження процесів в механічних системах зі змінними параметрами може бути математичне моделювання. У дослідженнях використовується пакет прикладних програм – MATLAB / Simunink. В якості системи для дослідження впливу змінності маси системи на її динаміку, розглянуто короткий конвеєрний завантажувач, що працює у реверсивному режимі для дозування сипучого матеріалу в ємності, які рухаються повз нього. Наведено та детально проаналізовано кінематичну та структурну схеми завантажувача з урахуванням взаємозв’язків між його основними елементами, що дозволило відобразити особливості передачі руху та формування робочих режимів. Описано принцип функціонування окремих вузлів і їх вплив на загальну динаміку системи. Крім того, досліджено механічну характеристику електроприводу завантажувача, визначено її основні параметри та закономірності зміни залежно від навантаження і режимів роботи, що є важливим для подальшого аналізу та синтезу систем керування.

Подано цифрову модель цієї механічної системи в середовищі Simulink пакета MATLAB. Змодельовано процес розгону конвеєра при відсутності матеріалу на стрічці, повністю завантаженого та при поступовому завантаженні. В результаті цього отримано перехідні процеси пуску конвеєра при різних значеннях продуктивності. Встановлено, що вплив змінної маси на динаміку суттєвий, коли її значення при максимальному завантаженні сумірне з незмінною масою і більше її.