21 research outputs found
Determination of Maximum Damping Efficiency based on Electric Drive Vibrations of Elastic Mechanisms
No full textMultifactorial Determination of Electromechanical Module for Prospective Balanced Manipulator
No full textДаньшина Анжела Александровна, аспирант, кафедра «Электроснабжение и электропривод», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск; [email protected].
Пятибратов Георгий Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Электроснабжение и электропривод», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск; [email protected]. A.A. Danshina, [email protected],
G.Ya. Pyatibratov, [email protected]
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian FederationПрименена методика многофакторного определения рациональных параметров передаточных механизмов для выбора электродвигателя систем вертикального перемещения груза с помощью перспективного сбалансированного манипулятора. Комплексный подход выбора силовой части сбалансированного манипулятора основан на учете трех основных ограничений: согласование скоростей двигателя и исполнительного механизма манипулятора, работа привода с минимально возможным значением максимального крутящего момента, обеспечение режима работы электродвигателя в режиме его стоянки под током при номинальной нагрузке.
Выбор требуемого значения радиуса приведения механизма из допустимых его значений рекомендуется выполнять с применением компромиссного выбора рационального значения радиуса приведения, удовлетворяющего выполнению всех рассматриваемых условий. Рациональные параметры электромеханического модуля выбраны при вариации значения радиуса приведения двигателя с учетом критерия минимизации суммарного максимального момента двигателя, что обеспечило компромиссный выбор требуемых параметров электромеханического модуля. Для создания перспективного сбалансированного манипулятора рекомендовано применять высокоскоростные синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов. The method of efficient multifactorial determination of transmission gear parameters for selection of an
electric motor of the vertical load motion system equipped with a prospective balanced manipulator was applied. The complex approach to selection of the power circuit for the balanced manipulator is based on considering three main restrictions: synchronization of electric motor and manipulator actuator rates, drive operation
with the lowest possible value of the maximum torque and providing a stand-by mode of alive electric motor at
the rated load.
The required value of the gear reduction radius should be selected from the allowable range with the method of a compromise rational value of the reduction radius that could comply with all considered conditions.
Rational parameters of the electromechanical module were selected at varying value of the motor reduction radius with due regard to the minimization criterion of the total maximum motor torque. Thus, the compromise
selection of the required parameters of the electromechanical module was provided. It is recommended to apply
high-speed synchronous electric motors with permanent magnetic field for development of prospective balanced
manipulator.Результаты работы получены при поддержке проекта № 2878 «Развитие теории и практики создания электромеханических систем тренажерных комплексов и мобильных объектов», выполняемого в рамках базовой части государственного задания № 2014/143.
The paper results are obtained with the support of the project № 2878 “Theory development and implementation of electro-technical systems of simulators complexes and mobile objects” executed in terms of basic part of the state assignment № 2014/143
System Implementation of Speed Restriction While Developing the Force Compensation Systems
No full textAbstractThe problems arising at operation of force compensating systems were considered. The necessity to apply additional speed restriction systems was proved. Two approaches to implement speed restriction systems were proposed due to application of a nonlinear negative feedback of speed and with use of the motor acceleration control. The ways of considered systems were proposed, the analysis of their operation in static and dynamic modes was made. Operation simulation of speed restriction systems was performed while operating under conditions of impact of various external efforts. Pilot studies’ results in relation to restriction systems operation were given. Advantages and disadvantages of proposed speed restriction systems were reviewed. The areas of the rational application of different systems of speed restriction were defined
Specification of conditions to minimise electric drive loads at active limitation of dynamic forces of springy machinery
No full textПятибратов Георгий Яковлевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия; [email protected]. G.Ya. Pyatibratov, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk,
Russian Federation, [email protected]Рассмотрены активные способы демпфирования колебаний и ограничения динамических нагрузок в упругих передачах механизмов, которые реализуются благодаря созданию дополнительных управляющих воздействий электропривода. Целью исследований является определение условий, позволяющих
минимизировать требуемые энергетические затраты электропривода при применении активных способов ограничения динамических нагрузок в упругих механических передачах.
Получены аналитические выражения для определения минимально возможных значений момента (тока) двигателя и ЭДС питающего его преобразователя, необходимых для заданного уменьшения динамических усилий механизмов. Определены условия минимизации момента двигателя и ЭДС преобразователя при реализации активных способов ограничения динамических усилий упругих механизмов.
Установлено, что для эффективного применения активных способов необходимо, чтобы канал ограничения динамических усилий механизмов обеспечил изменение составляющей момента от дополнительного управляющего воздействия в противофазе с усилием в упругом элементе механической передачи, что позволит минимизировать энергетические затраты электропривода.
Приведены примеры практической реализации активного способа ограничения динамических усилий упругих механизмов в реальных условиях промышленной эксплуатации. Active ways of oscillations damping and dynamic loads limiting of machinery springy gears were studied
that are implemented by additional control impacts made by the electric drive. The study is aimed to detect the conditions required to minimise the electric drive energy costs while applying active ways of dynamic loads limiting of the machinery springy gears.
We got analytic equations to calculate irreducible values of engine toque (current) and EMF of the converter supplied it that is required for determined decrease of machinery dynamic efforts. We specified the conditions
of engine torque minimisation and EMF of the converter supplied it while applying active ways of dynamic
loads limiting of the machinery springy gears.
We detected that in order to assure effective application of the active ways the channel of machinery dynamic forces limiting shall provide changing of the torque component from the additional control impact in the opposite phase with force in the mechanical gear springy element and it helps to minimize the electric drive energy costs.
We introduce the implementation examples of the active ways of machinery dynamic limiting operating in real industrial environments
Electromechanical force compensation systems of lifting-transport manipulators
No full textПятибратов Георгий Яковлевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Электропривод и автоматика»,
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.А. Платова, г. Новочеркасск; [email protected].
Сухенко Николай Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматика»,
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.А. Платова, г. Новочеркасск; [email protected].
G.Ya. Pyatibratov, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian Federation, [email protected],
N.A. Sukhenko, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian Federation, [email protected]Рассмотрены подъёмно-транспортные устройства, при работе которых требуется осуществлять перемещение и позиционирование объектов с помощью незначительных усилий рук человека, прикладываемых непосредственно к перемещаемому объекту. Проанализированы применяемые способы реализации их конструкции и технические характеристики, на основе которых сформулированы требования к электромеханической системе рассматриваемых подъёмно-транспортных манипуляторов.
С учётом недостатков существующих систем управления предложен новый подход при построении систем управления электроприводов подъёмно-транспортных манипуляторов. С помощью методов оптимального управления, основанных на вариационном исчислении, с учётом реальных ограничений
управляющего воздействия и энергетических возможностей электропривода выполнен синтез оптимального регулятора усилия в электромеханической системе с обратной связью по ускорению электродвигателя.
С использованием методов математического моделирования применительно к манипулятору МП-100 выполнены исследования, подтверждающие преимущества предлагаемой структуры системы
управления подъёмно-транспортными манипуляторами, которая позволит повысить качество функционирования манипулятора. The paper deals with hoist transport systems which require human contact with the movable object during
their operation. The manipulator structures and their specifications are analyzed. The requirements to the electromechanical
system of lifting-transport manipulators are articulated.
Given the limitations of the existing control systems, a new approach is proposed to building electric drive
control systems of lifting-transport manipulators. Using the methods of optimal control, the synthesis of optimal
force control in the electromechanical system with electric drive acceleration feedback was performed.
Using the mathematical model approach, manipulator MP-10-based studies were performed which confirmed
the advantages of the proposed structure of the lifting-transport manipulator control system; this structure
will allow improving the performance of MP-100 manipulator
Synthesis of Optimal Efforts Control in Electromechanical Systems with Elastic Mechanical Links
No full textMethods of Efficient Parameters Multifactorial Determination of Industrial Manipulators Gears and Electric Drives
No full textAbstractThe method of multifactorial determination of efficient parameters of springy gears and electric drives of load vertical traverse by the balanced manipulators is developed. The complex approach is offered in relation to the power circuit choice of the electromechanical force compensating systems taking into account minimization of mass, applicability of a nonreversible motor and work with low value of the maximum torques, active limitation of dynamic efforts in springy elements of mechanics using electric drive and other factors allowing to improve the design of electromechanical systems of special lifting devices, industrial manipulators and robots, simulator complexes and testing workbenches. The choice of the desired reduction radius value of the gear from the allowable value range is recommended to be made using two approaches: an optimum setting using minimization criterion of the total maximum motor torque and a compromise derivative of the efficient value of the reduction radius satisfying performance of all the considered conditions
Synthesis of an Object Moving Control System with Flexible Suspension under the Action of External Forces
No full textAbstractThe paper presents electromechanical systems with flexible linkage, which movement parameters shall be specified by external force impact. The approaches to the compound movement division of such systems into components are given. The requirements to the control system of object horizontal moving with flexible suspension are formulated. The block diagram of electromechanical part of object horizontal moving system to research the impact of disturbing effect on its work is presented. The feasibility of using grapho-analytical methods and inverse frequency characteristics of control system synthesis is proved. The structure of corrective device is defined and a guideline for its parameters for its selection is given. The results of control system operation simulation with the synthesized corrective device are described. The recommendations for using adaptive control of object horizontal movement systems with flexible suspension are given. The results of system operation are compared with the recommended rational parameters of the corrective device and with application of adaptive control
The impact of counter-electromotive force of the motor on vibration damping processes in electromechanical systems
No full textПятибратов Георгий Яковлевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова, г. Новочеркасск;g.pyatibratov@mail. Даньшина Анжела Александровна, аспирант, Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова, г. Новочеркасск; [email protected]. Сухенко Николай Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова, г. Новочеркасск;
[email protected]. G.Ya. Pyatibratov, Platov South-Russian State Polytechnic University, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected], A.A. Danshyna, Platov South-Russian State Polytechnic University, Novocherkassk, Russian Federation, [email protected],
N.A. Sukhenko, Platov South-Russian State Polytechnic University, Novocherkassk, Russian Federation, kolyt@ mail.ruПовышение производительности и качества работы технологических установок с быстродействующими электроприводами требует комплексного решения задач проектирования современных электромеханических систем и комплексов. Сложность исследования современных электроприводов повышается при изменении параметров объектов управления, упругости и зазоров механических передач, сил трения и других факторов, усложняющих алгоритмы управления. Для повышения качества управления
современными электромеханическими системами часто требуется более точный учет влияние противоЭДС двигателей на работу электроприводов. Выполнен анализ влияния противоЭДС двигателя на процессы в электроприводах с подчиненным
регулированием координат. Обобщены результаты исследований влияния противоЭДС двигателя на работу электроприводов, имеющих абсолютно жесткие механические передачи. Определены условия и факторы, ухудшающие качество управления электроприводами из-за влияния противоЭДС двигателя при изменении управляющих и возмущающих воздействий. Исследовано влияние противоЭДС двигателя на колебания координат электромеханических систем с упругими механическими передачами. Определены условия и параметры регуляторов тока и скорости систем подчиненного регулирования, когда влияние противоЭДС двигателей на демпфирующую способность электроприводов в электромеханических системах с упругими связями можно не учитывать. Comprehensive approach to the design of modern electromechanical systems and complexes is required to increase the efficiency and the quality of engineering units with high-speed electric drives. The complexity of studies of modern electric drives increases while changing the parameters of control objects, deflexion and clearances of mechanical transmissions, friction forces and other factors that complicate the control algorithms. To improve the quality of the control of modern electromechanical systems it is often required to perform more precise calculation of the impact of counter-electromotive forces of motors on the operation of electric drives. We analyzed the impact of the motor counter-electromotive forces on electric drives processes with subordinate coordinate control and summarized the results of studies concerning the impact of the motor counterelectromotive forces on the operation of electric drives with pure rigid mechanical transmissions. We also specified conditions and factors deteriorating the quality of electric drive control due to the impact of the motor counter-electromotive forces while changing the control and disturbance effects. We studied the impact of the motor counter-electromotive forces on the coordinate vibrations of the electromechanical systems with tough mechanical transmissions. The conditions and parameters of current and speed controllers of the subordinate control systems were specified when it is possible to neglect the impact of the motor counter-electromotive forces on the damping ability of electric drives in electromechanical systems with elastic coupling
