АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 11
1.1 Понятие и сущность электромеханических систем 11
1.2 Основные положения математического моделирования
электромеханических преобразователей энергии 18
1.3 Математическое описание и представление элементов
электромеханической системы 23
2 РАСЧЕТ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛИННОГО УПРУГОГО КАНАТА ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
ГРУЗОПОЪДЕМНОГО ЛИФТА 29
2.1 Учет распределенности массы длинного упругого каната 29
2.2 Структурная схема тяжелого упругого каната с учетом его
распределенной массы 31
2.3 Переходные процессы в упругих тяжелых канатах 33
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ , УВЕЛИЧИВАЮЩЕЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (ГРУЗОВОЙ ЛИФТ) 38
3.1 Математическая модель грузоподъемной электромеханической
системы без учета массы тяжелого упругого каната 38
3.2 Модель грузоподъемной электромеханической системы с учетом
массы тяжелого упругого каната 40
3.3 Влияние длины каната на динамические свойства системы 41
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 52
4.1 Бюджет научно-технического исследования 52
4.2 Организация и планирование работ 56
4.3 Анализ экономической эффективности исследования 59
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 62
5.1 Анализ вредных и опасных факторов 62
5.2 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 65
5.3 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. КОМПАКТ-ДИСК
Современные технические системы представляют собой динамические системы, в которых их характеристики подвержены изменениям в связи с временем и местом. В связи с этим возникает затруднение в расчете необходимых управляющих сигналов. Помимо этого динамические сигналы могут иметь большое количество входов и выходов, что затрудняет осуществлять точное измерение характеристик, получать полную информацию об их функционирование и приобрести полный объем знаний о таких системах.
Одним из направлений автоматизации производственных процессов в промышленности является применение грузоподъемных электромеханических систем (далее - ЭМС), использующих длинные канаты. К таким системам относятся, например, шахтные подъемники, лифтовые подъемники, подъемные краны, подвесные канатные дороги, буксирные тросовые механизмы, антенные установки и другие устройства. Указанные системы состоят из самой подъемной машины с электроприводом, каната, наматываемого на барабан, и груза на конце каната [6].
В настоящее время возможности вычислительной техники совместно с методом математического моделирования, как метода научного познания, позволяют осуществлять исследования, разработку, проектирование и определять требования по эксплуатации и управлению любой технической системы. Для поддержки метода математического моделирования специалистами были разработаны системы компьютерной математики такие как, Maple, Mathematica, MathCAD, MATLAB, VisSim и др.
Цель выпускной квалификационной работы - моделирование динамики управляемой электромеханической системы с учетом массы длинного упругого каната.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические основы моделирования электромеханических систем.
Лист
2. Сделать расчет математической модели длинного упругого каната для увеличения грузоподъемности грузоподъемного лифта.
3. Разработать модель, увеличивающую грузоподъемность
электромеханической модели - грузового лифта.
4. Охарактеризовать экономическую целесообразность проведения работ.
5. Определить меры безопасности жизнедеятельности при проведении работ.
Объект исследования - грузоподъемная электромеханическая система.
Предмет исследования - математическое моделирование электромеханических систем.
Результаты, полученные в процессе исследования, могут быть использованы в отраслях промышленности, где необходимо применение грузоподъемных систем, использующих длинные канаты. Получена передаточная матрица двухмерного линейного звена, описывающего канат с учетом его массы. Проведен анализ переходных процессов в упругих канатах. Для подтверждения результатов анализа выполнено компьютерное моделирование ЭМС.
Таким образом, в результате выполненной работы проведен анализ динамических свойств грузоподъемных электромеханических систем с учетом массы длинных упругих канатов и без ее учета. Для этого получена модель длинного упругого каната, которая описывается уравнениями в матричной форме.
Установлено, что канат может быть представлен двумерным линейным звеном, входами которого являются удлинения концов каната, а выходами - приращения сил натяжения на этих концах. Также построены структурные схемы ЭМС для случаев невесомого и длинного упругих канатов. Оценка влияния учета массы каната основана на анализе переходных процессов в грузоподъемной системе. В результате анализа сделан вывод, что система с тяжелым (длинным) канатом обладает меньшим быстродействием по сравнению с системой, где канат той же длины считается невесомым. Можно заметить также, что быстродействие системы с тяжелым канатом уменьшается с увеличением его длины. При этом колебания в системе при учете массы каната имеют более низкую частоту.
Результаты компьютерного моделирования ЭМС с учетом массы длинного упругого каната явились экспериментальным подтверждением аналитического обзора.
В данной работе были рассмотрены организационно-экономические вопросы, направленные на выяснение бюджета и срока проведения работ, а также вопросы безопасности жизнедеятельности. Результаты данной работы отвечают поставленным цели и задачам.
