способ автоматического управления скоростью подачи угольных комбайнов

Формула изобретения

Способ автоматического управления скоростью подачи угольных комбайнов, включающий задание уставки тока, равного номинальному, определение эффективного тока, сравнение его с током уставки, отличающийся тем, что определяют поправку к заданной скорости подачи при отклонении эффективного тока от тока уставки по формуле

где I_э - отклонение эффективного тока от тока уставки;

I_э - текущее значение эффективного тока;

I₀ - ток двигателя резания комбайна при скорости подачи, равной 0;

V_п - заданная скорость подачи комбайна,

и выводят поправку в виде отрицательной обратной связи, суммируя с заданной скоростью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системе автоматического управления процессом выемки угля комбайнами и предназначено для автоматизации процесса выемки угля комбайнами и, в частности, для автоматического управления приводом подачи угольного комбайна.

Известен способ управления горной машиной, обеспечивающий регулирование нагрузки путем изменения скорости подачи, включающий задание уставок номинального тока и тока отсечки и непрерывное измерение мгновенного тока двигателя привода резания горного комбайна. Управление скоростью подачи осуществляется в функции величины отклонения мгновенного значения потребляемого тока от заданного тока. Данный способ может вызвать автоколебания скорости подачи, которые определяются низким быстродействием гидравлических систем подачи [Б.Я.Стариков, В.Л.Азарх, З.М.Рабинович. Асинхронный электропривод очистных комбайнов. М.: Недра, 1996].

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления [Патент РФ 2057931, МПК 7 Е 21 С 35/24, опубл. 1996], включающий задание уставок тока двигателя, равного его номинальному, и тока отсечки, определение эффективного тока двигателя и сравнение его с уставкой тока и поддержание их равенства изменением скорости подачи комбайна, принятый за прототип.

Однако указанный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем не учитывается функциональная зависимость между скоростью подачи и эффективным током двигателя привода резания комбайна, что влияет на надежность и точность системы.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы автоматического управления скоростью подачи и регулирования нагрузки электродвигателя механизма резания угольного комбайна.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления скоростью подачи угольных комбайнов, включающем задание уставки тока, равного номинальному, определение эффективного тока, сравнение его с током уставки, согласно изобретению определяют поправку к заданной скорости подачи при отклонении эффективного тока от тока уставки по формуле:

где I_э - отклонение эффективного тока от тока уставки;

I_э - текущее значение эффективного тока;

I₀ - ток двигателя резания комбайна при скорости подачи, равной 0;

V_п - заданная скорость подачи комбайна,

V_п - поправка к скорости подачи,

и вводят поправку в виде отрицательной обратной связи, суммируя с заданной скоростью.

Тем самым поддерживается значение эффективного тока двигателя резания, равного заданному.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - схема набора модели автоматизированного привода подачи угольного комбайна; на фиг.3, 4, 5, 6 - результаты математического моделирования предлагаемой системы автоматизации угольных комбайнов.

Суть способа состоит в использовании автоматического регулирования скорости подачи в функции эффективного тока двигателя резания, поддерживая его на уровне, определяющем допустимый нагрев двигателя.

Зависимость эффективного тока от скорости подачи комбайна определяется:

где I_э – эффективный ток двигателя резания, А;

I₀ - ток двигателя резания при V_п=0;

k – коэффициент, зависящий от физико-механических характеристик разрушаемого материала.

Производная тока от скорости подачи в приращениях может быть записана

Тогда

Подставляя значение k из(1) в (2), получим

где I_э=I_э-I_{уставки};

I_{уставки} - уставка тока, А;

V_п - фактическая скорость подачи.

На фиг.1 представлен порядок вычислений поправки к скорости подачи. На сумматоре 1 вычисляется разность между током уставки и фактическим значением среднеквадратичного тока. На множителе 2 полученная разность умножается на заданную скорость подачи V_{под.зад.} На сумматоре 3 вычисляется разность между среднеквадратичным током и током холостого хода двигателя. На множителе 4 сигнал с элемента 2 делится на разность значения среднеквадратичного тока и тока холостого хода двигателя резания, полученных на сумматоре 3. Частное от деления интегрируется на интеграторе 5 и умножается на коэффициент 0,5 на масштабном преобразователе 6 и сумма этих сигналов вычитается на сумматоре 7 из заданной скорости подачи. С выхода сумматора 7 сигнал скорректированной скорости V_факт поступает в систему управления скоростью подачи.

Указанные вычисления могут осуществляться программным путем, так как в настоящее время все комбайны оснащаются микропроцессорами для диагностики работы элементов комбайна.

Сигнал отрицательной обратной связи поступает на сумматор 7 в канале задания скорости подачи и снижает ее, пока эффективный ток двигателя резания комбайна не станет равным току уставки.

Для исключения статической ошибки сигнал отрицательной обратной связи (V_п) также интегрируется и складывается с пропорциональной частью обратной связи. В этом случае система автоматического регулирования скорости подачи становится астатической. Предлагаемый способ автоматического управления скоростью подачи угольного комбайна моделировался в среде "MATLAB".

Результаты моделирования приведены на фиг.3, 4, 5, 6.

На фиг.3, 4 приведены графики V_п и I_э при отключенной обратной связи по I_э. На фиг.5, 6 с включенной обратной связью. На указанных чертежах четко видно, что при включении обратной связи система автоматического управления скоростью подачи практически точно поддерживает значение эффективного тока заданному, регулируя скорость подачи комбайна.