Энергоэффективный резонансный режим электромеханических систем органов резания горных машин на базе современных структур управления

摘要

Представлена математическая модель частотно-регулируемого электропривода, адаптированная для исследования энергоэффективных резонансных режимов электромеханической системы органов резания горных машин. Энергоэффективность достигается за счет рационального закона движения органа резания с динамическим процессом резания, имеющим возвратно-вращательную траекторию координаты скорости в области контакта режущего инструмента с горным массивом. Такой процесс можно обеспечить за счет резонансного режима в электромеханической системе. Целесообразно использовать внешнее возмущающее воздействие. При совпадении частоты колебания внешнего возмущающего воздействия с частотой собственных колебаний электромеханической системы достигается резонансный режим функционирования. Система управления должна обеспечивать настройку на резонансную частоту и ограничивать амплитуду вынужденных колебаний тока и скорости электродвигателя. В качестве регулятора управляемого резонансного режима функционирования предложен ПИД-регулятор. Аналитические исследования посредством математической модели позволили получить зависимости частоты собственных колебаний электромеханической системы и коэффициента динамичности тока электродвигателя (амплитуды колебаний тока) от параметров регулятора. Анализ аналитических зависимостей показал, что настройка на резонансную частоту достигается за счет дифференциальной части ПИД-регулятора. Ограничение амплитуды вынужденных колебаний тока возможно пропорциональной или интегральной частями регулятора.