Литература

1. A. Odabasioglu, M. Celik, and L.T.Pillegi, Practical consideration for passive reduction of RLC circuits. Proc. IEEE/ACM Int. Conf. on Computer-Aided Design, pp. 214--219, Nov. 1999.

2. L.T. Pillage and R.A. Rohrer, Asymptotic waveform evaluation for timing analysis. IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 9, pp. 352--366, Apr. 1990.

3. P. Feldman and R.W. Freund, Efficient linear circuit analysis by Pade approximation via the Lanczos process. IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 14, pp. 639--649, May 1995.

4. A. Odabasioglu, M. Celik, and L.T. Pillegi, PRIMA: Passive reduced-order interconnect macromodeling algorithm. IEEE Trans. Computer-Aided Design, Vol. 17, no. 8, pp. 645--654, Aug. 1998.

5. D.L. Boley, Krylov space methods on state-space control models, Circuits Systems Signal Processing, Vol. 13, no. 6, pp. 733--758, 1994.

Липецкий государственный технический университет

УДК 621.313

Т. А. Бурковская, Г. А. Чичиль

АВТОМАТИЗАЦИЯ ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ И ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

В рамках интегрированных систем автоматизированного проектирования электрических машин, в том числе и учебно-исследовательских, необходимо применять средства автоматизации конструкторских работ и документирования проектных решений. При этом конструкторская документация должна удовлетворять по составу и качеству требованиям системы государственных стандартов.

Изображения конструкторских документов можно разделить на оригинальные и типовые. Оригинальные изображения строятся на основании общих правил выполнения чертежей и представляют собой изображения оригинальных частей проектируемой электрической машины. Оригинальные чертежи необходимо создавать каждый раз. Они могут включать и типовые изображения, количество которых в некоторых электромашиностроительных чертежах составляет 60 - 80 %. В связи с этим, характерной составной частью программного обеспечения подсистемы конструкторского проектирования являются библиотеки типовых изображений и типовых элементов чертежей.

Для типовых изображений характерна унификация формы элементов и их взаимного расположения. Типовые изображения в зависимости от возможных изменений формы и состава образующих их элементов можно разбить на три группы: группа графических констант, то есть элементов, конфигурация и масштаб представления которых остаются неизменными для всех чертежей (например, условные обозначения); группа масштабируемых констант, состоящих из изображений, конфигурация и взаимная пропорциональность размеров элементов которых остается постоянной, а масштаб их представления приводится к масштабу конкретного чертежа; группа параметрических моделей, конфигурация которых изменяется при заданных вариациях позиционных, метрических и структурных параметров (типовые изображения с переменными размерами элементов и типовые изображения с переменным составом элементов).

Для автоматизации вышеперечисленных задач конструирования и документирования в настоящее время широко используется инструментальная промышленная система КОМПАС-ГРАФИК.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.314: 62-83

В. А. Трубецкой, Л. В. Никифорова, Ж. А. Ген, Н. И. Щеблыкина

ВАРИАНТ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РОТОРНОЙ ЦЕПИ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Математическая модель роторной цепи асинхронной машины является инструментом синтеза контуров регулирования электромагнитного момента и частоты вращения в частотно-токовом электроприводе. От выбора варианта математической модели зависит как ход процесса проектирования, так и конечные его результаты.

При построении электроприводов с косвенной ориентацией по току возникает необходимость в использовании математических моделей, содержащих в явном виде связь между номерными координатами вектора тока статора и электромагнитным моментом, что упрощает синтез.

Рассмотрен вариант математической модели в системе координат (0, 1, 2), вращающейся со скоростью вектора тока статора. При построении модели введен оператор, характеризующий угол между вектором положения ротора и током статора. Роторная цепь асинхронной машины представляет собой систему с параметрической обратной связью. Вход по модулю вектора тока статора является аддитивным, а по скольжению  параметрическим. Рассмотрение роторной цепи как системы с параметрической связью позволяет расширить возможности совершенствования динамических характеристик привода с помощью методов нелинейной коррекции.

С целью упрощения модели произведена линеаризация уравнений асинхронной машины. Приведены варианты упрощенной модели. Рассмотрены режимы управления с поддержанием постоянства скольжения, потокосцепления ротора и угла между током статора и потокосцеплением ротора.

При постоянстве скольжения структура роторной цепи преобразуется в обычное колебательное звено. Задавая различные величины скольжения можно менять как эквивалентную постоянную времени звена, так и коэффициенты демпфирования и передачи. с целью анализа разработанных моделей произведено моделирование уравнений асинхронной машины в системе MATLAB. Приведены структуры моделей и переходные характеристики по электромагнитному моменту при скачке задания по модулю вектора тока.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621. 313. 333

А.Н. Анненков, В.В. Орлов

Математическое моделирование асинхроного исполнительного двигателя с перфорированным ротором

Сложность математической модели двигателя с перфорированным полым ротором обусловлена растеканием вихревых токов в материале его гильзы [1]. При анализе распределения плотности тока в полом роторе с аксиальной длиной L' все электрические постоянные и геометрические размеры, входящие в расчет, являются известными величинами. Произвольно заданными постоянными являются первичные токи и частота вращения ротора.

С целью упрощения анализа кроме общепринятых введены следующие допущения: магнитные проницаемости всех ферромагнитных сред бесконечно велики; гильза имеет чисто активную электрическую проводимость _Э; влиянием перфорации в гильзе ротора на распределение плотности тока в его материале на первом этапе расчёта пренебрегается.

На основе подхода, изложенного в [2], получено аналитическое решение для распределения плотности вихревых токов в полом роторе и определено рациональное соотношение между длиной вылета ротора b_л = (L'- L)/2 за пределы активной длины пакета L и длиной окон, выполненных в пределах активной длины пакета в торцевых частях гильзы ротора L_o.

Установлено, что закон распределения плотности вихревых токов на участке, соответствующем шагу дискретности модели, определяется функционалом, зависящим от конструктивных параметров машины, физических характеристик материала ротора, а также значениями напряженности магнитного поля от первичных токов и частотой вихревых токов в роторе. Одной из задач, имеющих важное практическое значение, является определение длины окон в материале гильзы перфорированного полого ротора, выполненных с обоих его торцов, а также координат этих окон относительно пакета статора. Другой важной задачей является поиск рационального соотношения между длиной вылета гильзы ротора и длиной окон в его торцевых частях.

Исходя из того, что в инженерной практике необходимо применять простые соотношения, связывающие конструктивные размеры электрической машины, а также необходимо стремиться к тому, чтобы физический смысл используемых выражений был предельно ясен, введён ряд дополнительных допущений и определена длина части активной области, где преобладают составляющие тока вдоль поперечной (тангенциальной) оси.

Именно в этой части поверхности гильзы ротора асинхронного исполнительного двигателя предлагается выполнить окна длиной L_o.

Таким образом, если шаг дискретности по оси Х в модели стремится к нулю (Δ х → 0) и вылет ротора за пределы расчетной длины статора достаточно мал ( → ξ), то выполняются следующие предельные соотношения

→ 0 => → 1, → 0;

( 1)

→ ξ => → 0 => → 1.

где ; ; ;

 - толщина гильзы ротора;

;

- коэффициент Картера при односторонней зубчатости;

- суммарный конструктивный зазор;

- магнитная постоянная;

- линейная скорость ротора.

Участки поверхности полого ротора в пределах активной длины, расположенные со стороны торцов его гильзы выполняют функции лобовых частей. Аксиальный размер такой лобовой части с каждого торца в системе принятых допущений определяется выражением

L_o = .

В системе принятых допущений оказывается, что длина окна равна длине вылета ротора за пределы расчетной длины статора. Окна в роторе выполняются с обоих торцов в аксиальном направлении от края пакета статора в пределах его активной длины на величину . Число окон Z ₀ целесообразно выбирать достаточно близким к числу зубцов статора, Z ₀ < Z ₁. Ширина окна b ₀ зависит в основном от технологических факторов и принимается порядка (0,3÷0,6) мм.

Литература

1. Вевюрко И.А. К расчету характеристик двухфазной индукционной машины с полым ротором // ВЭП.- 1957. № 6.- С. 34-39.

2. Анненков А.Н. К учету распределения плотности токов в токопрово-дящей оболочке ротора индукционной машины./ А.Н. Анненков, О.Д. Буйлин, А.И. Шиянов // Проблемы информатизации и управления: Межвуз. сб. науч. тр.- Воронеж: Изд.- во ВГТУ, 1996. С. 121-128.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

А.М. Литвиненко, Д.В. Груздова

ИСПОЛНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА С ОРБИТАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

НА БАЗЕ ДИСКОВЫХ ЯКОРЕЙ

Целью работы является разработка исполнительной системы управления электроприводом промышленного робота с орбитальными электромеханическими системами на базе дисковых якорей.

Одной из важных кинематических схем, применяемых в робототехнике, особенно в сборочном процессе, является схема СКАРА. Кроме этого, известно, что применение внешних магнитных систем (в случае круговых траекторий роторов - орбитальные электромеханические системы) ведет к уменьшению массогабаритных показателей приводов. Однако, до настоящего времени, разработки в области орбитальных электромеханических систем роботов СКАРА, не были известны. Данная работа посвящена распространению концепции орбитальных электромеханических систем на робототехнические системы типа СКАРА.

Робот включает в себя основание, на котором неподвижно укреплена колонна, представляющая собой внешнее замыкающее ярмо магнитной системы, по колонне двигается каретка с блоком приводов, к ней шарнирно прикреплено подвижное звено. К этому звену, в свою очередь, шарнирно прикреплено еще одно звено, включающее блок ротации кисти и схват.

Для данной структурной схемы приводов спроектирована система управления позиционного типа, рассчитаны основные динамические показатели. Данная система может быть применена в робототехническом комплексе.

Основными техническими преимуществами вышеизложенной системы являются вхождение внешней магнитной системы в механическую конструкцию робота как основание опорной колонны с направляющим механизмом, а также то, что объемные показатели робота практически не изменяются по сравнению с прототипом, а масса подвижной руки с приводом существенно уменьшается за счет переноса магнитных систем на основание.