WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Байрамов Булат Фаритович

УПРАВЛЕНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ

СИСТЕМ С ВЕТРОДВИГАТЕЛЕМ

Специальность 01.02.01 – «Теоретическая механика»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Москва – 2013

Работа выполнена на кафедре теоретической механики факультета физико-математических и естественных наук Российского университета дружбы народов (РУДН)

Научный руководитель: Заведующий кафедрой теоретической механики РУДН, доктор физикоматематических наук, профессор Мухарлямов Роберт Гарабшевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры математического анализа и теории функций РУДН Савчин Владимир Михайлович;

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой динамики процессов управления ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева Сиразетдинов Рифкат Талгатович

Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Защита диссертации состоится «5» декабря 2013 г. в 15:30 на заседании диссертационного совета Д 212.203.34 в ФГБОУ ВПО Российском университете дружбы народов (РУДН) по адресу: 115419, г. Москва, ул.

Орджоникидзе, д. 3, зал № 1.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГБОУ ВПО Российского университета дружбы народов (РУДН) по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан «25» октября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.203. кандидат физико-математических наук, доцент Попова В.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Исследование устойчивости и управления динамикой систем с ветродвигателем сводится к проблеме моделирования динамики, определения условий устойчивости функционирования и решению задач управления системой при постоянно действующих возмущениях. Ветродвигатели, в отличие от других видов двигателей, работают всегда при переменных внешних условиях, зависящих не только от нагрузки, но и от интенсивности ветрового потока. При недостаточной скорости ветра ветродвигатель не может обеспечить нормальное функционирование системы. Поэтому обычно используется комбинированное энергопитание от ветрового и неветрового двигателей.

Таким образом, при использовании механических систем с ветродвигателем возникают проблемы:

моделирования динамики систем с ветродвигателем;

управления ветродвигателем для обеспечения нормального функционирования системы;

обеспечения устойчивости динамики системы;

учёта упругости вала, передающего крутящий момент от ветродвигателя насосу, если вал имеет значительную длину;

разработки автоматической системы управления для осуществления совместной работы ветрового и неветрового двигателей при комбинированном энергопитании.

Использование систем с ветродвигателем, позволяющих снизить затраты на электрическую или тепловую энергию и уменьшить количество экологически вредных отходов горения органического топлива, является перспективным направлением. Более 20 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии затрачивается на приводы различных насосов. В данной работе исследуются задачи устойчивости и управления системой, в которой для вращения насоса дополнительно применяется ветродвигатель.

Для обеспечения функционирования гидравлической системы необходимо управление расходом жидкости, подаваемой потребителю. В гидроприводах путём изменения расхода жидкости осуществляется управление скоростью движения выходного звена гидродвигателя:

скоростью движения поршня гидроцилиндра или частотой вращения вала гидромотора. Наиболее экономичным является управление расходом жидкости за счёт изменения частоты вращения двигателя насоса.

Разработкой систем автоматического управления ветродвигателями, вопросами математического моделирования и исследования устойчивости их динамики занимались Н.Е. Жуковский, Г.Х. Сабинин, Я.И. Шефтер, В.Н. Андрианов, Де Рензо, E. Golding, К.П. Вашкевич, В.Н. Колодин, Н.В.

Красовский, В.А. Орлов, Ф.Д. Байрамов и другие.

В исследованиях по динамике и управлению ветродвигателями нагрузка, подключённая к нему, учитывалась в упрощённом виде как простое сопротивление, изменяющееся по времени или зависящее только от угловой скорости вращения вала двигателя, т.е. по сущности исследовалась устойчивость собственно ветродвигателя с его регулятором без учёта динамики нагрузки. Задачи управления, моделирования и обеспечения устойчивости функционирования ветродвигателя с учётом динамики всех звеньев системы остаются мало изученными. Решению этих актуальных задач и посвящена данная диссертационная работа.

Объектом исследования является механическая система, состоящая из роторного ветродвигателя с вертикальной осью вращения, насоса, трубопровода и устройства, потребляющего подаваемую жидкость.

Предметом исследования является разработка методов управления ветродвигателем и исследования устойчивости динамики гидросистемы с ветронасосным агрегатом.



Цель исследований:

разработка автоматических систем управления роторным ветродвигателем для обеспечения заданного расхода жидкости и методов исследования устойчивости динамики гидросистемы с ветронасосным агрегатом;

разработка автоматических систем управления расходом при комбинированном энергопитании.

В работе поставлены и решены следующие задачи исследования:

разработка методов построения уравнений и исследования устойчивости динамики гидросистем и гидроприводов с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от ветродвигателя, в том числе, с учётом упругости передаточного вала между двигателем и насосом;

разработка принципиальных схем гидросистем и гидроприводов с автоматическим регулированием расхода жидкости за счёт изменения частоты вращения вала двигателя насоса;

разработка автоматических систем управления расходом жидкости в гидросистемах и гидроприводах при комбинированном энергопитании;

разработка модернизированной системы подачи смазочноохлаждающих технологических средств (СОТС) машиностроительного предприятия с регулятором расхода жидкости;

составление уравнений и исследование устойчивости динамики гидросистем и гидроприводов с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от электродвигателя или ДВС.

Методы исследований. Включают в себя методы классической механики, подходы и методы математического моделирования динамических систем, теории автоматического управления и устойчивости движения.

Достоверность полученных результатов. Моделирование основано на фундаментальных законах и общепринятых положениях механики, гидравлики, теории автоматического управления. Достоверность результатов подтверждается корректным применением математического аппарата, экспериментальными данными и численным моделированием динамики гидросистемы.

Личный вклад автора состоит в формулировке задач;

моделировании и исследовании динамики, разработке принципиальных схем гидросистем и гидроприводов с автоматическим управлением расходом жидкости; разработке гидросистем с комбинированным энергопитанием; участии в изготовлении и экспериментальном исследовании опытных образцов роторных ветродвигателей.

Научная новизна:

разработаны методы построения уравнений и исследования устойчивости динамики гидросистем и гидроприводов с ветродвигателем, в том числе, с учётом упругости передаточного вала между двигателем и насосом. В отличие от других работ здесь учитывается динамика насоса, жидкости в трубопроводе, регулятора расхода и гидродвигателя;

разработан метод автоматического регулирования расхода жидкости в гидросистемах и гидроприводах путём управления ветродвигателем насоса, отличающийся тем, что изменение частоты вращения вала двигателя происходит по принципу обратной связи с применением регулятора расхода жидкости;

предложен метод автоматического поддержания расхода жидкости в гидросистемах и гидроприводах с комбинированным энергопитанием при совместной работе ветродвигателя с электродвигателем или ДВС;

построены уравнения и определены условия устойчивости динамики гидросистем и гидроприводов с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от электродвигателя или ДВС.

Практическая ценность работы:

разработаны системы автоматического регулирования расхода жидкости, которые позволяют управлять расходом подаваемой жидкости в гидросистемах или скоростью движения выходного звена гидроприводов;

внедрение гидросистем и гидроприводов с ветронасосным агрегатом позволяет снизить энергетические затраты и способствует сохранению экологической чистоты окружающей среды;

разработаны автоматические системы поддержания расхода жидкости при комбинированном энергопитании, позволяющие существенно снизить затраты на электроэнергию или на топливо для ДВС;

проведена модернизация системы подачи СОТС, используемой на машиностроительных предприятиях, путём включения в её состав регулятора расхода жидкости;

результаты диссертации могут быть использованы при исследовании устойчивости динамики различных механических систем с ветродвигателем, в том числе, систем, содержащих звенья с распределёнными параметрами.

Реализация результатов. Результаты исследований переданы в ОАО «КАМАЗ» для подготовки технической документации по модернизации системы циркуляции смазочно-охлаждающих технологических средств. Они также используются в учебном процессе Набережночелнинского института (филиала) Казанского (Приволжского) федерального университета.

Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на международной научно-технической и образовательной конференции (Наб. Челны, 2010), межрегиональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Камские чтения»

(Наб. Челны, 2009, 2011), XV международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2011), X международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2012), а также на научных семинарах кафедры «Теоретическая механика и сопротивление материалов» (2009Набережночелнинского института Казанского (Приволжского) федерального университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей, 4 из которых – в журналах, рекомендованных ВАК, 4 – обсуждались на международных конференциях.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 108 наименований, рисунка. Полный объём диссертации составляет страниц машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована её актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследования, а также научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главе рассмотрен вопрос выбора ветродвигателя для привода насоса и проведено математическое моделирование динамики гидросистем и гидроприводов с ветронасосным агрегатом и регулятором расхода жидкости.

В работе проведён сравнительный анализ существующих ветродвигателей различных типов. Исходя из этого анализа сделан вывод, что для привода насосов в гидросистемах наиболее подходит роторный ветродвигатель с вертикальной осью вращения, выпуклыми лопастями и направляющими (воздухозаборником) вокруг ротора. Воздухозаборник предназначен для направления воздушного потока только на вогнутую сторону лопастей, исключая действие потока на лопасти, идущие против ветра. Для регулирования поступления воздуха в ротор предусмотрены жалюзи, расположенные в направляющих. Роторный ветродвигатель по сравнению с другими ветродвигателями имеет ряд преимуществ для применения в приводах насосов: вертикальный вал удобен для агрегатирования с насосом, расположенным у основания двигателя недалеко от источника жидкости; простота конструкции, в частности, отсутствие системы ориентации на ветер; безопасность, бесшумность и возможность расположения вблизи зданий.

По отдельности рассматриваются:

гидросистема для подачи жидкости потребителю;

гидропривод с гидромотором;

гидропривод с гидроцилиндром с регулятором расхода жидкости.

При рассмотрении каждой системы составляются линеаризованные уравнения динамики отдельных её звеньев, из которых после исключения некоторых переменных выводятся уравнения динамики системы в целом.

Все уравнения записываются в безразмерной форме в относительных отклонениях от номинального режима работы системы.

Принципиальная схема гидросистемы с регулятором расхода жидкости показана на рис.1.

Рисунок 1. Схема гидросистемы с регулятором расхода жидкости:

1 – роторный ветродвигатель с воздухозаборником; 2 и 3 – соединительные муфты;

4 – передаточный вал; 5 – насос; 6 – трубопровод; 7 – потребитель;

8 – датчик расхода; 9 – задатчик; 10 – дифференциальный преобразователь давления;

11 – рычажная система привода жалюзи; 12 – источник жидкости Система работает следующим образом. Датчик расхода, представляющий собой сужающую диафрагму, измеряет расход жидкости косвенно через перепад давления. Эта разность давления преобразуется в перемещение мембраны дифференциального преобразователя. Шток мембраны через рычажную систему управляет положением жалюзи, уменьшая или увеличивая расход воздушного потока, поступающего в ротор двигателя через воздухозаборник. Таким образом, осуществляется регулирование расхода подаваемой жидкости. Расчётное значение расхода устанавливается соответствующей затяжкой пружины задатчика 10.

Для построения уравнений динамики гидросистемы в целом составляем уравнения динамики ветродвигателя 1, насоса 6, трубопровода 7, датчика расхода 9 с дифференциальным преобразователем давления 11, рычажной системы привода жалюзи 12.

Динамика ветродвигателя описывается уравнением где – угловая скорость вращения вала ветродвигателя ( с 1 ); J в – суммарный момент инерции всех тел, кинематически связанных с вращением вала ветродвигателя ( Н м с 2 ); M в – вращающий момент ветродвигателя, создаваемый воздушным потоком ( Н м ); M н – момент сопротивления, потребляемый насосом ( Н м ).

Вращающий момент M в ветродвигателя является нелинейной функцией, зависящей от угловой скорости вращения, скорости V ветра, угла поворота жалюзи воздухозаборника и определяется по формуле где – плотность воздуха ( кг м 3 ); S – площадь проекции лопасти на плоскость, перпендикулярную воздушному потоку ( м 2 ); S ж – поперечная площадь жалюзи ( м 2 ); – угол схода воздушного потока с концов лопастей ( рад ); h – расстояние от оси вращения ротора до центра давления потока на лопасть ( м ); k – коэффициент, учитывающий долю лопастей, участвующих в создании момента.

На практике момент M в может быть определён также в виде экспериментальных графиков.

Момент, потребляемый насосом, определяется формулой где n Н – частота вращения вала насоса ( с 1 ); G – расход жидкости ( кг с ); PН 0, PН – давления жидкости на входе в насос и выходе из него После линеаризации уравнение (1) примет вид:

где n, g, p Н 0, p Н, u, v – относительные отклонения частоты вращения вала ветродвигателя, расхода жидкости, давления на входе в насос, давления на выходе из насоса, угла поворота жалюзи и скорости ветра от их значений в номинальном режиме; Tв – постоянная времени ветродвигателя; k1, k 2, k 3, k 4, k u, k v – безразмерные коэффициенты усиления. Относительные отклонения u угла поворота жалюзи играют роль управления.

Формулы для постоянных времени и коэффициентов усиления приводятся в диссертации.

Безразмерные уравнения динамики насоса, трубопровода, датчика расхода жидкости с дифференциальным преобразователем давления, рычажной системы привода жалюзи соответственно имеют вид:

где s М, p П – относительные отклонения смещения штока мембраны и давления среды у потребителя; TТ – постоянная времени трубопровода; k 5, …, k10 – безразмерные коэффициенты усиления. Остальные величины те же, что и в уравнении (2).

Исключив из уравнений (2) – (6) переменные p Н, u, s М, и полагая, что p Н 0 = p П = 0, т.е. пренебрегая возмущениями давления на входе в насос и давления у потребителя, получим следующую систему уравнений динамики гидросистемы в целом:

где переменная v играет роль постоянно действующих возмущений.

Используя принцип Гамильтона-Остроградского, получены также уравнения динамики гидросистемы с учётом упругости передаточного вала 4 (см. рис.1):

y, ( y, t ) – координаты, абсолютные углы поворота поперечных сечений передаточного вала 4 соответственно; M = M в = M н ; l, J, GI, max – длина, погонный момент инерции, жёсткость на кручение, максимальный угол закручивания упругого вала 4 соответственно; a 0 ( сек 2 ), a1 ( сек ), a ( сек 1 ), a 3 ( сек ) – коэффициенты, зависящие от параметров упругого вала.

Знаком (*) отмечены значения величин в номинальном режиме работы системы. Частные производные соответствуют номинальному режиму.

Уравнения (8) представляют собой систему смешанных уравнений в частных и обыкновенных производных. Второе уравнение системы (8) – волновое уравнение – описывает упругие крутильные деформации передаточного вала.

гидроцилиндром к вышеуказанным уравнениям динамики звеньев гидросистемы добавляется уравнение динамики гидромотора или гидроцилиндра.

Следует отметить следующий результат. В работе уравнения динамики напорного трубопровода и гидромотора, исключая из них давление жидкости на входе в гидромотор, заменяются одним уравнением, описывающим динамику объединённого звена «трубопровод + гидромотор». Давление жидкости на входе в гидромотор одновременно является и давлением жидкости на выходе из напорного трубопровода, т.е.

играет роль внутренней связи между этими двумя звеньями, поэтому его можно исключить. Аналогично можно поступить и при рассмотрении гидропривода с гидроцилиндром. Уравнения динамики трубопровода и гидроцилиндра заменяются одним уравнением, описывающим динамику объединённого звена «трубопровод + гидроцилиндр».

Пренебрегая возмущениями давления на входе в насос и в сливном трубопроводе, уравнения динамики гидропривода с гидромотором и регулятором расхода жидкости получены в виде:

а уравнения динамики гидропривода с гидроцилиндром и регулятором расхода жидкости – в виде:

где n Г, mС, v Г, f – относительные отклонения частоты вращения вала гидромотора, момента внешней нагрузки на его валу, скорости поршня гидроцилиндра, внешней нагрузки на штоке поршня от их номинальных значений; TТГ, TТГЦ – постоянные времени объединённых звеньев «трубопровод + гидромотор» и «трубопровод + гидроцилиндр»; k11, …, k – безразмерные коэффициенты усиления отдельных звеньев.

Получены также уравнения динамики гидроприводов с учётом упругости передаточного вала.

Вторая глава посвящена исследованию устойчивости и численному моделированию динамики гидросистемы и гидроприводов с ветронасосным агрегатом и регулятором расхода жидкости.

Пусть v = 0, т.е. скорость ветра постоянна и равна расчётному значению. Тогда характеристическое уравнение системы (7) будет иметь корни с отрицательными вещественными частями при выполнении неравенств которые являются необходимыми и достаточными условиями асимптотической устойчивости динамики гидросистемы.

Используя метод функций Ляпунова получены также условия асимптотической устойчивости системы (8), т.е. динамики гидросистемы с учётом упругости передаточного вала при v = 0 :

Следует отметить, что для построения функции Ляпунова в виде квадратичных форм уравнение в частных производных второго порядка в системе (8) путём введения дополнительных переменных и с учётом условия интегрируемости предварительно сводится к эквивалентной системе уравнений в частных производных первого порядка по времени t и координате x.

По условиям (11) и (12) построены области устойчивости в плоскости ряда параметров. Из построенных графиков следует, что область устойчивости гидросистемы с жёстким передаточным валом значительно шире, чем для гидросистемы с упругим валом.

Составлена программа численного решения уравнений (7) динамики гидросистемы при различных законах изменения скорости ветра v(t ).

Используя эту программу, проведены численные эксперименты для уяснения реакции гидросистемы, в частности, изменения расхода жидкости на скачкообразное увеличение скорости ветра на постоянную величину и на периодическое изменение скорости ветра по синусоидальному закону с частотой, равной частоте порывов ветра в секунду. При скачкообразном увеличении скорости ветра имеет место небольшой заброс расхода жидкости (перерегулирование), а при изменении скорости ветра по гармоническому закону расход также является колебательным с незначительной амплитудой.

Пусть v = mС = f = 0, т.е. скорость ветра, внешний момент на валу гидромотора и внешняя нагрузка на штоке поршня гидроцилиндра постоянны. Аналогично неравенствам (11) условия устойчивости системы (9) получены в виде:

а условия устойчивости системы (10) – в виде:

Условия устойчивости гидроприводов с ветродвигателем получены также с учётом упругости передаточного вала.

В третьей главе разработаны автоматические системы обеспечения заданного расхода жидкости в гидросистемах с комбинированным энергопитанием от неветрового двигателя (электродвигатель или ДВС) и ветродвигателя.

На рис.2 представлена автоматическая система поддержания расчётного значения расход жидкости Q Р при совместной работе ветродвигателя с асинхронным электродвигателем переменного тока.

Рисунок 2. Схема автоматической системы обеспечения заданного расхода жидкости при совместной работе ветродвигателя с электронасосом:

1 – ветродвигатель; 2 – насос ветродвигателя; 3 – задатчик расхода;

4 – дифференциальные преобразователи давления; 5 – соединительное звено;

6 - электромеханическое преобразующее устройство; 7 – частотный преобразователь;

8 – электронасос; 9 – обратные клапаны; 10 – датчики расхода; 11 – потребитель Система состоит из двух автономных гидролиний с энергопитанием от электродвигателя и от ветродвигателя. Каждая линия имеет свой насос, регулятор расхода жидкости и может работать самостоятельно. Если скорость ветра равна расчётной скорости или выше неё, то заданный расход жидкости обеспечивает только ветродвигатель. Электродвигатель при этом отключён. Наоборот, при малой скорости ветра заданный расход жидкости полностью обеспечивает электродвигатель. Гидролиния с электродвигателем работает так. Разность давления, которую измеряет датчик расхода, преобразуется в перемещение мембраны дифференциального преобразователя. Мембрана связана штоком с электромеханическим преобразующим устройством (ЭПУ), в котором осуществляется преобразование перемещения штока мембраны в напряжение постоянного тока, пропорциональное этому перемещению.

Это напряжение управляет частотным преобразователем (ЧП). Под воздействием этого управляющего напряжения частотный преобразователь, изменяя частоту напряжения питания двигателя, регулирует частоту вращения вала двигателя, а, следовательно, расход подаваемой жидкости.

Система может работать и в режиме подпитки, когда часть Q расхода жидкости обеспечивает ветродвигатель, а недостающую часть QР Q1 даёт электродвигатель. Работу системы в этом режиме обеспечивает звено 5, соединяющее между собой мембраны преобразователей давления на линиях ветродвигателя и электродвигателя и играющее роль распределителя расхода.

В режиме подпитки система работает следующим образом. Пусть, например, ветродвигатель обеспечивает расход Q1, меньший расчётного значения Q Р. При этом мембрана преобразователя давления на линии ветродвигателя смещена на некоторое расстояние h1, соответствующее расходу Q1 (рис.3), а мембрана преобразователя давления на линии электронасоса занимает положение на расстоянии hР h1, где hР – смещение, соответствующее расходу Q Р. При таком смещении мембраны вал электродвигателя вращается с соответствующей частотой и обеспечивает подачу недостающего расхода QР Q1 жидкости.

Рисунок 3. Положение мембран преобразователей давления Разработана также аналогичная автоматическая система обеспечения заданного расхода жидкости при совместной работе ветродвигателя с ДВС.

Система автоматического регулирования расхода жидкости за счёт изменения частоты вращения вала электродвигателя насоса (рис.2) используется при модернизации системы подачи СОТС машиностроительного предприятия. Модернизация заключается в том, что к существующей системе подачи СОТС добавлен регулятор расхода жидкости.

комбинированным энергопитанием в периоды малой скорости ветра гидролиния с неветровым двигателем работает автономно, т.е. одна обеспечивает заданный расход жидкости. В связи с этим в четвёртой главе проведено математическое моделирование и исследование устойчивости динамики гидросистем с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от неветрового двигателя.

По отдельности рассматриваются:

гидросистема для подачи жидкости;

гидропривод с гидромотором;

гидропривод с гидроцилиндром с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от электродвигателя переменного тока или ДВС. Для каждой системы построена математическая модель в виде линеаризованных безразмерных уравнений динамики и получены условия устойчивости.

Например, без учёта возмущений давления на входе в насос и давления у потребителя уравнения динамики гидросистемы с электродвигателем получены в виде:

устойчивости системы (14) – в виде:

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны методы построения уравнений и исследования устойчивости динамики:

гидросистемы для подачи жидкости;

гидропривода с гидромотором;

гидропривода с гидроцилиндром с регулятором расхода жидкости и ветродвигателем, в том числе, с учётом упругости вала, передающего крутящий момент от двигателя насосу.

Получены условия и по ним построены области устойчивости в плоскости ряда параметров. Проведён сравнительный анализ условий устойчивости без и с учётом упругости передаточного вала. Область устойчивости с жёстким передаточным валом значительно шире области устойчивости с упругим валом, т.е. упругость передаточного вала ухудшает устойчивость гидросистемы (гидроприводов).

гидроприводов с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от ветродвигателя или электродвигателя, либо от ДВС.

3. Предложен метод автоматического регулирования расхода жидкости в гидросистемах и скорости выходного звена гидроприводов путём управления ветродвигателем насоса, отличающийся тем, что изменение частоты вращения вала двигателя происходит по принципу обратной связи с применением регулятора расхода жидкости.

4. Разработаны автоматические системы поддержания заданного расхода жидкости в гидросистемах с комбинированным энергопитанием при совместной работе ветродвигателя с электродвигателем или ДВС.

Каждая система в зависимости от скорости ветра может работать в трёх режимах: заданный расход жидкости полностью обеспечивает ветродвигатель или электродвигатель (ДВС) и в режиме подпитки, когда часть расхода обеспечивает ветродвигатель, а недостающую часть – электродвигатель (ДВС). Показано, что использование комбинированного энергопитания позволяет снизить энергетические затраты на 30 – 40 %.

5. Проведена модернизация системы подачи смазочноохлаждающих технологических средств, используемой на машиностроительных предприятиях, путём включения в её состав регулятора расхода жидкости. В модернизированной системе непроизводительного слива части жидкости после насоса через переливной клапан обратно в гидробак, как это происходит в существующей системе, а за счёт изменения частоты вращения вала двигателя насоса, что является более экономичным способом.

6. Получены уравнения и условия устойчивости динамики:

гидросистем для подачи жидкости;

гидроприводов с гидромотором;

гидроприводов с гидроцилиндром с регулятором расхода жидкости и энергопитанием от электродвигателя или ДВС.

7. С использованием уравнений динамики для каждой гидросистемы (гидропривода) построена структурная схема, дающая представление о свойствах каждого из звеньев и определяющая полную картину внутренних связей между этими звеньями.

8. Проведены численные эксперименты по оценке реакции гидросистемы, в частности, изменения расхода жидкости потребителю на скачкообразное увеличение скорости ветра и на периодическое изменение скорости ветра по гармоническому закону с частотой, равной частоте порывов ветра в секунду. При скачкообразном увеличении скорости ветра имеет место небольшой заброс расхода жидкости (перерегулирование), а при изменении скорости ветра по гармоническому закону расход жидкости также является колебательным с незначительной амплитудой. Причём, чем больше частота порывов ветра, тем больше частота колебаний расхода.

Основное содержание работы

отражено в следующих публикациях:

Научные статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Байрамов Ф.Д., Байрамов Б.Ф., Мардамшин И.Г. Математическое моделирование и устойчивость гидравлической системы с ветронасосным агрегатом // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, №4, Казань, 2009.

С.42-47.

2. Байрамов Б.Ф. Система автоматизированного регулирования скорости выходного звена гидропривода и исследование её динамики // Научнотехнический вестник Поволжья, Казань, 2012. – №1. – С.80-84.

3. Байрамов Ф.Д., Байрамов Б.Ф., Фардеев А.Р. Автоматизация и исследование динамики процесса регулирования скорости выходного звена гидропривода с ветронасосным агрегатом // Вестник Ижевского государственного технического университета, Ижевск, 2012. – №1. – С.37-40.

4. Байрамов Ф.Д., Байрамов Б.Ф., Фардеев А.Р. Автоматические системы комбинированным энергопитанием // Научно-технический вестник Поволжья, Казань, 2013. – №1. – С.104-108.

В других журналах и материалах научных конференций:

5. Байрамов Ф.Д., Байрамов Б.Ф., Мардамшин И.Г. Исследование динамики гидравлических систем с ветронасосным агрегатом // Проектирование и исследование технических систем. Межвузовский научный сборник. Наб. Челны: ИНЭКА, №12, 2008. С.106-112.

6. Байрамов Б.Ф. Исследование функционирования гидравлических систем с управляемым двигателем насоса // Образование и наука – производству. Сборник трудов международной научно-технической и образовательной конференции, часть I книга 3. Наб. Челны, 2010.

С.14-17.

7. Байрамов Б.Ф. Динамика и устойчивость гидропривода с автоматизированной системой регулирования скорости выходного звена гидродвигателя // Современные технологии в машиностроении.

Сборник статей международной научно-практической конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2011. С.183-186.

8. Байрамов Б.Ф. Гидросистема с автоматическим регулятором расхода потребляемой жидкости и исследование её динамики // Проектирование и исследование технических систем. Межвузовский научный сборник. Наб. Челны: ИНЭКА, №4, 2011. С.33-36.

9. Байрамов Ф.Д., Байрамов Б.Ф. Гидропривод с автоматическим регулятором скорости выходного звена гидропривода и исследование его динамики // Проектирование и исследование технических систем.

Межвузовский научный сборник. Наб. Челны: ИНЭКА, №4, 2011.

С.37-41.

10. Байрамов Б.Ф. Автоматизированная система управления гидроприводом с ветронасосным агрегатом // Проектирование и исследование технических систем. Межвузовский научный сборник.

Наб. Челны: ИНЭКА, №4, 2011. С.78-81.

11. Байрамов Б.Ф. Гидропривод с автоматически регулируемым ветронасосным агрегатом и исследование его динамики // Материалы и технологии XXI века. Сборник статей X международной научнотехнической конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2012.

С.106-109.

12. Байрамов Б.Ф. Система подачи смазочно-охлаждающих технологических средств машиностроительного предприятия с автоматизированным регулированием расхода жидкости // Социальноэкономические и технические системы. http://sets.ru/base/62nomer /bajramov/1.pdf. 2012. – №2. – 5с.

АННОТАЦИЯ

Управление и устойчивость систем с ветродвигателем В рассматриваемой работе разработан метод управления ветродвигателем для обеспечения заданного расхода жидкости в гидросистеме по принципу обратной связи.

Проведено математическое моделирование динамики и исследована устойчивость гидросистем (гидроприводов) с ветродвигателем, в том числе с учётом упругости передаточного вала между двигателем и насосом. Разработана автоматическая система управления расходом жидкости в гидросистемах при комбинированном энергопитании от ветродвигателя и электродвигателя или ДВС. Получены уравнения динамики и условия устойчивости гидросистем (гидроприводов) с электродвигателем или ДВС.

ABSTRACT

The managing and stability of systems with the wind engine In the analyzed work the method of managing of the wind engine supplying the given liquid in the hidrosystem according to the principal of feedback is worked out. The mathematic of dynamics is given and the stability of hydrosystems (hydraulic drives) with the wind engine is researched, taking into consideration the elasticity of the transmission shaft power between the engine and the pump as well. The system of managing of liquid in hydrosystems by combined energy supply from the wind engine and the electric engine or the ICE is worked out. Dynamics and stability conditions of hydrosystems (hydraulic drives) with the electric engine or the ICE are got.





Похожие работы:

«ПАНИН АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ ПРИБЛИЖЁННЫХ РЕШЕНИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЗАДАЧАХ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ВОЛНОВОДОВ Специальность 01.01.03 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва — 2009 Работа выполнена на кафедре математики физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор А. Н. Боголюбов Официальные оппоненты : доктор...»

«Дмитриев Валерий Федорович РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА УСТРОЙСТВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛОВ Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург – 2004 Работа выполнена в акционерном обществе открытого типа научноисследовательский институт “Системотехники” Научный консультант -...»

«Пшеничкина Татьяна Викторовна ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВА КОБАЛЬТ-МОЛИБДЕН ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ И ЕГО СВОЙСТВА 02.00.01 – неорганическая химия 02.00.05 – электрохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических процессов и кафедре общей и неорганической химии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева. Научный руководитель : кандидат химических наук,...»

«Бахтий Николай Сергеевич Некоторые аспекты моделирования многофазной многокомпонентной фильтрации и тестирования вычислительных алгоритмов, индуцированные программным комплексом Техсхема 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень – 2012 Работа выполнена на кафедре алгебры и математической логики Института математики, естественных наук и информационных...»

«Батыков Иван Владимирович РАНГОВЫЕ РЕШЕТКИ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ СОЦИАЛЬНЫХ НОРМ В МАЛЫХ ГРУППАХ Специальность 22.00.01 – Теория, методология и история социологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Центре методологии социологических исследований Учреждения Российской академии наук Института социологии РАН Научный руководитель : доктор социологических наук, профессор Татарова Галина (Гульсина)...»

«Шершнев Сергей Федорович РОБАСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ВОЗМУЩЕНИЙ И ЗАПАЗДЫВАНИЯ 05.13.01 – системный анализ, управление и обработка информации АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2009          Работа выполнена на кафедре кибернетики Московского Государственного института электроники и математики (МИЭМ) Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Афанасьев В.Н. Официальные оппоненты : доктор...»

«Гуз Иван Сергеевич Комбинаторные оценки полного скользящего контроля и методы обучения монотонных...»

«Лотникова Диана Юрьевна РАЗРАБОТКА БИОРЕЗОНАНСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ КУРИНЫХ ЯИЦ, ОБОГАЩЕННЫХ КОМПЛЕКСОМ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ставрополь – 2013 1 Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказский научно-исследовательский институт животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук...»

«МОРУНОВ ВИТАЛИЙ ВИКТОРОВИЧ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ХОЗЯЙСТВУЮЩИХ СУБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ ТРАНСФОРМАЦИИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Специальность: 08.00.01 - Экономическая теория АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Казань - 2012 2 Работа выполнена на кафедре Микроэкономики Института экономики и финансов ФГАОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Научный руководитель : доктор...»

«Киланова Наталья Владимировна Численное моделирование распространения пассивной примеси в атмосфере с использованием данных натурных наблюдений 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Новосибирск – 2006 Работа выполнена в Институте вычислительных технологий СО РАН Научный руководитель : доктор физико-математических наук, доцент Климова Екатерина...»

«Петухов Михаил Алексеевич ИСЛЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХЛОРИРОВАНИЯ ТАНТАЛИТОКОЛУМБИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА И СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТАНТАЛИТО-КОЛУМБИТОВОГО И ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТОВ. Специальность 05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 г. Работа выполнена в опытном цехе ОАО Соликамский магниевый завод и в Федеральном государственном образовательном...»

«ГЛУХОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ СНИЖЕНИЕ ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ 2Ч 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛЕ С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ Специальность 05.04.02 – тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2009 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук профессор Лиханов Виталий Анатольевич Официальные оппоненты...»

«Лукин Дмитрий Вадимович Аналитическое моделирование передачи данных в высокоскоростных городских беспроводных сетях Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Институте проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН Научный руководитель : доктор технических наук, доцент Ляхов Андрей Игоревич Официальные оппоненты : доктор технических...»

«ДЭН ЦЗЕ (КНР) ПОЗИЦИОННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РУССКОЙ ФОНЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ЗЕРКАЛЕ КИТАЙСКОГО ЯЗЫКА Специальность 10.02.01 – русский язык Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Москва – 2012 Работа выполнена на кафедре русского языка филологического факультета ФГОУ ВПО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова доктор филологических наук, профессор Научный руководитель : кафедры дидактической лингвистики и теории...»

«ХАЛИУЛЛИН РИНАТ СУНГАТУЛЛОВИЧ ОСОБЕННОСТИ НАСОСНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА ГИМНАСТОВ В СОРЕВНОВАТЕЛЬНОМ ПЕРИОДЕ И ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАГРУЗОК 03.03.01 – физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2012 1 Работа выполнена на кафедре медико-биологических основ физической культуры Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины ФГАОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Научный...»

«Со Лин Аунг ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ЗАМКНУТЫМИ ШАГОВЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ С ВНУТРИШАГОВОЙ ДИСКРЕТНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ Специальность: 05.13.05 “Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления” Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 г. Работа выполнена на кафедре Систем автоматического управления и контроля Московского государственного института электронной...»

«КРЕТУШЕВА Ирина Васильевна ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВ В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ РАЗРЯДЕ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ Специальность: 05.27.06 - Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2013 2 Работа выполнена на кафедре Физико-химия и технологии микросистемной техники федерального государственного бюджетного образовательного учреждения...»

«Галкина Надежда Игоревна ИНСТИТУТ ТЮРЕМНОГО ПОПЕЧИТЕЛЬСТВА В РОССИЙСКОЙ ИМПЕРИИ И ЕГО ОСОБЕННОСТИ НА КУБАНИ Специальность: 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук КРАСНОДАР 2009 2 Работа выполнена в Кубанском государственном аграрном университете Научный руководитель – заслуженный деятель науки РФ, доктор юридических наук, профессор Рассказов Леонид...»

«Тишанин Даниил Евгеньевич Конституционная ответственность высшего должностного лица субъекта Российской Федерации: проблемы теории и практики Специальность: 12.00.02 – конституционное право; муниципальное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Челябинск - 2012 Работа выполнена на кафедре конституционного права и муниципального права ФГБОУ ВПО Челябинский государственный университет доктор юридических наук, профессор, Научный...»

«ГАЛИАСКАРОВА ГУЗЕЛИЯ РАФКАТОВНА ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПЛАВУЧЕСТИ ВДОЛЬ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 01.02.05. Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Уфа -2002 Работа выполнена на кафедре прикладной математики и механики Стерлитамакского государственного педагогического института. Научный руководитель : член-корр. АН РБ, доктор физикоматематических наук, профессор В.Ш....»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.