Многокоординатный прецизионный позиционер на базе сервоприводов

Общая информация об изделии. Разработка системы управления двигателями. Расчет и настройка регуляторов токового, скоростного, позиционного контуров. Разработка программного обеспечения для осуществления многокоординатного движения. Проверка максимально достижимых динамических характеристик.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1. Кинематическое описание системы и его технологического процесса ………. 15
1.1 Описание разрабатываемого изделия …………………………………………………. 15
1.2 Описание технологический процесс изделия ……………………………………… 18
1.2.1 Режимы работы изделия ……………………………………………………………… 19
2. Разработка системы многокоординатного электропривода ………………………. 25
2.1. Выбор сервоусилителей …………………………………………………………………… 25
2.2. Выбор контроллера движения ………………………………………………………….. 29
2.3. Выбор датчиков положения ……………………………………………………………… 31
2.4. Выбор моторного дросселя ………………………………………………………………. 32
2.5 Выбор автоматических выключателей ……………………………………………….. 33
2.6 Выбор блока питания ……………………………………………………………………….. 34
2.7 Выбор твердотельных реле ……………………………………………………………….. 36
2.8 Выбор тормозного резистора …………………………………………………………….. 37
2.9. Разработка электрической схемы общей……………………………………………. 39
3 Математическое моделирование линейного двигателя и настройка
регуляторов сервосистемы ………………………………………………………………………… 43
3.1 Математическая модель линейного синхронного двигателя ………………… 43
3.2 Обзор утилиты для работы с сервоусилителями …………………………………. 49
3.3 Процесс настройки регуляторов сервоусилителей ………………………………. 56
4 Разработка программного обеспечения для осуществления
многокоординатного движения ………………………………………………………………….. 62
5 Разработка методики проведения испытаний. Результаты экспериментов ….. 73
5.1 Общие положения, условия и порядок проведения испытаний ……………. 74
5.2 Методы проведения испытаний…………………………………………………………. 75
5.3 Порядок проведения испытаний оборудования и их результаты ………….. 81
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 93
6.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………… 93
6.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………….. 95
6.3 FAST-анализ ……………………………………………………………………………………. 98
6.4 Диаграмма Исикава ………………………………………………………………………… 104
6.5 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………. 104
6.6 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………………… 109
6.7 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ………………………………………………………………………………………. 110
6.8 Инициация проекта ………………………………………………………………………… 111
6.9 Планирование управления научно-техническим проектом ………………… 113
6.9.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………….. 113
6.9.2 Контрольные события проекта ………………………………………………….. 114
6.9.3 План проекта ……………………………………………………………………………. 115
6.9.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………….. 116
6.10 Материальные расходы …………………………………………………………………. 117
6.10.1 Амортизация ………………………………………………………………………….. 118
6.10.2 Основная заработная плата ……………………………………………………… 119
6.10.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………… 120
6.10.4 Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………………. 121
6.10.5 Накладные расходы ………………………………………………………………… 122
6.10.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
……………………………………………………………………………………………………….. 122
6.10.7 Матрица ответственности ……………………………………………………….. 123
6.11 Определение ресурсоэффективности проекта …………………………………. 124
7 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 129
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 129
7.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 134
7.3 Описание технологического процесса и рабочего места ……………………. 135
7.4 Анализ опасных производственных факторов и образование мероприятий
по их устранению ………………………………………………………………………………… 135
7.4.1 Шум и вибрации ………………………………………………………………………. 137
7.4.2 Микроклимат …………………………………………………………………………… 140
7.4.3 Освещение ……………………………………………………………………………….. 141
7.5 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 143
7.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 145
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 149
Список использованной литературы …………………………………………………………. 151
Приложение I ………………………………………………………………………………………….. 155

В данной работе была разработано и исследовано изделие
динамического узла цели. Была разработана система управления линейными
синхронными электродвигателями с постоянными магнитами, выбран
сервоусилитель, сервоконтроллер (контроллер движения) и вспомогательная
аппаратура, разработана схема управления синхронным двигателем в
программной среде MatLAB Simulink.
Произведен обзор основных параметров и настроек в сервоусилителе,
необходимых для базовой и оптимальной настройки приводов для запуска
оборудования, а также получения с помощью них осциллограмм.
Было проверено программное обеспечение для осуществления
синхронного многокоординатного движения электроприводов.
Создана программа методик проведения испытаний для проверки
соответствия разработанного изделия основным требованиям технического
задания, в последствии по которой производились испытания.
Поскольку целью работы была разработка и проверка максимально
достижимых динамических характеристик, было произведено реальное
моделирование по току, скорости и позиции машины. По результатам
испытаний п. 5.3 был сформирован список рекомендаций, которые необходимо
применить для достижения соответствия требований технического задания,
такие как изменение конструкции вертикальной мачты с целью снижения ее
массогабаритных характеристик с изменением типа привода с линейного на
вращательные, а также устанавливая на горизонтальную ось дополнительно 2
линейных двигателя на одной картинной плоскости, а также изменение
технического задания для увеличения максимально разрешенной потребляемой
мощности ДУЦ, при невозможности исправления данного пункта технического
задания по конструктивным соображениям, то необходимо снижать требуемые
параметры скорости и ускорения до приемлемых.
В экономической части выпускной квалификационной работы
исследованы вопросы планирования, определение ресурсной
(ресурсосберегающей), бюджетной, финансовой, социальной и экономической
эффективности научно-технического исследования, расчет материальный
затрат, расчет показателя конкурентно способности, расчет бюджета для
научно-технического исследования.
В разделе безопасности и экологичности проекта, рассмотрены вопросы:
промышленной безопасности, техники безопасности, анализ опасных и
вредных производственных факторов, пожарная и электробезопасности,
рассмотрены мероприятия по охране окружающей среды.