Preview

Advanced Engineering Research

Расширенный поиск

Метод оценки текущей и дополнительной нагрузки на систему электрических приводов механизмов параллельной кинематической структуры

https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-3-268-274

Полный текст:

Аннотация

Введение. В статье рассматривается проблема нагрузки на систему электрических приводов в параллельной кинематической структуре. Описана задача разработки отказоустойчивой системы, позволяющей выполнять заданный технологический процесс при отказе одного или нескольких приводов. Цель работы — создание метода оценки текущей и дополнительной нагрузки на каждый привод механизма параллельной кинематической структуры. Решение позволяет корректировать режим эксплуатации при выполнении заданного технологического процесса без ущерба для исправных приводов.

Материалы и методы. Ранее разработан метод диагностирования, который базируется на расчете и анализе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие значений коэффициентов вейвлет-преобразования сигналов тока электродвигателя с учетом характерных масштабов. Это дает возможность определить текущее техническое состояние электродвигателя и найти неисправности. Логическое продолжение данного подхода — предлагаемый метод оценки текущей и дополнительной нагрузки. Он позволяет на основе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие вейвлет-коэффициентов токового сигнала, найти текущую нагрузку на привод. Для расчета дополнительной нагрузки учитываются количество и местоположение неисправных приводов.

Результаты исследования. Для каждого масштаба вейвлет-коэффициентов определены относительные коэффициенты и текущая нагрузка на каждый привод. Проверена возможность перераспределения нагрузки на два соседних домкрата, исследовано поведение системы в этом случае. Нагрузка, перемещаемая неисправным домкратом, перераспределяется на два соседних домкрата в равных долях — по 14,76 %. Общая нагрузка на приводы — 44,28 %, что безопасно для сервопривода. Нагрузка на привод четвертого домкрата не меняется (29,52 %). Приводы имеют достаточный запас надежности. Установлено, что все три режима эксплуатации допустимы для исследуемого сервопривода, не ведут к динамическим перегрузкам и преждевременному отказу.

Обсуждение и заключения. Экспериментальные исследования метода оценки текущей и дополнительной нагрузки показали его адекватность и высокую эффективность. Установлено, что при отключении приводов одной из стоек механизма система выполнила перераспределение нагрузки на приводы. Таким образом удалось избежать их динамических перегрузок и преждевременного отказа. Значит, решение способно обеспечить надежное функционирование комплекса на время ремонтных работ.

Об авторе

Т. Н. Круглова
ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова»
Россия

Круглова Татьяна Николаевна, доцент кафедры «Мехатроника и гидропневмоавтоматика», кандидат технических наук, доцент

Researcher ID: F-4200-2018, Scopus ID 57170357700

346428, РФ, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



Список литературы

1. Альван, Х. М. Декомпозиция задачи силового анализа многоподвижного механизма параллельной структуры / Х. М. Альван, А. В. Слоущ // Теория механизмов и машин. — 2005. — Т. 3, № 1. — С. 35–39.

2. Круглова, Т.Н. Исследование технического состояния электропривода при различных условиях нагружения / Т. Н. Круглова // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2019. — № 3. — С. 112–113.

3. Булгаков, А. Г. Диагностирование технического состояния электропривода на основе применения вейвлет-преобразования / А. Г. Булгаков, Т. Н. Круглова // Бюллетень строительной техники. — 2019. — № 8 (1020). — С. 46–50.

4. Aksenov, Y. On line PD Diagnostic on Medium Voltage Motors and Cable Lines: Useful Tool for the Maintenance Manager / Y. Aksenov, I. Arces, G. Noe // IEEE — URL : https://ieeexplore.ieee.org/document/1380497 (accessed: 24.08.2021). 10.1109/ELINSL.2004.1380497

5. Isermann, R. Fault-Diagnosis Applications. Model-Based conditions monitoring: Actuators, drives, plants, sensors and fault-tolerant systems / Rolf Isermann. — Berlin : Springer, 2011. — 466 p.

6. Cruz, S. M. A. Rotor cage fault diagnosis in three-phases induction motors by extended Park’s Vector Approach / S. M. A. Cruz, A. J. M. Cardoso // Electric Machines & Power Systems. — 2000. — Vol. 28 (4). — P. 289–299.

7. Гаскаров, Д. В. Искусственные информационные системы / Д. В. Гаскаров. — Москва : Высшая школа. — 2003. — 435 с.

8. Заде, Л. А. Понятие лингвистической переменной, его применение к принятию приближенных решений / Л. А. Заде. — Москва : Мир, 1976. — 77 с.

9. Круглов, В. В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика / В. В. Круглов, В. В. Борисов. — Москва : Телеком, 2002. — 382 с.

10. Noninvasive detection of broken rotor bars in operating induction motors / G. B. Kliman, R. A. Koegl, J. Stein [et al.] // IEEE Transactions on Energy Conversion. — 1988. — Vol. 3 (4). — Р. 873–879. 10.1109/60.9364

11. Jee-Hoon Jung. Online Diagnosis of Induction Motors Using MCSA / Jee-Hoon Jung, Jong-Jae Lee, BongHwan Kwon // IEEE Transactions on Industrial Electronics. — 2006. — Vol. 53 (6). — P. 1842–1852. 10.1109/TIE.2006.885131

12. Investigation of torque security problems in electrified vehicles / Jiyu Zhang, Alessandro Amodio, Bilin Aksun Guvenc [et al.] // In: Proc. ASME 2015 Dynamic Systems and Control Conference. — URL : www.researchgate.net/publication/281295777_DSCC2015-9627_investigation_of_torque_security_problems_in_electrified_vehicles (accessed: 24.08.2021). 10.1115/DSCC2015-9627-9627

13. Jiyu Zhang. Fault diagnosis for electric drive systems of electrified vehicles based on structural analysis / Jiyu Zhang, Hongyang Yao, Giorgio Rizzoni // IEEE Transactions on Vehicular Technology. — 2016. — Vol. 66 (2). — P. 1027–1039. — URL : https://www.researchgate.net/publication/301571844_Fault_Diagnosis_for_Electric_Drive_Systems

14. _of_Electrified_Vehicles_Based_on_Structural_Analysis (accessed: 24.08.2021). 10.1109/TVT.2016.2556691

15. Thomson, W. T. Current signature analysis to detect induction motor faults / W. T. Thomson, M. Fenger // IEEE Industry Applications Magazine. — 2001. — Vol. 7 (4). — P. 26–34. 10.1109/2943.930988


Для цитирования:


Круглова Т.Н. Метод оценки текущей и дополнительной нагрузки на систему электрических приводов механизмов параллельной кинематической структуры. Advanced Engineering Research. 2021;21(3):268-274. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-3-268-274

For citation:


Kruglova T.N. Method for assessing the current and additional load on the parallel kinematic structure mechanisms electric drive system. Advanced Engineering Research. 2021;21(3):268-274. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-3-268-274

Просмотров: 101


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2687-1653 (Online)