МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОЛОТНА В ПРОЦЕССЕ ОТБЕЛИВАНИЯ ТКАНИ
Аннотация
Работа рассматривает вопросы разработки математической модели электромеханического процесса намотки – размотки полотна. Примером служит технологический процесс отбеливания ткани. Процедура намотки – размотки проводится с применением механизмов, приводимых в движение электродвигателями. Электромеханические процессы подобного рода широко распространены в промышленности и потребляют большое количество электроэнергии, влияя на экологию. Эффективное управление такого рода процессами позволяет снизить потребление электроэнергии и повысить качество производимой продукции. Основная сложность управления такими процессами – необходимость синхронизации работы двух и более двигателей. Для создания системы управления требуется, во-первых, исследовать процесс намотки – размотки полотна. Одним из методов исследования является имитационное моделирование. Для проведения процедуры численного эксперимента создается математическая модель. В статье описана процедура математического моделирования процессов движения валов с полотном ткани и их взаимодействие. Рассмотрены локальные системы управления асинхронными электродвигателями и системы передачи моментов вращения. Математические модели отдельных подсистем сведены в общую систему уравнений в пространстве состояний. Полученная система уравнений позволяет рассматривать процесс в целом. Кроме этого, математическая модель в пространстве состояний позволяет использовать современные методы синтеза законов управления. Также этот вид математического описания легко интерпретировать в виде блок-диаграмм визуальных языков программирования систем компьютерной математики. Язык функциональных блок-диаграмм входит в набор языков стандарта международной электротехнической комиссии всемирной торговой организации и используется для программирования современных контроллеров. Следующий этап исследования – создание имитационной модели и проведение численных экспериментов. Эти эксперименты позволят провести структурный синтез системы управления.
Литература
Palamutcu S. Electric energy consumption in the cotton textile processing stages. Energy. 2010. 35. P. 2945-2952. DOI: 10.1016/j.energy.2010.03.029.
Fu S., Farrell M.J., Ankeny M.A., Turner E.T., Rizk V. Hydrogen Peroxide Bleaching of Cationized Cotton Fabric. AATCC J. Res. 2019. 6. P. 21-29. DOI: 10.14504/ajr.6.5.4.
Abdel-Halim E.S. Simple and economic bleaching process for cotton fabric. Carbohyd. Polym. 2012. V. 88. P. 1233–1238. DOI: 10.1016/j.carbpol.2012.01.082.
Bullon J., González Arrieta A., Hernández Encinas A., Queiruga Dios A. Manufacturing processes in the textile industry. Expert Systems for fabrics production. ADCAIJ. 2017. 6. P. 15. DOI: 10.14201/ADCAIJ2017641523.
Liu T.-L. Kinematic Analysis on Winding and Unwinding Process in Tissue Paper Machine and Its Application. Chungkuo Tsao Chih/China Pulp and Paper. 2017. 36. P. 52-56. DOI: 10.11980/j.issn.0254-508X.2017.01.010.
Wu Ya. Designing of Hot Strip Rolling Mill Control System. World J. Eng. Technol. 2016. 04. P. 413-417. DOI: 10.4236/wjet.2016.43040.
Kalashnikova N. Energy surveys. A way to reduce energy consumption. Control Eng. Rossiya. 2016. 6 (66). P. 64 – 67 (in Russian). https://controlengrussia.com/e-lektroprivod/ abb_electric_drive.
AC Electric Motors Control: Advanced Design Techniques and Applications. Editor Fouad Giri. P.: John Wiley & Sons, Ltd. April 2013. 584 p.
Volosencu C., Du, Xian, Saghafinia A. Control Theory in Engineering. Publisher: Intechopen, London, UK. 2020. 374 p.
Morton T. Jigger Studies II– The Elementary Theory of Jig-ger Dyeing. J. Soc. Dyers Colourists. 2008. 81. P. 52 - 55. DOI: 10.1111/j.1478-4408. 1965.tb02643.x.
Pušnik Nace, Praček S. The Effect of Winding Angle on Unwinding Yarn. Transact. Famena. 2016. 40. P. 29-42. DOI: 10.21278/TOF.40303.
Electric Motors and Drives. Austin Hughes, Bill Drury. Newness. 2013. 439 p.
Theoretical Mechanics. By Prof. Dr. Ing. Vasile Szolga. CreateSpace Independent Publishing Platform. 2014. 204 p.
Lobontiu N. System Dynamics for Engineering Students: Concepts and Applications. Academic Press. 2010. 532 p.
Liu Hong, He Feng. Study on Moisture Transfer Properties of Polyester-Cotton Fabric. Adv. Mater. Res. 2013. 709. P. 211-214. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.709.211.
Palka L., Schauer F., Dostal P. Modelling of the simple pendulum Experiment. MATEC Web of Conf. 2016. 76. P. 04037. DOI: 10.1051/matecconf/20167604037.
Hsieh Long, Chen Tzu-Hsia. The Design and Efficiency Analysis of Planetary Gear Reducer. Adv. Mater. Res. 2011. 317–319. P. 2226–2229. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.317-319.2226.
Gouda Eid, Mezani Smail, Baghli Lotfi, Rezzoug A. Com-parative Study Between Mechanical and Magnetic Planetary Gears. Magnetics, IEEE Transact. 2011. 47. P. 439 - 450. DOI: 10.1109/TMAG.2010.2090890.
Zhu Bin, Qin Wei, Liu Jing Simulation and Analysis of Dynamical Transmission Precision of 2K-V Cycloid Pin Gear Reducer Based on Multibody System Dynamics. Adv. Mater. Res.: Adv. Design Technol. 2012. 3(08). P. 2205-2210. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.308-310.2205.
Nevaranta N., Niemelä Markku, Pyrhönen J., Pyrhonen O., Lindh T. Indirect tension control method for an intermittent web transport system. 2012. DS2a.2-1. DOI: 10.1109/EPEPEMC.2012.6397253.
Jin Yiwei, Chen Jiankui, Yin Zhouping. Web Tension Estimation by Local Contact Force Measurement in Roll-to-Roll Manufacturing. Int. J. Precision Eng. Manufact. 2020. 21. DOI: 10.1007/s12541-020-00387-9.
Goodwine B. Engineering Differential Equations: Theory and Applications. Springer-Verlag New York. 2011. P. 745. DOI: 10.1007/978-1-4419-7919-3.
AC Electric Motors Control: Advanced Design Techniques and Applications. Ed. Fouad Giri. John Wiley & Sons, Ltd. 2013. 574 p.
Liao Zili, Zhao Qijin, Zhang Xinxi, Chen Luming. (). Research on Speed Sensorless Vector Control System of Asynchronous Motor Based on MRAS. MATEC Web of Conf. 2018. 160. P. 02006. DOI: 10.1051/matecconf/201816002006.
Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering. Prentice Hall. 2010. 905 p.
Usoltsev A.A., Lukichev D.V. Setting the speed controller in the vector control system for asynchronous motors. Nauch.-Tekhn. Vestn. SPb GITMO (TU). Iss. 3. Fizich. Prots., Sistemy Tekhnol. 2001. P. 108–112 (in Russian).
Madathodika Asna, Shareef H., Khalid S.N., Dosari A., Hamad Basil, Alhammadi Munira, Aldarmaki Nasser. Analysis and design of single-phase voltage-frequency converter with optimized PI controller. IJPEDS. 2019. P. 522-529. DOI: 10.11591/ijpeds. v10.i1.
