Dynamic parameters determination of the hydro-mechanical system electric drive control object

The research objective is to develop a mathematical model of the the drive control object of lowering and lifting operations and feeding the rig drill, on the basis of which it is possible to quantitatively assess the influence of the elastic properties of hydraulic and cable-polyspast systems on the dynamic processes in the electro-hydromechanical system. The research was carried out on the basis of the apparatus of mathematical analysis using ordinary differential equations and the Laplace transformation with the representation of dynamic links in the form of transfer functions, which allows to quantitatively determine the influence of the control object parameters on the quality of transient processes. Dynamic characteristics of the hydraulic system are obtained, which is based on the basis of fundamental ratios: balances of lubricant consumption, torques and powers on the shaft of the hydro engine. A mathematical model of the control object was obtained and analyzed using standard dynamic links with known characteristics, which allow synthesizing the system of automatic control of the drive of lowering and lifting operations and the drilling rod supply. From the obtained mathematical model analysis of the feed drive of the lowering and lifting operations control object, it was established that in the control object, in order to implement a rational method of controlling the drilling process with the support of the power flow in the zone of rock destruction at a constant level, it is necessary to control, in addition to traditional coordinates – current and motor speed, as well as technological coordinates – pressure in the hydraulic system, the speed of the hydro motor shaft and the linear speed of the position movement drilling rod, which requires the appropriate switching on of the control circuits. When developing a system for regulating the feed drive and lowering and lifting operations, it is necessary to provide for the control of current and limit values of technological parameters in the process of moving the drilling rod: pressure in the hydraulic system, the frequency of rotation of the shaft of the hydro motor and the linear speed of the drilling rod movement, as well as the influence of additional fractional-rational functions on the quality of control of the drive system.

Метою дослідження є розробка математичної моделі об’єкта керування приводу спуско-підйомних операцій і подачі поставу, на підставі якої можливо кількісно оцінити вплив пружних властивостей гідро- та канатно-поліспастої систем на динамічні процеси електрогідромеханічної системи. Дослідження здійснено на підставі апарата математичного аналізу з використанням звичайних диференціальних рівнянь і перетворення Лапласу й уявленням динамічних ланок у вигляді передатних функцій, що дає змогу кількісно визначити вплив параметрів об’єкта керування на якість перехідних процесів. Одержані динамічні характеристики гідросистеми, які ґрунтуються на базі фундаментальних співвідношень: балансів витрати мастила, моментів і потужностей на валу гідродвигуна. Отримана та проаналізована математична модель об’єкта керування з використанням стандартних динамічних ланок із відомими характерниками, які дають змогу синтезувати систему автоматичного керування приводом спуско-підйомних операцій та подачі поставу З аналізу одержаної математичної моделі об’єкта керування приводом подачі та спуско-підйомних операцій встановлено, що в об’єкті керування для реалізації раціонального способу керування процесом буріння з підтримкою потоку потужності в зоні руйнування породи на постійному рівні потрібно контролювати, крім традиційних координат – струму й частоти обертання двигуна, ще і технологічні координати – тиск у гідросистемі, частоту обертання вала гідродвигуна й лінійну швидкість переміщення поставу, що потребує відповідного вмикання контурів управління. Під час розробки системи регулювання приводом подачі і спуско-підйомних операцій потрібно передбачити контролювання поточних і граничних значень технологічних параметрів у процесі переміщення бурового поставу: тиску в гідросистемі, частоти обертання вала гідродвигуна та лінійної швидкості переміщення поставу, а також вплив додаткових дробово-раціональних функцій на якість керування системи управління.