Релейная система управления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к автои:комю свиДНеЛьСтвЮ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»i 100l005 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 07.04.80 (21) 29071 69/1 8-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (5()M. Кл.

5 05 В 11/14

Гоеударстееинь1й комитет. СССР

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень № 8 ео делан нэабретеиий н втхрытив (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования опнсан

Д

1

) ., .. l Я .? . c .

B. И. Жиляков (72) Автор изобретения

s с

Коммунарский горно-металлургический институт " (7l) Заявитель, (54) РЕЛЕЙНАЯ СИСТЕКА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано при создании системы управления электроприводом в металлургии, химической промышленности, машиностроении.

Известная система автоматического регулирования электроприводом, содержащая релейный регулятор и силовую часть электропривода, имеет малый диапазон изменения параметров электропривода, по отношению к которым достигается па раметрическая инвариантность 1 11.

Недостаток известной системы - малая точность при изменении параметров системы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система управления, содержашая последовательно соединенные фильтр, апериодическое звено, сумматор, звено якоря двигателя, механическое звено двигателя, редуктор, регулятор пути, регулятор скорости и регулятор тоха, вход редуктора через

2 усилитель соединен со вторым входом сумматора, выход апериодического звена соединен с вторым входом регулятора тока, выход звена якоря двигателя с третьим входом регулятора -ока н вторым входом регулятора скорости, вход редуктора соединен с четвертым входом регулятора тока, третьим входом регулятора скорости и вторым входом регулятора пути P2).

10 Недостатком этой системы является малая точность из-за малого диапазона изменения параметров объекта по отношению к которому достигается параметрическая инварнантность. Кроме того, в

15 этой системе не достигается инвариантность относительно внешних возмущений, действуюших на объект регулирования (в частностир K статическому току) . о

Цель изобретения - расширение диапазона параметрической инвариантности и обеспечения инварнантности относительно внешних возмушений (обеспечение ус

3 1001005 4 воспроизводить переключения регулятора

2 скорости. Таким образом, регуляторы

2 и 3 будут работать как одно реле.

Следовательно, релейные регуляторы тока и скорости, переключаясь с одинаковой частотой, реализуют однократный скользящий режим. При этом полностью компенсируется лишь изменения параметров К., Т. фильтра во всем диапазоне их изменения.

Дальнейшее совершенствование этих систем связано с организацией многократных скользящих режимов, когда каждый из последовательно включенных ре дейных элементов со своей частотой скользящего режима обеспечивает нечувствительность движения системы от изменения параметров объекта. Поэтому система реализует многократный (четырехкратный) скользящий режим, причем скользящие режимы регулятора 4 обеспечивают нечувствительность к изменению параметров фильтра 5; регулятора 3к изменению параметров преобразователя

4; регулятора 2 - к изменению параметров якорного звена 8; регулятора 1 — к изменению параметров механического звена 9 двигателя. Причем диапазон изменения этих параметров может быть любой, поскольку движение системы в скользящем режиме не зависит от параметров .звеньев 5,6, 8 и 9. Пскажем это, рас смотрев работу системы.

После подачи на вход системы задания с1. все регуляторы 1 -4 переводят% ся в режим насыщения (опрокинуты) и начинается процесс последовательного вывс да фазовых координат на уровне стабилизации. При этом объект регулирования может быть представлен системой.

+ ! ъ о - Ь2 (12 ->З2

4 и 45 ловий двухкратной инвариантности), т.е. повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит регулятор напряжения, выход которого соединен с входом фильтра, первый вход - c выходом филь1 ра, второй, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами регулятора тока. 1) 6

На чертеже представлена схема пред-, лагаемой системы, Система содержит последовательно соединенные релейные регуляторы пути

1, скорости 2, тока 3, напряжения пре- д образователя 4, фильтр 5, апериадичеокое звено 6, сумматор 7, звено 8 якоря двигателя, механическое звено 9 двигателя, редуктор 10, причем выход механического звена 9 двигателя посредством 16 усилителя 11 подключен к входу сумматора 7, выход фильтра 5 - к входу регулятора 4, выход апериадического звена 6— к входам регуляторов 4 и 3, выход звена 8 якоря двигателя - к входам регуля- 2л торов 4, 3 и 2, выход механического звена 9 двигателя - к входам регуляторов 4,3,2 и 1, выход редуктора 10— к входу регулятора 1.

Рассмотрим работу системы. 39

После подачи на вход системы задания первым будет работать в скользящем режиме регулятор 3 тока. При этом движение системы регулирования не зависит от параметров звена, на вход которого

35 воздействует выход регулятора, работающе- го в скользящем режиме. В системе таким звеном является фильтр с передаточной функцией

46

Трм

Поэтому движение системы не зависит от параметров К, Т,, и они, следовательно, могут изменяться в широком диапазр не.

Щ

От всех других параметров объекта движение системы в скользящем режиме зависит. Поэтому диапазон их изменения, при котором достигается параметрическая инвариантность (нечувствительность выход ной величины eL от изменения параметров

6 обвекта), определяется тем диапазоном, при котором не происходит нарушения скользящего режима. Как показывают исследования, этот диапазон узок.

Вторым начнет работать в скользящем режиме регулятор 2 скорости. После этого регулятор 3 тока, являясь промеL жуточным релейным элементом„будет д. Ь 0L 4 4)

Щ+

34 П

1 55<5 ауправление,,поступающее на вход объекта регулирования, т.е. на вход фильтра

5 с выхода регулятора 4

U=U =в п Е -U-E -i-wj

/ . (2)

Е -О -Е - -ш Î

fl f

Первым достигает заданного значения

Е „ ЗДС преобразователя Е„,, после чего регулятор 4 начнет работать в скользящем режиме. При этом в

Е -0 -Е -1-ш=О, (3)

П 1 П и замкнутая система в скользящем режиме выражается в систему (3) (4) б

;е = Ъ„„о(.+Ь„м, bÈ"" "зз" ЗРп зации многократного скользящего режима, который реализуется введением дополнительного релейного регулятора 4 и новой взаимосвязью объекта с регуляторами.

Использование предлагаемой системы

Таким образом, в системе скомпенсированы параметры 3 N (ипи К„, Т, ), фильтра 5.

Теперь система (4) есть объект управпения и на его вход поступает с выхода регулятора 3 управление

u- =a (-е - -ж)

1 м

i -Е -1-и 40

О

Когда в (5) выпопняетс,® (5) я уравнением а-ь„„ж+ ь„М"- ), ()

«-l» - .)""=

46

Итак, при работе регуляторов 1-4 в скользящем режиме компенсируются влияние параметров звеньев 4,5,8,9 и 11 на движение системы, которое опредепя» ется уравнением (9). 45

Предлагаемая система позволит практически устранить влияние параметричес ких возмущений, а следовательно, и внешних возмущений, действующих на входы объекта регулирования, за счет органи- у я условие

i+-E -i - Ы =О, (6) то регулятор 3 начинает работать в скопизяшем режиме и система (4), (5) вырождается в систему. с(, =ф Ц + Ь UJ МР»Ъ 1 )

Таким образом, скользящий режим регулятора 3 обеспечивает компенсапию па раметров Ь44, 44> звена 6.

Аналогично можно показать, что при работе регулятора 2 в скользящем режиме компенсируются параметры якорной цепи 8 и система описывается уравнена= Зй ем .Ъ11Ы + Ь. g4U Й = Ъгр(щ -ш), {,8 J и наконец, при работе регулятора z в скользящем режиме компенсируются влияния параметров механического звена 9 35 двигателя и движение системы опредепя=етс позволит строить практически инвариантные к параметрическим и внешним воз» мушениям системы управления электроприводом.

Формупа изобретения

Репейная система управпе-.;ия, содержащая последовательно соединенные фильтр апериодическое звено, сумматор, звено якоря двигателя, механическое звено двигателя, редуктор, регулятор пути, ре гупятор скорости и регулятор тока, вход редуктора через усилитель соединен с вторым входом сумматора, выход апериодического звена соединен с вторым входом регулятора тока, выход звена якоря двигателя соединен с третьим входом регулятора тока и вторым входом регулятора скорости, вход редуктора соединен с четвертым входом регулятора тока„ третьим входом регулятора скорости и вторым входом регулятора пути, о т и ич а ю ш а я с я тем, что, с цепью по. вышения точности системы при параметрических возмущениях, она содержит регулятор напряжения, выход которого соединен с входом фильтра, первый вход - с выходом фильтра, второй, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами регулятора тока.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Анхимюк В.Л.. Опейко G. Ф. О па=раметрической инвариантности репейной системы управления электропроводом.

Автоматика и тепемеханика, 1973, % 11, с. 155-157.

2. Зеленов А.Б. Синтез и исследование репейных систем управления апектроприводом постоянного тока. — Электромеханика, 1979, % 5, с. 407-413 (прототип) .

1001005

C ост авит ель А. Л ащев

Редактор E. Папп Техред О.Неце Корректор Л. Бокшан

Заказ 1387i51 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раудская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4