Устройство для позиционного управления электроприводом постоянного тока

 

Союз Советскнк

Соцкапксткческкк

Республик (iцi003286

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свкд-ву(22) Заявлено 29,12.81(2l) 3374294/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень,гй 9 (51)N. Кл.

Н 02 P 5/50

Гесуаэрствмввй кемктет

СССР ае делам кзаврегеккв к вирыткк (®) ЙК621.316.

718 5(0BB 8) Дата опубликования описания 07.03,83

М, Я, Пистрак, В. Г. Фишбейн, В. N. уторецкий.; . иЛ. Я,Шагас, : ..- "" " ./

Всесоюзный научно-исследовательский и проекгн6-. -. консгрукторский институт по автомат вайноМу ": -=" / электропривоау в промышленности, сельском Йстве и на транспорте / (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано для отработки рассогласования по пути между приI водямым электроприводом, ведомым валом и независимым непрерывно врашаюшимся веаушим валом в элекгроприводах летучих ножниц для разрезания авижушегося материала, например проката, на куски заданной длины, работаюших по прннпипу изменения (обычно снижения) скорости врашения ножей (т.е. ведомого вала) в период между реэами относительно скорости движения материала с послеауюшей синхронизацией ножей с материалом в зоне реза. Роль ведушего вала здесь выполняют слеаяшие ролики, приводимые во врашение авижушимся материалом.

Известно усгройсгво позиционного управления электроприводом летучих ноя « ниц, выполненное по гахомегрической схеме с контролем положения только ведомого вала (ножей), которое соаержиг регулятор скорости ведомого вала, датчики скорости ведомого и веаушего

2 валов и датчик положения (команаоаппарат) ведомого вала. Укаэанное устройсгво реализует грапецеиаальный закон изменения скорости врашения ведомого вала при отрабогке рассогласования по пути, обеспечиваюший экономичное использование двигателя в этом режиме (1 1.

Недостаток известного ycrpcNctaa состоит в том, что оно не позволяет получить высокой точности обработки рассогласования по луги, а следовательно, не обеспечивает высокой точности порезки материала, поскольку в устройстве не контролируется положение веаушего вала, а контроль положения ведомого вала производится лишь в одной точке его пути (гочка начала разгона) и, таким образом, практически на всем участке отработки рассогласования по пути устройство работает по тахомегрической схеме, будучи разомкнуто по положению.

Известно также устройство позидиои ного управления электроприводом летучих

1003286

3 ножниц, выполненное по твхомегрической схеме, но с контролем пути только ведущего вала (контролем плины материала), которое соцержит регулятор скорости ведомого вала, цатчики скорости вепомого и ведущего валов, переключатель скорости ведомого вала, датчик пути и дат чик уставки пути вепушего вала, узел совпацения величин текущего и заданного пути, триггер, включенный на выход узла совпадения, релейный усилитель, подключенный к выходу триггера, и переключатель скорости ведомого вала, управляемый релейным усилителем. Указанное устройство также реализует трапецеидаль- 15 ный график изменения скорости, но благодаря наличию контроля пути.ведущего вала оно в прйнципе обеспечивает более высокую точность порезки материала| 2).

Однако ввиду отсутствия в этом устройстве контроля положения вецомого вала, а также из-за того, что после.срабатывания узла совпацения и переключения цепей переключателя скорости вепо мого вала устройство на участке синхро- 25 низации этого вала с ведущим валом (r.е. на участке разгона) и цвижения его на установившейся скорости синхронно с вецушим валом работает по тахометрической схеме без контроля по пути, точность отработки рассогласования по пути, реализуемая указанным устройством, оказывается нецостаточно высокой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство цля позиционного 35 управления электроприводом пос тоянного тока для отработки рассогласования по пу" ти между приводным ведомым валом и независимым непрерывно вращающимся ведущим валом, содержашее запатчик

46 рассогласования по пути, реверсивный счетчик и реверсивный цифроаналоговый преобразователь, соединенные послецовательно, датчики скорости ведомого и вецушего валов, выходы которых соепи45 иены соответственно с первым и вторым вхоцами регулятора скорости, и датчики пути вецомого и ведущего валов, подключенные своими выходами к счетным вхопам реверсивного счетчика, регулятор скорости вецомого вала, выход которого

56 через исполнительный элемент поцключен к якорной обмотке электродвигателя (31.

Нецостаток цанного устройства состоит в том, что изменение скорости вецо- 55 .мого вала происходит по треугольному графику, при котором в отличие от трапецеипального графика двигатель развиваег цинамический момент в течение всего времени отработки рассогласования по. пути, что приводит к излишнему раохопу энергии в цвигателе.

Цель изобретения - уменьшение потерь эне ргии в цвига геле веп ом ого вала.

Указанная цель постигается тем, что устройство дополнительно снабжено операционным усилителем, ttHottHblM мостом, множительно-целительным блоком, суммагором, нереверсивным цифроаналоговым преобразевателем и источником постоянл ного напряжения, причем ахоп операционного усилителя соединен с выхоцом реверсивного цифроаналогового преобразователя, выход - с третьим входом регулятора скорости, а параллельно цепи обратной связи операционного усилителя через циопный мост включен выход множител но-пелительного блока, первый вход умножения которого соецинен с выходом цатчика скорости вепушегo вала, второй ахоп умножения соединен с первым . вхоцом сумматора и выходом нереверсивного цифроаналогового преобразователя, поцключенного вхоцом к выходу запатчика рассогласования по пути, а вхоц деления множительно-целительного блока соецинен с выходом сумматора, второй вход которого подключен к выходу источ ника постоянного напряжения.

На чертеже представлена функциональ ная схема устройства позиционного управления электропривоцом постоянного тока.

Устройство пля позиционного управления электропривоцом постоянного тока содержит задатчик 1 рассогласования по пути, реверсивный счетчик 2 и ревер» сивный цифроаналоговый преобразователь

3, соединенные послеповательно, датчики

4 и 5 скорости, вецомого 6 и вепущего

7 валов, выходы которых соецинены соответственно с первым и вторым входами регулятора 8 скорости и патчики 9 и

10 пути вецомого 6 и ведущего 7 валов, подключенные своими выхоцами к счетным вхоцам реверсивного счетчика. 2, исполнительный элемент 11, поцключенный к якорной обмотке электроцвигателя 12 ведомого вала 6 и связанный своим входом с выхоцом рет улятора 8 скорости.

Кроме того, устройство соцержит операционный усилитель 13, циопный мост

14, множительно-целительный блок 15, сумматор 16, нереверсивный цифроаналэговый преобразователь 17 и источник

18 постоянного напряжения, причем вход операционного усилителя 13 соецинеп

5 10032 с выходом реверсивного цифроаналогового преобразовагеля 3, выход - с третьим входом регулятора 8 скорости, а параллельно цепи обратной связи операционного усилителя 13 через диодный мост

14 включен sbtxog множительно-целительного блока 15, первый вход умножения которого соединен с выходом датчика

5 скорости ведушего вала 7, второй вход умножения соединен с первым входом lo сумматора 16 и выходом нереверсивного цифроаналогового преобразователя 17, подключенного своим входом к выходу задатчика 1 рассогласования по пути, а вход пеления множительно-делительно-, го блока 15 соединен с выходом сумматра 16, второй вход которого попключен к выходу источника 18 постоянного на« пряжек ия.

Устройство работает слепуюшим об- 20 разом.

При вводе в реверсивный счетчик 2 сигнала заданного рассогласования по пути между ведушим 7 и ведомым 6 валами, 6.(, образуемого эадатчиком 1 р5 рассогласования, на выходе счетчика 2 появляется числовая информация ММ, пропорциональная в первый момент сит калу b.Fy, а на выходе реверсивного цифроаналогового преобразователя 3 возникает аналоговый сигнал перепада скорости ЬЮ ведомого вала 6 относительно ведушего вала 7, который соответствует значению ЬЙ, Операционный усилитель 13 переводится сигналом ДЮв ре35 жим ограничения, при котором его выход-. ной сигнал, представляюший собой сигнал перепада скорости, поступаюший на вход регулятора 8 скорости,. равен сигналу ,ограничения Й®Ов. цепи обратной связи этого усилителя, определяемому сигналом поппора пиоаного моста 14, создаваемыммножительно-целительным блоком 15 в соответствии с уравнением

i {2) . По мере отработки заданного рассот ласования по пути содержимое реверсивного счетчика 2 изменяется в связи с поступлением на его счетные входы импульсной информации gи f > о пути, про хопимом ведомым 6 и вепушим 7 валами, которая вырабатывается соответственно датчиками 9 и 10. При указанном выше знаке заданного рассогласования по пути первый .счетный вход счетчика 2 (вход

%) работает в режиме сложения, а второй счетный вхоа (sxog fQ — в режиме вычитания. Поскольку вследствие замедления ведомого вала 6 р % содержимое счетчика 2 уменьшается, следовательно, уменьшается значение сигнала АЙ) на входе операционного усилителя 11. При достижении этим сигналом значения b O o пиодный мост 14 запирается и операционный усилитель 11 выхоаит из состояния ограничения, после чего выхоаной сигнал усилителя 11 начинает уменьшаться, следуя за уменьшением сигнала 59l на его вых6де. В результате этого скорость

45 где UO>» скорость врашения ведущего вала, сигнал которой вырабатывается цатчиком 5 скорости, — угловой путь цвижения ведо"Р мого вала 6 с измененной скоростью, определяемый сигналом источника 18 посто. янного напряжения, К - .коэффициент пропорциональ- ности, определяемый соотношением - з"„ гаей) максимальная величина скорос Мскс

МОСС ти врашения ведущего вала

7; — угловое ускорение ведомого вала 6, р» гламенгнруемое контуром- регулирования ско-рости.

Аналоговый сигнал, используемый для вычисления Q(g, поступает на вход сумматора 16 и вход умножения множигельно-делительного блока 15 с выхода нереверсивного цифроаналогового преобразователя 17.

Если заданное рассогласование по пути Мз, соответствует отставанию веаомого вала 6 от ведушего (что характерно для случая летучих ножниц), ro знак сигнала М таков, что сигнал перепада скорости, поступаюший на вход регулятора 8 скорости, направлен встречно сигналу скорости врашения segyutего вала 7 Up>, в результате чего сксуость щ врашения ведомого вала 6 снижается на величину ЬЩ с постоянным ускорением E. и попаерживается на этом уров- не до тех пор, пока значение сигнала (уц на входе операционного усилителя 11 будет превышать значение сигнала ограничения Q Що

7 10032 враи1ения ведомого вала 6 ф увеличивается с постоянным ускорением E. Процесс разгона оканчиваегся по достижении ско- росгьюИ) значения +, а paccoIIIacovанием .М и соответственно сигналом ЬЮнулевого значения, В этом случае, когда запанное рассогласование по пути соогвегствуег опережению вецомым валом 6 ведущего вала

7, знак сигнала Ь1, ввоцимого в счет-10 чик 2, бупег обратным и поэтому сигнал перепада скоросги.на входе регулятора

8 скорости окажется согласным с сигналом скорости вращения ведущего вала

7. Таким образом, в этом режиме ско- I5 рость вращения вецомого вала 6 увеличится на величину о.UUO Из-за смены знака сигнала Ь6, записанного в счетчике 2, его счетные вхопы поменяюгся ролями: вхоп f бупет работать на вычитание, à ехоп г> - на сложение, а поскольку в эгом режиме %y < Х, го содержимое счетчика, как и в первом случае, будет уменьшаться по мере ограбогки рассогласования. Поскольку цифроаналоговый преобразователь 17 выполнен не реверсивным, знак аналогового сигнала на его выхоце осганегся неизменным и вычисление сигнала,перепаца скоросги д с бупег производиться, как и прежде, s соответствии с уравнением (1), g полярносгь его не изменится.. При постижении сигналом ЬЩзначения- Ф начнется торможение вецомого вала 6, которое

t закончится его синхронизацией с вецущим валом 7.

В режиме синхронного вращения валов

6 и 7 контур регулирования положения осгаегся замкнутым и обеспечивает равенство частот V и р, при когором Ч=- О, ЕИ)= О, а LR) = Ug

B случае возникновения какого-либо рассогласования .по пути в этом режиме образуется неравенство сигналов : и г, в результате чего появигся сигнал О соответствующего знака, обеапечиваюший

45 устранение этого рассогласования.

Преплагаемое устройство обеспечивает минимальный расхоц энергии в двигателе при отработке рассогласования по пути благопаря тому, что в уравнение (1) пля вычисления перепаца скорости,Ю, в качестве постоянного параметра залох<ен угловой путь пвижения вепомого вала с измененной скоростью п, в результате чего величина этого параметра осгаегся практически постоянной при любом значении рассогласования по пути

56, и если величину 3 р установить

86 мвксимадьна во:.мо;кной, го значения перепада скорости при всех значениях

Ь0 буцу г минимальными, вслецсгвие чего продолжительность участков разгона и торможения привода окажется наименьшей. В го же время наличие регулятора положения, контролирующего рассогласования по нуги между ведущим и ведомым валами на протяжении всего цикла работы, обеспечивает высокую точность отработки заданного рассогласования.

Формула изобретения

Усгройство пля позиционного управления электропривопом посгоянного тока для отработки рассогласования по пути между приводным ведомым валом и независимым непрерывно вращающимся вепущим валом, содержащее запатчик рассог ласования по пути, реверсивный счетчик и реве рсивный цифроаналоговый преобразователь, соединенные последовательно, цагчики скорости ведомого и ведущего валов, выходы которых соединены соогветсгвенно с первым и вторым входами регулятора скорости, и цатчики пути ведомого и ведущего валов, подключенные выхопами к счетным вхоцам реверсивно» го счетчика, регулятор скорости вецомого вала, выхоц которого через исполнительный элемент подключей к якорной обмотке электродвигателя, î r л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с цепью уменьшения потерь энергии в цвигагеле ведомого вала, оно снабжено операционным усилителем, пиоцным мостом, множигельно-пелитель%ым блоком, сумматором, нереверсив-ным цифроаналоговым преобразователем и источником постоянного напряжения, причем ахоп операционного усилителя соецинен с выходом реверсивного цифроаналогового преобразователя, выхоп— с третьим входом регулятора скорости, а параллельно цепи обратной связи операционного усилителя через диопный мост включен выход множительно-делительного блока первый вхоц умножения которого соединен с BbLxoLLQM дагчика скорости вепущего вала, второй вхоп умножения соепинен с первым BxoLLoM сумматора и выходом нереверсивного цифроаналогового преобразователя, поцключенного входом к выхоцу зацатчика рассогласования по пути, а вхоп целения множигельно-делительного блока соединен с выхо дом сумматора, второй вход которого попклк1чен к выходу источника посгоянного нап ряжен и я.

1003286

Составитель M. Кряхтунова

Редактор Н. Безродная Техред М. Гергель

Корректор А. Ференц

Заказ 1586/43 Тираж 685

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Подписное

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шагас Л. Я., Прошкин А. А. Система электропривода летучих ножниц с.электрическим выравниванием скоростей, Сборник трудов ВНИИМетмаш, 1963, Ж 10.

2. Авгорско свплегсльсгво СССР

% 24 520, кл. В 23 d 25/16, 1967

3. Авторское свидегечьств СССР

Щ 1 88549, кл. В 2 1 В 35/02, 1 964.