Управляемый электропривод

 

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащийпоследовательно соединенные двигател главного движе .ния и датчик статического тока, последовательно соединенные корректирующее устройство, первый сумматор, маломощный привод и механический преобразователь, подключенный вторым входом к валу двигателя главного движения , второй вход первого сумматора подключен к выходу задатчика скорости ,о т л и ч а ю щ и и с я тем,что,с целью обеспечения инвариантности управляемого электропривода по отношению к электромеханической постоянной времени маломощного привода, электропривод содержит последовательно соединенные второй сумматор, эталонную модель и третий сумматор, подключенный , вторым входом к третьему входу первого сумматора и ко второму выхоО ) ду маломощногопривода, подключенного третьим выходом к первому вхоС ду второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика е статического тока. . . с О :/ 4 О

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4016 А (19) (И) (50 6 05 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2976943/18-24 . (22) 13.08.80 (46) 07.08.83. Вюл-. 9 29 (72) В.В. Аржанов и В.С. Фадеев (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 62-50(088.8) (56) 1. Позднеев A.Ä. Динамика вентильного электропривода. М., Энер; гия, 1975, с. 125.

2. Шипилло В.П. Автоматизирован.ный вентильный. электропривод. М., Энергия, 1969, с. 114-117.

3. Авторское свидетельство СССР

В 189923, кл. G 05 В 11/12, 1966 (npoTOTHIl) ° (54)(57) 1 ° УПРАВЛЯЕМЫЯ ЭЛЕКЖРОПРИВОД, содержащий последовательно соединенные двигателЮ главного движе>.ния и датчик статического тока, последовательно соединенные корректирующее устройство, первый сумматор, маломощный привод и механический преобразователь, подключенный вторым входом к валу двигателя главного движения, второй вход первого суммато, ра подключен к выходу задатчика скорости,отличающийся тем,что,с целью обеспечения инвариантности управляемого электропривода по отношению к электромеханической постоянной времени маломощного привода, электропри. вод содержит последовательно соединенные второй сумматор, эталонную модель и третий сумматор, подключенный вторым входом к третьему входу (е первого сумматора и ко второму выходу маломощного привода, подключенного третьим выходом к первому входу второго сумматора, второй вход С„ которого подключен к выходу датчика статического тока.

1034016

Э(я " фикт) () Атм кт р к К С

К ос

2. Устройство по п. 1, о т л,и ч а ю щ е е с я тем, что эталонная модель содержит мультивибратор и последовательно соединенные первый ключ, йнтегратор, пропорциональнодифференцнрующее звено, элемент па 1

Изобретение относится к системам автоматического управления, предназначенным для управления автоматизированными электроприводами постоянногэ тока, и может быть использовано в системах подач металлорежущих станков с устройством числового программного управления.

Известен управляемый электропривод (1) постоянного тока, выполнен- . ный по структуре с подчиненным .регулированием параметров, содержащий последовательно соединенные задатчик скорости, пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока, тиристорные преобразователи, электродвигатель с датчиками скорости и тока.

В электроприводах с подчиненным регулированием параметров динамический коэффициент передачи пропорционально-интегрально регулятора скорости определяется по формуле где А, С вЂ” безразмерные коэффициентыу

0>р — резонансная частота;

К вЂ” коэффициент обратной связи по току; коэффициент обратной свя зи по скорости;

Т вЂ” электромеханическая пом стоянная электродвигателя.

Из формулы (1) следует, что динамический коэффициент передачи пропорционально-интегрального регулятора скорости прямо пропорционален электромеханической постоянной элек тродвигателя. В то же время в электроприводах металлорежущих станков электромеханическая постоянная электродвигателя не является величиной постоянной.

Изменение электромеханической-постоянной электродвигателя может бытЬ обусловлейо применением тиристорного преобразователя (2).с раздельным управлением. При таком тиристорном преобразователе электромеханическая. постоянная 4 Г электроДвигателЯ сумяти и второй ключ, подключенный выходом ко второму входу интегратора, а вторым входом - к первому выходу мультивибратора, второй вход которого подключен ко второму входу первого ключа.

2 щественно меняется в функции длительности протекания тока якоря в режиме прерывистого тока Л И>о фрукт щ (< H+<4)!

О где — момент ине ии вигате рц ля с учетом механизма; ф - сопрстивление якорной цепи; с(. — индуктивность якоря двига15 теля;

CBф — конструктивная постоянная двигателя;

"ф — индуктивность фазы трансформаторау ()о - угловая частота сети;

) — длительность протекания то. ка в режиме прерывистого тока.

Настройка пропорцио н аль но-и нте грального регулятора скорости динамического коэффициента передачи приводит к тому, что динамические характеристики электропривода изменяются в зависимости от режима работы электропривода, носят

30 явно выраженный колебательный харак тер и не являются оптимальными.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый электропривод, содержащий последовательно соединенЗ5- ные двигатель главного движения и датчик статического тока, последовательно соединенные корректирующее устройство, первый сумматор, маломощный привод и механический преобра40 зователь, подключенный вторым входом к валу двигателя главного движения, второй вход первого сумматора подключен к выходу задатчика скорости.

Недостатком известного устройства

45 является то, что оно не позволяет оптимизировать динамические характеристики маломощного электропривода при колебаниях электромеханической постоянной маломощного привода, ко50 торые возникают из-за наличия режима прерывистого тока при использовании в маломощном приводе тиристорного

1034016 преобразователя с раздельным управлением.

Пульсирующий момент маломощного привода (частота пульсации 300 Гц для электроприводов с мостовыми тиристорными выпрямителями) передается 5 через механический дифференциал на привод главного движения. При этом происходит сглаживание пульсаций момента, развиваемого маломощным приво. дом, как и порождаемым упругостью 10 самого механического дифференциала ввиду. наличия у обоих двигателей большой электромагнитной и электроме. ханической постоянной. Причем электромеханическая постоянная времени двигателя главного движения всегда намного больше, чем электромеханическая постоянная времени у двигателя маломощного привода, в связи с тем, что мощность у двигателя главно. го движения металлорежущего.станка как правило на порядок больше мощности двигателя механизма подачи. В связи с этим иа выходе .датчика тока привода главного движения (двигателя переменного тока) никакой информации о пульсациях момента и изменения электромеханической постоянной ма- ломощности привода не будет, вследствие чего известное устройство обладает неудовлетворительными динамическими характеристиками.

Цель изобретения — обеспечение инвариантности управляемого электропривода по отношению к электромеханической постоянной времени маломощ- 35 ного привода., Поставленная цель достигается тем> что управляемый электропривод содержит последовательно соединенные второй сумматор, эталонную модель и тре-4О тий сумматор, подключенный вторым входом к третьему входу первого сумматора и ко второму выходу маломощного привода, подключенного третьим ,выходом к первому входу второго сум- 4 матора, второй вход которого подключен к выходу датчика статического тока.

Кроме того, эталонная модель> электропривода содержит мультивибратор и последовательно соединенные 50 первый ключ, интегратор, пропорционально-дифференцирующее звено, элемент памяти и второй ключ, подключенный выходом ко второму входу интегратора, а вторым входом — к первому вы-> ходу мультивибратора, второй .выход которого подключен ко второму входу первого ключа.

На фиг.. 1 изображена функциональная блок-схема управляемого электро- 60 привода; на фиг. 2 - схема эталонной модели.

Управляемый электропривод (фиг.l) содержит задатчик 1 скорости, первый сумматор 2, регулятор скорости 3, второй сумматор 4, регулятор 5 тока, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик тока.9 с шунтом 10 и эталонную модель 11, датчик 12 статического тока, третий сумматор 13, четвертый сумматор 14, корректирующее устройство 15, маломощный привод

16, механический преобразователь 17, двигатель 18 главного движения.

Эталонная модель 11 (фиг. 2) содержит интегратор 19, пропорционально-дифференцирующее звено 20, элемент. 21 памяти, первый ключ 22, второй ключ 23 и мультивибратор 24 °

При использовании управляемого электропривода в силовом приводе в качестве механического преобразователя может быть, например, механический дифференциал, а в приводе металлорежущего станка — механическая система (станок — приспособлениеинструмент — деталь) . управляемый электропривод работает следующим образом.

Последовательное соединение задатчика скорости 1, первого сумматора 2

I регулятора 3 скорости, четвертбго сумматора 14, регулятора 5 тока, тиристорного преобразователя 6, электро двигателя 7, датчика 8 скорости -и датчика 9 тока с шунтом 10 образуют двухконтурную систему с подчиненным регулированием параметров. Сигнал с выхода датчика 9 тока подается на второй сумматор 4, к которому поступает также сигнал с датчика 12 статического тока. датчик 12 статического тока управляемого электропривода выполнен как датчик тока двигателя 18 главноно движения в связи с тем, что ток двигателя главного движения являет-, ся током статической нагрузки маломощного привода. Сигнал с выхода вто рого сумматора 4 является динамическим током электродвигателя 7 и сигнал на выходе эталонной модели 11 соответствует эталонной скорости электродвигателя 7 ° Причем эталонная модель 11 описывает часть передаточной функции электродвигателя 7. Переда- . точная функция эталонной модели ll имеет вид Ф) (4)

РТ„„Сеф где )(— сопротивление якорной цепи электродвигателя;

СВФ вЂ” конструктивная постоянная электродвигателя.

Передаточная функция эталонной модели 11 представляет собой интегрирующее звено. При этом выполнении модели 11 на базе операционного усилителя она может входить в насыщение за счет ЭДС смещения операционного усилителя и за счет температурного дрейфа ЭДС смещения.

1034016 б

Ф, 8

ВНИИПИ Заказ 5624/50 Тираж 874 Подписное

ОВЮ аФЮ юЮ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

Поэтому эталонную модель 11 необходимо выполнять по принципу периодической коррекции с компенсацией дрейфа напряжения смещения. В период коррекции ключ 22 замыкается на зем- лю и отключает первый вход интегратора 19 от выходного сигнала третьего сумматора 13. В то же время второй ключ 23 подключает элемент 41 памяти к второму входу интегратора

19. На элемент 21 памяти поступает 10 сигнал с выхода пропорционально-дифференцирующего звена 20, осуществляющего получение величины ЭДС напряжения смещения операционного усилителя, на котором выполнен интегратор 19, 15 а также величины пропорциональной ско рости изменения ЭДС напряжения смещения операционного усилителя интегратора 19.

При этом, когда регулятор 3 скорости настроен на определенную электромеханическую постоянную и равную оптимальной по величине электромеханической постоянной электродвигателя. с учетом объекта регулирования, а именно механизма подачи металлорежу-. щего станка, эталонная модель 11 настроена на эту же электромеханическую постоянную времени и сигналы на входе второго сумматора 4 равны и противоположны по знаку, на выходе

7 корректирующего устройства 15-сигнал равен нулю и контур самонастройки с эталонной моделью не влияет на рабо-. ту управляемого злектропривода.

При изменении электромеханической постоянной времени электродвигателя

7 по каким-либо причинам сигналы на выходах датчика 8 скорости и эталонной модели 11 не равны, при этом на выходе сумматора 4 появляется сигнал, пропорциональный отклонению электромеханической постоянной электродвигателя 7 от эталонного значения.

Данный сигнал подается на вход корректирующего .устройства 15, формирующего компенсирующий сигнал, поступающий на вход первого сумматора 2..

Использование изобретения позволит стабилизировать динамические ,характеристики управляемого электро-. привода при изменении в 5-10 раз электромеханической постоянной времени маломощного привода. Кроме того, применение управляемого электроприво . да на металлорежущих станках с ЧПУ приведет к повышению точности обработки деталей за счет оптимальных динамических процессов, а также повышению производительности труда на металлорежущем станке за счет сокращения длительности переходных процессов.