Устройство для управления электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее последовательно соединенные эталонную модель, первый сумматор, первый масштабный усилитель, между выходом и вторым входом которого включен нелинейный элемент, последовательно соединенные второй сумматор, интегратор, второй масштабный усилитель , выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора. вход эталонной модели является первым входом устройства,третий вход первого сумматора является вторым входом устройства, а выход первого масштабного усилителя является выходом устройства, о т л и .4 а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия системы, расширения диапазона регулирования частоты вращения вала двигателя в условиях параметрических и аддитивных возмущений, в него дополнительно введены звено с пропорционально-интегральной характеристикой , последовательно соединенные блок сравнения, релейный . i элемент и фильтр, выход которого подключен к пятому входу первого (Л сумматора, первый вход блока сравнения соединен с выходом интеграс тора, а второй вход - с третьим входом первого сумматора, выход релейного элемента подключен к третьему входу сумматора, причем выход звена с пропорциональноинтегральной характеристикой соединен с вторым входом второго суммаа: тора и с четвертым входом первого сумматора, в вход с первым входом устройства. ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) 3(Я) 05 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;, /

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3475004/18-24 (22) 26.07.82 (46) 15.12.83. Бюл. )) 46 (72) Ю.A.Áoðöîâ, B.E.Êóçíåöîâ, Ю.A.Ïàõoìoâ, И.Б.Юнгер и В.A.Áóëàâèí (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина} (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 2700948/18-24, кл. $ 05 В 13/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3228588/18-24, кл. С 05 В 13/00, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 843140, кл. 05 В 13/00, 1981, (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее последовательно соединенные эталонную модель, первый сумматор, первый масштабный усилитель, между выходом и вторым входом которого включен нелинейный элемент, последовательно соединенные второй сумматор, интегратор, второй масштабный усилитель, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, вход эталонной модели является первым входом устройства, . третий вход первого сумматора является вторым входом устройства, а выход первого масштабного усилителя являет "я выходом устройства, о т— л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия системы, расширения диапазона регулирования частоты вращения вала двигателя в условиях параметрических и аддитивных возмущений, в него дополнительно введены звено с пропорционально-интегральной характеристикой, последовательно соединенные блок сравнения, релейный элемент и фильтр, выход которого подключен к пятому входу первого сумматора, первый вход блока сравнения соединен с выходом интегратора, а второй вход — с третьим входом первого сумматора, выход релейного элемента подключен к третьему входу сумматора, причем выход звена с пропорциональноинтегральной характеристикой соединен с вторым входом второго сумматора и с четвертым входом первого сумматора, в вход с первым входом устройства.

1061105

3S

50

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для использования в системах электропривода постоянного тока, характеризующихся высокими требованиями к стабильности динамических свойств при существенно нестационарных параметрах объекта управления и исполнительного устройства в частности тиристорного преобразователя..

Известно устройство для управления электроприводом, содержащее масштабирующий сумматор и последовательно соединенные идентификатор состояния объекта, измеритель ошиб- 15 ки и блок формирования сигнала управления, выход которого подключен к входу системы управления электропривода (1) .

Недостатком указанного устройства 20 является нарушение работы идентификатора при значительном изменении параметров, объекта и (или) при их изменении со скоростями, сравнимыми с быстродействием основного контура управления по ошибке, а также при существенном влиянии нелинейностей.

Известно устройство для управления электроприводом содержащее последовательно соединенные второй измеритель ошибки, формирователь сигнала коррекции и блок масштабных коэффициентов, выход которого подключен к входу идентификатора состояния объекта, Посредством. вводимых блоков образуется второй дополнительный контур коррекции идентификаторов, что позволяет расширить область применения устройства в условиях переменности его параметров (2);

Недостатком известного устройства является невозможность получения высокой динавяческой точности а также широкого диапазона регулйрования частоты вращения вала двигателя.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для управления электроприводом, содержащее последовательно соединенные эталонную модель, сумматор, первый масштабный усилитель и нелинейный элемент, который включен между выходом и входом первого масштабного усилителя j3j .

Недостатком этого устрбйства является нарушение устойчивости в условиях параметрических и аддитивных возмущений, кроме того, малая помехозащищенность устройства снижает надежность всей системы в целом.

Цель изобретения — повышение быст" родействия системы, расширение диапазона регулирования частоты вращения вала двигателя в условиях параметрических и аддитивных возмущений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электроприводом содержащее последовательно соединенные эталонную модель, первый сумматор, первый масштабный усилитель, между выходом и вторым входом которого включен нелинейный элемент, последовательно соединенные второй сумматор, интегратор, второй масштабный усилитель, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, причем вход эталонной модели является первым входом устройства, третий вход первого сумматора является вторым входом устройства, а выход первого масштабного усилителя является выходом устройства, дополнительно введены звено с пропорциональноинтегральной характеристикой, последовательно соединенные блок сравнения, релейный элемент и фильтр, выход которого подключен к пятому входу первого сумматора, первый вход блока сравнения соединен с выходом интегратора, а второй входс третьим. входом первого сумматора, выход релейного элемента подключен к третьему входу второго сумматора, причем выход звена с пропорционально-интегральной характеристикой соединен с вторым входом второго сумматора и с четвертым входом первого сумматора, а вход с первым входом устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства для управления электро.приводом.

Устройство содержит эталонную модель 1, первый сумматор 2, первый масштабный усилитель 3, нелинейный элемент 4, второй сумматор 5, интегратор б, второй масштабный усилитель 7, звено с пропорциональноинтегральной характеристикой 8, блок сравнения 9, релейный элемент 10, фильтр 11.

Устройство для управления электроприводом работает следующим образом.

Задающий сигнал, поступающий на первый вход устройства и являющийся одновременно управляющим сигналом для регулируемого электропривода подается на эталонную модель 1, реализованную .в виде апериодического звена, на выходе которой формируется сигнал, соответствующий устойчивому с предельным быстродействием виду переходного процесса в электроприводе при стандартном скачкообразном воздействии, и его первая производная, и на звено с пропорционально-интегральной характеристикой 8, с выхода которого сиг-

1061105 нал поступает на второй вход второго сумматора 5, образующего в сово купности с интегратором б. H вторым масштабным усилителем 7, выход которого замкнут на первый вход второго сумматора, устройство оценки производной регулируемого сигнала. Оценка производной получается на выходе второго сумматора 5. На второй вход устройства. поступает сигнал с датчика обратной связи, пропорциональный выходной координате электропривода, и подается на второй вход блока сравнения 9, на первый вход которого поступает оценка сигнала с датчика обратной связи, и на 15 пятый вход первого сумматора 2.

Блок сравнения 9 вырабатывает ошибку между реальным сигналом датчика обратной связи и его оценкой, которая подается на релейный элемент 10, выход которого замкнут на третий вход второго сумматора 5.

Обозначим: — сигнал, пропорциональный току в цепи якоря, пос> тупающий на второй вход устройства, сигнал на выходе интегратора б.

Алгоритм работы контура, образо-1 ванного блоками 5, 6, 9 и 10, построен так, что при

j — l) 0

25

50 релейный элемент 10 переключается в такое положение,.что величина сигнала уменьшается, и через некоторый малый промежуток времени выполняется условие

t " -< a 0

Таким образом в системе, состоящей иэ блоков 5, б, 9-и 10, существует скользящий режим, при котором спра- 40 ведливо равенство„

1=((1)

На выходе релейного элемента 10 имеем сигнал ошибки е = с. (1-1)7

45 где с — коэффициент пропорциональности, который получается вследствие влияния параметрических и аддитивных воз- . действий на систему электропривода. .При изменении знака сигнала б относительно начального происходит переключение релейного элемента 10, и сигнал ошибки 8 с обратным знаком компенсирует влияние параметрического воздействия.

На выходе второго сумматора 5 получается оценка производной сигнала с датчика обратной связи (тока) с учетом компенсирулцего сигнала 60 ошибки 8 . Сигнал t вносит в оценку производной помехи, поступающие одновременно с полезным сигналом на второй вход устройства. Наличие приводит к нарушению Функцио 65 нирования системы (снижается точность, быстродействие) . Для выделения сигнала оценки производной при сохранении динамических свойств систеьы используется первый сумматор 2, на входы которого поступают сигналы с второго масштабного усилителя 7, со звена с пропорционально-интегральной характеристикой 8, с релейного элемента 10, который фильтруется фильтром 11.

Таким образом, фильтрация сигнала ошибки 6. с выхода релейного элемента 10, а не с датчика обратной связи (тока), как это обычно делается, позволяет сохранить, а иногда и увеличить быстродействие системы и ее диапазон регулирования.

На выходе первого сумматора вырабатывается сигнал 9

e5,(-- ),(.-"1, где, $ — весовые коэффициенты, хц — сигнал с эталонной модели 1;

К вЂ” сигнал первой производной; сигнал, поступающий на второй вход устройства с датчика обратной связи; сигнал оценки производной с датчика обратной связи, вырабатываемый первым сумматором 2, который подается на масштабный усилитель 3.

Выходной сигнал с устройства управления электроприводом подается на регуляторы объекта управления (электропривод).

Поясним работу устройства управления электроприводом при параметрическом воздействии.

Положим, что произошел наброс нагрузки по моменту статических сопротивлений, ток в двигателе возрос. Информация об изменении тока поступает на второй вход устройства. Блок сравнения 9 вырабатывает сигнал ошибки Е между i и (равенство (1) нарушается) и релейный элем .нт 10 занимает одно из двух возможных состояний. Сигнал ошибки

6 производит коррекцию оценки производной тока якоря . Скорректированная с учетом наброса нагрузки оценка производной 1 поступает на блоки 2, 3 и 4,. которые вырабатывают сигнал, поступающий на систему управления электроприводом, компенсирующий изменение момента нагрузки. Ток в двигателе убывает, это приводит к переключению релейного элемента 10 в другую сторону, а так как в контуре 5, б, 9 и, 10 существует скользящий режим, то восстанавливается равенство (11 и ток в якоре двигателя.

1061105

Составитель П.Кудрявцев

Редактор Л.Веселовская Техред-Л,Пилипенко Корректор A. Тяско.

Заказ 10038/49 Тираж 874 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фйлиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемое устройство по сравнению с известными повышает быстродействие системы, расширяет диапазон регулирования частоты вращения вала двигателя в условиях параметрических и аддитивных возмущений.