Система регулирования скорости

 

Изобретение относится к бумагоделательной и металлургической технике и может найти ншрокое применение при регулировании скорости вращения валков бумагоделательны.х ма1иин и прокатных станов. В данной системе реи1ается задача обеспечения постоянства ее характеристик во всем диапазоне регулируемых скоростей за счет обеспечения зависимости характеристик блока главной обратной связи (БГОС) от сигнала задания. Выходной сигнал задатчика поступает на управляющий вход БГОС и на первый вход блока сравнения, в котором сравнивается с выходным сигналом БГОС. С выхода блока сравнения сигнал рассогласования поступает на первый вход регулирующего блока, в котором алгебраически суммируется с выходным сигналом блока местной обратной связи (БМОС) и в котором формируется закон регулирования. Выходной сигнал регулирую цего блока усиливается по мощности и подается на входы электродвигателя постоянного тока. Ток якоря электродвигателя измеряется датчиком тока, выходной сигнал которого подается на вход БМОС. Скорость вранления вала электродвигателя измеряется датчиком регулируемой координаты (например, частотным датчиком скорости), выходной сигнал которого подается на информационный вход БГОС. 2 ил. Ш (Л rsD tsD СО ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 <.з 05 В 13 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к- °

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797534/24-24 (22) 04.10.84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) Б. А. Фурман, В. М. Лещенко и A. И. 7азуренко (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 849135. кл. G 05 В 11/01, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1013907, кл. G 05 В ll/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1061107, кл. G 05 B 19/40, 198!. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к бумагодслательной и металлургической технике и может

IIBHTH широкое применение при регулировании скорости вращения валков бумагоделательных машин и прокатных станов. В данной системе решается задача обеспечения постоянства ее характеристик во всем диаÄÄSUÄÄ1229727 А1 пазоне регулируемых скоростей за счет обеспечения зависимости характеристик блока главной обратной связи (БГОС) от сигнала задания. Выходной сигнал задатчика поступает на управляющий вход БГОС и на первый вход блока сравнения, в котором сравнивается с выходным сигналом БГОС. С выхода олока сравнения сигнал рассогласования поступает на первый вход регулирующего блока, в котором алгебраически суммируется с выходным сигналом блока местной обратной связи (БМОС) и в котором формируется закон регулирования. Выходной сигнал регулирующего блока усиливается по мощности и подается на входы электродвигателя постоянного тока. Ток якоря электродвигателя измеряется датчиком тока, выходной сигнал которого подается на вход

БМОС. Скорость вращения вала электродвигателя измеряется датчиком регулируемой координаты (например, частотным датчиком скорости), выходной сигнал которого подается на информационный вход БГОС.

2 ил.

1229727

Изобретение относится к бумагоделательlloH технике и может быть использовано при цифровом регулировании скорости вращения электродвигателя постоянног.о тока привода бумагоделательной машины.

Цель изобретения — повышение динамической точности системы.

На фиг. приведена функциональная схема системы привода; на фиг. 2 — принципиальная схема блока главной обратной связи.

Схема содержит задатчик 1, регулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источник 4 питания, исполнительный двигатель 5, датчик 6 тока, датчик 7 регулируемой координаты, блок 8 мест11ой обратной связи, блок 9 главной обратной связи с информационным и управляющим входами и выходами 10 12, синхронизирующий генератор 13, блок 14 синхронизации, третий триггер 15, второй и третий элементы И 16 и 17, реверсивный счетчик 18, регистр 19, форми- 20 рователь 20 импульсов, первый и второй преобразователи 21 и 22 код-частота, делитель 23 частоты первый и второй триггеры

24 и 25, первый элемент И 26, электродвигатель 27 постоянного тока, блок 28 сравнения, сервомеханизм 29, N1 — выходной сигнал задатчика ), f x — выходной сигнал датчика регулируемой координаты 7, Nx — выходной сигнал блока 9 главной обратной связи, fy — выходной сигнал блока 14 синхронизации, fg — выходной сигнал синхронизирующего генератора 13.

Работу предлагаемой системы рассмотрим применительно к случаю цифрового регулирования скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока привода бумагоделательной машины. В этом случае в состав исполнительного двигателя входят электродвигатель 27 постоянного тока и датчик 6 тока якоря электродвигателя 27 постоянного тока.

В состав сервомеханизма 29 входят ре- 40 гулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источник 4 питания, исполнительный двигатель 5 и блок 8 местной обратной связи.

В качестве усилителя 3 мощности может 45 быть использован тиристорный преобразователь с блоками управления.

Регулирующее устройство 2, блок 28 сравнения и задатчик 1 могут быть реализованы на элементах цифровой вычислительной техники. 50

В качестве блока 8 местной обратной связи может быть использован преобразователь аналог-код, осуществляющий необходимые функциональные преобразования.

Поскольку в рассматриваемом примере регулируемой координатой является скорость то в качестве датчика 7 регулируемой координаты может быть использован импульсный датчик скорости.

В качестве управляемого блока 9 главной обратной связи может быть применен управ.-.,яемый проебразователь частота-код с частотным информационным входом. В состав блока 9 главной обратной связи входят синхронизирующий генератор 13, блок 14 синхронизации, триггер 15, элементы И 16 и

17, реверсивный счетчик !8, регистр 19, 11реобразователи код-частота 21 и 22 и делитель 23 частоты. В состав блок- !4 синхронизации входят триггеры 24 и 25 и элемент

И 26. В качестве триггера 15 применен

AS- триггер.

Система регулирования работает следующим образом.

Поскольку предлагаемая система регулирования представляет собой двухконтурпую цифроаналоговую систему регулировап1ия скорости вращения с внешним контуром регулирования скорости вращения вала элекгродвигателя 27 постоянного тока и внутренним контуром регулирования тока якоря электродвигателя 27 постоянного тока, то алгоритм регулирования закладывается в память цифрового регулируюшего устройства 2, которое может быть и микропроцессорным. Для ооеспечения работы регулирую1цего устройства 2 вся информация, поступаюгцая HB егo входы, должна быть представлена в форме параллельного двоичного кода. Код заданных значений скорости вырабатывается задатчиком и поступает на первый вход блока 28 сравнения, на второй вход которого поступает Bhlxo;IIIQH сигнал блока 9 главной обратной связи. Выходной сигнал блока 28 сравнения поступает на первый вход регулирующего устройства 2, на второй вход которого поступает код теку1цих значений тока якоря электродвигателя

27, вырабатываемый датчиком 6 тока (шунт в якорной цепи) в сочетании с блоком 8 местной обратной связи (т. е. со вторичным преобразователем аналог-код) . Регулирую1цее устройство 2 в соответствии с за11рограммированным алгоритмом вычисляет код регулиру1ощего воздействия, управляю1ций работой усилителя 3 мощности (т. е. тиристорного преобразователя с блоками управления, включающими элементы преобразования выходного кода регулирующего устройства 2 в cHI налы импульсно-фазового управления) . Якорная цепь электродвигателя 27 подключена к выходам усилителя 3 мощllocTH, питающегося от источника 4 питания. Цикличносгь работы регулирующего устройства 2 синхронизируется по частоте и фазе переключений переменного напряжения на анодах тиристорного преобразователя усилителя 3 мощности благодаря связи регулирующего устройства 2 с источником 4 питания. В качестве сигнала датчика

6 тока используется напряжение, снимаемое с шунта в якорной цепи электродвигателя 27. Скорость вращения вала электродвигателя 27 фиксируется датчиком регулируе1229727

5 ! о мой координаты 7, выходной сигнал которого поступает на информационный вход блока 9 главной обратной связи.

Особенности работы данной системы определяются работой блока 9 главной обратной связи, который по своей структуре является преобразователем частота-код следящего типа, в цепь обратной связи которого включены преобразователь код-частота 21 с делителем 23 частоты, а цепь прямой связи выполнена в виде цифрового интегратора на базе реверсивного счетчика 18 с регистром 19 промежуточной памяти. Мгновенное значение кода, записанное в счетчике 18, представляет собой интегральное рассогласование двух сравниваемых частот — частоты импульсов (х,, поступающей с выхода блока синхронизации 14 íà S-вход триггера 15, и частоты f I,I, поступающей по цепи обратной связи преобразователя код-частота 22 на R-вход третьего триггера 15. Блок 14 синхронизации служит для исключения возможности одновременного поступления импульсов упомянутых частот на оба входа третьего триггера 15 путем принудительной привязки момента поступления импульсов частоты f, на вход третьего триггера 15 к фронту импульсов опорной частоты f х синхронизирующего генератора 13. При поступлении очередного импульса входной частоты f. на счетный вход первого триггера 24 в последнем записывается единичное состояние. Сигнал логической единицы с его выхода обеспечивает по .0-входу разрешение записи единицы во второй триггер 25. Запись единицы производится передним фронтом очередного выходного синхронизирующего импульса генератора

13, поступающего на тактирующий вход второго триггера 25 и на инверсный вход первого элемента И 26, прямой вход которого связан с прямым выходом второго триггера 25. Благодаря инверсии по входу импульс на выходе элемента И 26 формируется по заднему фронту импульса опорной частоты

fo. Импульс с выхода первого элемента И 26 обнуляет первый триггер 24 и поступает на

S-вход третьего триггера 15. Передний фронт следующего импульса частоты Ь обнуляет второй триггер 25. Таким образом, импульсы частоты !." поступают на вход третьего триггера 15 только в моменты, фиксируемые задним фронтом импульсов частоты fo. Частота выходного сигнала синхронизирующего генератора 13 должна по крайней мере вдвое, а реально для снижения вносимой неравномерности в 50 -100 раз превышать входную частоту .

В синхронном следящем режиме (f.=

= 1. ) третий триггер !5 находится в режиме переключений с частотой fx при постоянстве скважности переключений. При нарушении равенства указанных частот третий триггер 15 переключается с частотой, равной меньшей из сравниваемых частот, оста15

55 ваясь по времени преимущественно в том состоянии, которое подтверждается импульсами большей из частот. Так, при !.)! третий триггер 15 находится преимущественно в состоянии единицы, устанавливаемой по его S-входу. Различие в скважности напряжения на прямом и инверсном выходах третьего триггера 15 является признаком, который используется в качестве сигнала рассогласования в блоке 9 главной обратной связи.

На первые входы второго и третьего элементов и 16 и 17 подаются управляющие сигналы с выходов третьего триггера 15.

На их вторые входы подана выходная частота f преобразователя код-частота 21. Таким образом, количества импульсов частоты

1,, которые поступают через второй и третий элементы 16 и 17 на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 18, пропорциональны длительности пребывания третьего триггера 15 в состоянии единицы или нуля соответственно в каждом цикле его переключения. Перенос информации из реверсивного счетчика 18 в регистр 19 производится в конце каждого цикла переключения при возврате третьего триггера 15 в состояние нуля путем подачи короткого импульса разрешения на тактирующий вход регистра 19, который формируется формирователем 20 импульсов, подключенным к инверсному выходу третьего триггера 15. Если за время цикла переключения третьего триггера 15, разность в числе импульсов, поступивших на разные входы реверсивного счетчика 18, не равна нулю, то значение управляющего кода, записанного в регистре 19, изменяется с учетом знака разности. Это значение кода приводит к пропорциональному изменению частоты на выходе второго преобразователя 22 код-частота. В качестве опорной для указанного преобразователя также используется частота синхронизирующего генератора

l3, причем такти рова ние преобразователя код-частота 22 по тактирующему входу и, в конечном счете, формирование импульсов частоты fp, поступающих íà R-вход третьего. триггера 15, происходит передним фронтом импульсов частоты 4, в то время как импульсы частоты f. (на S-входе третьего триггера !5) формируются задним фронтом импульсов частоты f . Делитель 23 частоты включен на выходе второго преобразователя

22 код-частота и служит для сглаживания возможной неравномерности на его выходе, а также для настройки чувствительности всей системы. Выбор коэффициента деления делителя 23 частоты наряду с соотношением между значением частоты „коэффициентом преобразования второго преобразователя 22 код-частота и разрядностью реверсивного счетчика 18 определяет чувствительность блока 9 главной обратной связи.

Знак рассогласования, получаемого в реверсивном счетчике 18, таков, что он спо1229727

СООСТВЪСТ СИНХРО!1ИЗЗЦИИ Ч()СТОТ )> И )(В У СТЗ НОВИ ВП)СМСЯ СОСТОЯНИИ (i = fi И 3)13 l(> нис управля)оп(его коля на входе второго преобразователя код-частота 22. одновременНО 5)BC) 5IÊÝ(I(c! О sl ВЫХО;(Н Ым кодом М> б ) OK(I

9 г,13!3)loH обратной связи, сни(мае(мый с выхо;(3 12, оказывается строго пропорцпон" 1!—

tiblxI входной частоте /.

Высокая чувствительность î10ка 9 главIIОЙ Обр(IТН Ой С в 513)! К Н арX IÏ()t И ю ра В(IIÑ1â3 частота / =/ определяется фа:-:оным характ(. РО. I с. IcsKC)I Hs»t позволяет Уск013ит) PCBKцпк) системы «3 изменение частоты выходногO сигнала датчика регулируемой Koop;(Hнаты 7, и тем самым повысить бысгродсйствис и динамическую точность всего канала обратной связи. Для стабилизации этих характеристик Во всем диапазоне р(.гулированпя скорости электродвигателя 27 в блок 9 главной обратной связи введен первый пре образователь код-частота 21, информационный вход которого связан с BhlxoJOì задатчика 1, так что выходная частота пер

Ного прс 3()раз(3ватс.)я 21 код-частота olipc;(i.,)я Tcя из Выр3ж(ни 51:

/<<: Ar,! К, гд(/, час1ота выходного сигнала синхронизирующего генератора 13;

Л,) — ко;(задания скорости;

К вЂ” коэ(р(()и1(иснт llpollopt),HOH3,11>)locòè, 113личис первого преобразоватc!Isl 2 ; код-част(ла, таким образом, приводит к тоММ, ITO )3ЫСОКОМ3 $ P013)IIO CKOPOCTH ЭЛ(.KT p0 ()3H c3Te.I 5! 27 H 001 )>t ll013 HBC I OT(псpcкл)чсний третьего триггера 15 соответствует и повып!Снный уровень частоты /, НВЛЯ)ОП(СЙСЯ >13 TOTOH ПСР IIOC3 ИНФОРМ()ЦИИ 0 фазовом рассогл lcoB3IIHH частот / и /, B рсвсрсивный счетчик 18. При изменении кода задания в сторону уменьшения скорости уменьшается частота переключений третьего триггера 15 и пропорционально сй частота переноса информации /, последнее п(3 иво,(ит и тОму, I! 0 IX 13cTBH 1<., 11>но(Tf> фr) зового,(п(.крпмипатора, реализованного на третьем триггере 15, остается неизменной во всем диапазоне изменения сравниваемых )а(1 От / и

Г1остоянство характеристик блока 9 главной обратной связи во Всем диапазоне регх t«poB;1»«H значений скорост): элсктродвигате.)я 27 позволяет сохрани.гь оптимальную настройку динамики системь: регмлирования во всем рабочем;(иапазонс и, таким

)((образом, повысить 1ипамичсску)о точность системы регулирования в цег)оч.

Фо/ь))у>)а изобрет(.н т

CHcT(ма регулирования скоросги, со (ержащая реверсивный счетчик, синхронизирующий генератор и последовательно соединенные задатчик, блок сравнения, сервомеханизм, датчик регулируемой координаты, первый и второй триггеры, первый элемент

И и третий триггер, подключенный инверси ы м в ыход031 K )3ходх фор м и poBBTe. I я и м п у. II>— сов и к первому (!ходу второго элемента И, 3 также третий элемент И, or Iè÷àloùàÿñÿ тем, что, с целью повып)ения, (инамической точш3сти системы, в ней дополнительно ycT3H0I3;IeIIi I первый преобразователь код-час.!5 тота и пос,идовагельно соединенные регистр, второй преобразователь кОд,-частота и делитель час готы, подключенный вы: одом к R-входу трстьсгo триггера, соединенного прямым

Выходом с первым входом третьего элеме)гга И, I)03K!I)o÷cííîãî вторым в.(одом к второму )!ходу второго элемента И и к выходу первого пр(образователя ко.l-iilcToTB, соедиПЕННОГО ИнфОРХ:3ЦИОННЫМ ВХОДОМ C !!ХОДОМ задатчик(1, 3 такти1)мю!Ци(м !!хо,(ом — с Выхо,(ом синхронизирук)щегO генератора, с тактирующим входом второго преобразовате. I5I код-част(ла, С-входом второго триггера и с инвср IlhIM t)xo;(ox) первого элемента И, подключе)H)o к R-входу первого триггера, суммирукнций и вычитающий входы реверсивного счетчика соединены с выходами соответствснно третьего и второго элеменToI3 И, тактирукнций вход второго преобразовагсля код-)астота подк,)ючеп к выходу формирователя импульсов, а его выход к второму входу блока сравнения.

1229727

Редактор С. Патрушева

Заказ 2228/47 о

»

СÎCTBIIIITCCII 10. Г 333VOII

Тепрел И. Версс Кор13с33т33р .Ч Ша рошп

Тираж 836 110 ii:IICIIIIC

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4