Электропривод с упругой связью между электродвигателем и механизмом

 

Электропривод с упругой связью между электродвигателем и механизмом является устройством с повышенным i быстродействием и улучшенной компенсацией упругих колебаний. Цель изобретения - улучшение компенсации упругих колебаний. Устройство содержит электродвигатель 2 и механизм 3 с упругой связью 1, регулятор частоты вращения 4 с датчиком частоты вращения 5, корректирующее звено (КЗ) 6, регулятор тока якоря 7 с датчиком тока 8 и регулируемый преобразова-. тель 9. Управляемый полосовой фильтр (УПФ) 10 вьщеляет и усиливает частоту упругого резонанса. Широтноимпульсный модулятор (ШИМ) 13 и ключевой элемент управляют КЗ 6 таким образом, чтобы амплитуда колебаний частоты упругого резонанса в системе стремилась к нулю. Введение инерционного звена 17, выполнение УПФ 10 управляемым и снабжение частотночувствительного блока 11 дополнительным управляющим входом, соединенным с выходом ШИМа 13, обеспечивает повышенное быстродействие и улучшенную компенсацию упругих колебаний. Контур самонастройки по частоте упругого резонанса состоит из блоков 14-16 и реализует интегральный закон управления. Контур самонастройки из блоков 10-13 позволяет максимально ; уменьшить статическую ошибку и отрегулировать быстродействие контура по амплитуде. 4 ил. i (Л N9 42 СО СО сриг./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1241394 а04 H02Ð50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

B(, F."(";t. >,,ЛД Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3815177/24-07 . (22) 23.11.84 (46) 30.06.86. Бюл. N. 24 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) В.А. Новиков, М.П. Белов, Г.Ф. Михальченок и С.Н. Баранов (53) 621. 316. 718. 8(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 693525, кл. Н 02 P 5/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1066012, кл. H 02 Р 5/06, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С УПРУГОЙ СВЯЗЬЮ

МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И МЕХАНИЗМОМ (57) Электропривод с упругой связью между электродвигателем и механизмом является устройством с повышенным быстродействием и улучшенной компенсацией упругих колебаний. Цель изобретения — улучшение компенсации упругих колебаний. Устройство содержит электродвигатель 2 и механизм 3 с упругой связью 1, регулятор частоты вращения 4 с датчиком частоты вращения 5, корректирующее звено (КЗ) 6, регулятор тока якоря 7 с датчиком тока 8 и регулируемый преобразователь 9. Управляемый полосовой фильтр (УПФ) 10 выпеляет и усиливает частоту упругого резонанса. Широтноимпульсный модулятор (ШИМ) 13 и ключевой элемент управляют КЗ 6 таким образом, чтобы амплитуда колебаний частоты упругого резонанса в системе стремилась к нулю. Введение инерционного звена 17, выполнение УПФ 10 управляемым и снабжение частотночувствительного блока 11 дополнительным управляющим входом, соединенным с выходом ШИМа 13, обеспечивает повышенное быстродействие и улучшенную компенсацию упругих колебаний.

Контур самонастройки по частоте упругого резонанса состоит из блоков

14-16 и реализует интегральный закон управления. Контур самонастройки из блоков 10-13 позволяет максимально; уменьшить статическую ошибку и отрегулировать быстродействие контура по амплитуде..4 ил.

1241394

Ф

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Цель изобретения — улучшение компенсации упругих колебаний и повышение быстродействия электропривода, На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.

2-4 — принципиальные схемы соответственно частотно-чувствительного бло ка, корректирующего звена и управляемого полосового фильтра.

Электропривод с упругой связью 1 между электродвигателем 2 и механизмом 3 содержит последовательно включенные регулятор 4 частоты вращения с подключенным к его входу датчиком

5 частоты вращения, корректирующее звено 6, регулятор 7 тока якоря с подключенным к его входу датчиком 8 тока и регулируемый преобразователь

9, подключенный к якорю электродвига" теля .2, а также последовательно включенные полосовой фильтр .10, частотно-чувствительный блок 11, выпрямитель 12, первый широтно-импульсный модулятор 13 и последовательно соединенные фазовый дискриминатор 14, интегрозапоминающий .блок 15 и второй широтно.-импульсный модулятор 16, причем вход перестраиваемого полосо" вого фильтра 10 подключен к выходу датчика 5 частоты, а его выход вместе с входом частотно-чувствительного блока 11 подключен к входам фазового дискриминатора 14, управляющие входы корректирующего звена 6 соединены с выходами широтно-импульсных модуляторов 13 и 16, выход второго из которых подключен к управляющему.входу частотно-чувствительного блока 11. Выход первого широтно-импульсного модулятора 13 соединен с дополнительным управлякш1им входом частотно-чувствительного блока 11, выход второго широтно-импульсного модулятора 16 соединен с входом инерционного звена 17, выход которого подключен к управляющему входу управляемого полосового фильтра 10.

Сигналы, снимаемые с выходов широтноимпульсных модуляторов 13 и 16 и инерционного звена 17, управляют ключевымн элементами 18-25, входящими в состав частотно-чувствительного блока 11, корректирующего звена 6 и управляемого полосового фильтра 10.

Электфопривод работает следующим образом.

Для широкого класса электроприводов с упругой связью между электродвигателем и механизмом упругие свойства с достаточной точностью. могут быть описаны передаточной функцией ьу Тур + 1

У вЂ” г.Ра+ 2Ъ Т Р + у У где Т, (у- постоянная времени и коэф-. фициент демпфирования, определяемые частотой и амплитудой упругого резо15 нанса.

Передаточная функция корректирующего звена (фиг.3) имеет следующий вид,1

Ткр+ 24EP+ 1

26 ю вЬ

С (Т„р + 1)2

У где Т, (— постоянная времени и коэффициент демпфирования корректирующего звена.

При условии 1/Т = I/T и у практически полностью компенсируется влияние упругой связи на динамику системы. Выходной сигнал с датчика

5 частоты вращения поступает на вход упранляемого полосового фильтра 10, имеющего передаточную функцию

Кп«е Tïô P

"nq T Р +7Т Р+1 вФ где К вЂ” коэффициент усиления, Т„а. — постоянная времени управляемого полосового фильтра, Л вЂ” коэффициент, равный 1/6, где g — параметр затухания лежащий в пределах 0 (1 (фиг.4) .

Амплитудная частотная характеристика полосового фильтра имеет резонансный пик при Х=1,414, т.е. 4, =

0,707. Условие начальной настройки 1/Тя1, = 1/Т „ цо. При точной настройке 1/Тн -<ду управляемый полосовой фильтр 10 представляет собой усилитель амплитуды резонансной частоты с4 с коэффициентом усиления

50 К и

- 1й ф (у)

А где M

55 при rd9 1/Т114 °

Управляемый полосовой фильтр 10 таким образом выделяет и усиливает ,частоту упругого резонанса М.у 1/T5 °

1241394

Сигнал, снимаемый с выхода управляемого полосового фильтра 10, подается на вход частотно-чувствительного блока 11, представляющего собой модель упругого звена с передаточной функцией

Т{мГ + 1

T„ P + Q P+1 где Т,.1„, Ту — постоянная времени демпфирования и упру- . гого резонанса модели упругого звена (фиг.2)

Условие начальной настройки

1/Т„,„» = 1/т„, = „„1/Т1, „= 1/2QT o.

Сигнал, снимаемый с выхода частотно-чувствительного блока 11, .пропорциональный амплитуде колебаний ча,стоты йу, поступает на выпрямитель 12 имеющий сглаживающий фильтр на выходе, Выпрямленное напряжение через широтно-импульсный модулятор 13 и ключевой элемент 21. (фиг.3) управляет величиной коэффициента демпфирования корректирующего звена 6 таким обра- зом, что амплитуда колебаний частоты упругого резонанса в системе стремится к нулю, т.е. обеспечивается выполнение равенства ц = 4ч. !

Сигналы, снимаемые с входа и выхода частотно-чувствительного блока.

11, поступают также на первый и второй входы фазового дискриминатора

14, который определяет величину фазового сдвига л между входом и выходом частотно-чувствительного блока

11; Напряжение на выходе фазового дискриминатора 14, пропорциональное величине д, также пропорционально . величине отклонения частоты упругого резонанса до от начального значения царю. При малых значениях а сакэ и)т ср = — 1/< (» "----) . )тв

Сигнал, снимаемый с выхода фазового дискриминатора 14 через интегрозапоминающий блок 15, второй широтно-импульсный модулятор 16 и ключевые элементы 18, 19,22 и 23 (фиг.2 и 3), управляет величинами 1/Ту и

1/Т исходя из условия 1/Т 1= 1/Т =

К

=и4, при этом 4 ср всегда стремится к нулю. Сигнал, снимаемый с выхода широтно-импульсного модулятора 13, поступает на вход частотно-чувствительного блока 11 и через ключевой элемент 20 производит автоматическую поднастройку величины 1/Т .

Сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора 16 через инерционное звено 17 поступает на управляющий вход управляемого полосового фильтра 10 и через ключевые элементы 24 и 25 производит автоматическую настройку величины 1/Тдф . Инерционное звено. 17 имеет передаточную функцию

10 W

Й Тц P + где T малая постоянная времени инерционного звена 17.

Инерционное звено !7 применено для динамической развязки перестраи15 ваемых параметров. частотно-чувствительного блока 1! (1/Т,, 1/Тцм )и перестраиваемого полосового фильтра

10 (1/Трф). Контур самонастройки по частоте упругого резонанса, со стоящий из блоков 14-16, реализует интегральный закон управления и пии достаточном быстродействии (превосходящем скорость изменения

1/Тзм(= 1/Тк = Ыч„ где Тцм TKi

dg текущие значения параметров. Контур самонастройки по частоте упругого резонанса, состоящий из блоков 1013, обеспечивает перенастройку » и

1/Т,„ по пропорциональному закону.

Увеличение коэффициента усиления в контуре позволяет максимально уменьшить статическую ошибку, а наличие сглаживающего фильтра на выходе выЗ5 прямителя 12 позволяет отрегулировать быстродействие контура самонастройки по амплитуде таким образом, чтобы контур самонастройки по частоте бып более быстродействуюшим, 40 так как выполнение равенства К>

КП4 — — необходимо для правильной настройки „и возможно лишь после точной настройки 1/Tg@ (1/Т ф = 1/Tq ) .

45 Параметры Кп иЯ полосового фильтФ ра 10 выбираются исходя из обеспечения необходимой чувствительности и быстродействия контуров самонастрой. ки.

Формула изобретения

Электропривод с упругой связью между электродвигателем и механизмом

55 содержащий электродвигатель и последовательно включенные регулятор частоты вращения с подключенным к его входу датчиком частоты вращения, кор1241394 ректирующее звено, регулятор тока якоря с подключенным к его входу датчиком тока якоря и регулируемый преобразователь, подключенный к якорю электродвигателя, А также последовательно включенные полосовой фильтр, частотно-чувствительный блок, выпрямитель, первый широтно-импульсный модулятор и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегрозапоминающий блок и второй широтно-импульсный модулятор, причем вход полосового фильтра подключен к выходу датчика частоты вращения, а его выход вместе с.входом и выходом частоточувствительного блока — к входам фазового дискриминатора, управляющие входы корректирующего звена соединены с выходами широтно-импульсных модуляторов, выход второго иэ которых подключен к управляющему входу частотно-чувствительного блока, о т л и5 ч а ю шийся тем что с целью улучшения компенсации упругих колеба ний и повышения быстродействия, в него введено инерционное звено, полосовой фильтр выполнен управляемым, 10 а частотно-чувствительный блок снабжен дополнительным управляющим входом, причем выход первого широтно-импульсного. модулятора соединен с дополнительным управляющим входом частотно15 чувствительного блока, а выход второ го широтно-импульсного модулятора— с вхоцом инерционного звена выход которого подключен к управляющему входу полосового фильт20 ра.

1241394

1241394 а ую

dm kaaee f7

Составитель В. Трофименко

Техред, Л.Олейник Корректор В. Бутяга

Редактор Е. Копча

Заказ 3609/52 Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11..3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4