Цифровая система для позиционного регулирования

 

Пре/дложеыа цифро,вая система для позиционного регулирования. Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для управления электроприводами поточно-транспортных линий и механизмов, работающих в старт-стопном режиме, у которых в каждом рабочем ц,икле регламентированы величина перемещения и его продо;шительность . Целью изобретения является уменьшение тепловых потерь в электроприводе при отработке заданного перемещения за заданное время.- Циф,ровая система для позиционного, регулирования содержит блок задания перемещения, сумматор, первый, второй , третий и четвертый счетчики импульсов , преобразователь код - частота , блок ограничения частоты, формирователь импульсов, генератор, цифроаналоговый преобразователь, блок регулирования, двигатель, импульсный датчик полохсения, блок задания времени перемещения, генератор э талонной частоты, ключ, первый, второй и третий преобразователи частоты и блок сравнения кодов. Закон движения электропривода, реализуемый системой5 соответствует параболической тахограмме, обеспечивающей минимальные тепловые потери в якорной цепи электропривода. 2 ил. i (Л го 00 о ел ю

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (бц 4 G 05 В 19 18

ОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А В ТОРСКОЫФ СВИДЕтеЛьСТВУ

mcvaAmT EHH é HoMmET ceca

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 39055 5/24-24 (22) 08.04,85 (46) 30.12.86. Вюл. li- 48 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт "Тяжпромзлектропроект (72) N.A. (<аменев, И.д. Розов, Ю.3. Фельдман и В.И. Холодный (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1198460, кл. С 05 В 19/18, 1984.. (54) Щ1ФРОВАЯ СИСТЕМA ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛКРОВАКИЯ (57) Предложена цифровая система для позиционного регулирования. Изобретение GTliocHTcR к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для управления электроприводами поточно-транспортных линий и механизмов, работающих в старт-стопном режиме, у которых в каждом рабочем цикле регламентированы величина перемещения и его про„„SU„„1280572 А 1 должительность. Целью изобретения

1 является уменьшение тепловых потерь в электроприводе при отработке задан ного перемещения sa заданное время;

Цифровая система для позиционного. регулирования содержит блок задания перемещения, сумматор, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, преобразователь код — частота, блок ограничения частоты, формирователь импульсов, генератор, цифроаналоговый преобразователь, блок регулирования, двигатель, импульсный датчик положения, блок задания времени перемещения, генератор эталонной частоты, ключ, первый, второй и третий преобразователи частоты и блок сравнения кодов. Закон движения электропривода, реализуемый системой, соответствует параболической тахограмме, обеспечивающей минимальные тепловые потери в якорной цепи электропривода. 2 ил.

1280572

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к системам, предназначенным для точной обработки рабочим органом заданного перемещения в течение заданного времени, и может быть использовано для управления электроприводами поточно-транспортных линий или других механизмов, работающих в старт-стопном режиме, для которых в каждом рабочем цикле регламентируется величина перемещения и его продолжительность.

Целью изобретения является уменьшение тепловых потерь в электроприводе при отработке заданного перемещения за заданное время.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов контура задания скорости.

f0

f5 м 40

55

Цифровая система сбдержит блок 1 задания перемещения, сумматор 2, первый счетчик 3 импульсов, преобразователь 4 код — частота, блок 5 ограничения частоты, формирователь 6 импульсов, интегратор 7, цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 регулирования, двигатель 10, импульсный датчик 11 положения, блок 12 задения времени перемещения, генератор 13 эталонной частоты, ключ 14, первый, второй и третий преобразователи 15, 16 и 17 частоты, второй, третий и четвертый счетчики 18, 19 и 20:ямпульсов и блок 21 сравнения кодов. Блоки 13-21 составляют контур задания скорости.

Система работаег следующим образо

В исходном состоянии на выходе блока 1 задания перемещения код заданного положения N равен нулю.

Первый счетчик 3 импульсов и интегратор 7 находятся в нулевом состоянии, сигнал задания скорости Up на выходе цифроапалогового преобразователя 8 равен нулю, и двигатель 10 электропрквода находится в состоянии покоя, Введенный в блок 1 задания перемещения код N заданного положения подается на первый вход сумматора 2.

На выходе сумматора возникает код рассогласования AN, который подается на вход преобразователя 4 код— частота. На выходе преобразователя имеющего линейную характеристику, возникают импульсы, следующие с частотой Г, величина которой пропорциональна коду рассогласования

gN . Импульсы частотой 14 поступают на первый вход блока 5 ограничения частоты. IIa выходе блока 5 возникают импульсы, частота х. следования которых равна частоте 1 импульсов, поступающих на его второй вход с выхода блока 21 сравнения кодов, Вырабатываемь1е блоком 5 импульсы су;. мируются в интеграторе 7, выходная величина N„ которого преобразуется цифроаналоговым преобразователем 8 в напряжение задания скорости П, которое подается на вход блока 9 регулирования, упрявляющего скоростью двигателя 10. При этом двигатель начинает разгоняться, импульсный датчик 11 начинает выдавать импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения двигателя. Эти импульсы через формирователь 6 импульсов подаются на второй вход интегратора 7 и являются сигналом обратной связи в цифровом контуре регулирования скорости. С выхода формирователя 6 импульсы подаются также на вход счетчика 3 импульсов, производящего их суммирование. На выходе счетчика 3 код М1, представляет собой фактическое положение и является сигналом ооратной связи в цифровом контуре регу.:и-ровавня положения.

В процессе отработки зада ...ного перемещения разгон и торможение электропривода Осуществляю;ся в соотLFT ствии с величиной сигнала f заданной скорости отрабатываемого цифровым контуром регулирования скорости, при этом количество импульсов частоты f. в точности соответствует заданной вел .ин= перес .с:;егия,, 1

В конце цикла отработки заданного перемещения при 1=„--0 контроль от. работки заданного перемещения осуществляется цифровым контуром регулирования положения. В этом случае при налкчпк ошибки в позиционировании (например„ из-за инерционности контур:=: регулирования скорости либо из=за наличия статической нагрузки) на вход интегратора 7 через блок 5 поступают -.:пульсы частотой

К . !<од К„ на выходе интегратора, а следовательно, к сигнал Ц, на выходе цифроаналоговогo:преобразователя изменяются таким образом, чтобы устЗ 12805 ранить рассогласование. При достижении величиной К,р значения N рассог2 ласование становйтся равным нулю и электропривад останавливается. в заданном положении, Реализацию аптималь<<ой, соответ— ствующей минимуму тепловых потерь в электроприводе, параболической тахограммы обеспечивает контур задания скорости, временные диаграммы сигналов которого приведены на фиг.2.

Контур задания скорости работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 18, 19 и 20 импульсон находятся в нулевом положении, код заданного времени

Ng перемещения и код INI заданного положения равны пулю, сигналы на выходах преобразователей частоты также равны нулю, ключ 14 открыт. 20

/2 жением

N2 N., IN) (t) = = о

Импульсы f, поступают также на частотный вход Второго преобразователя

16 частоты, на выходе которого частота f, следования импульсов определяется соотношением

15 (6) Введение В блок 1 задания перемещения и в блок 12 задания времени перемещения коды N и N подаются в контур задания скорости. При этом по установочному входу В счетчик 18 заносится величина И /29 а на частотный вход первого преобразователг. 15 частоты через клю 1 1l начинает поступать частотный сигнал f с выхода ЗО генератора 13 эталонной частоты. На выходе преобразователя 15 частота

r;, <;:)=J <,It)à =t, о

6NI 2 6Ng (7) в котором

f р 1 9 (2) Е

11 9

2 (3) t

N) = .П

4 где d<

6М„

t2)

),1з (Х2 6N2 . В;

) с

<) я2 -<) бь, 2 з (10) Полученная параболическая тахограмма привода соответствует аптиследования импульсов определяется выражением — принятая дискретность за-. дания времени перемещения (цена импульса генератора

13 эталонной частоты); — принятая дискретность задания и измерения перемещения (цена импульса на выходе формирователя 6 имПУЛЬСОВ); заданная величина перемещения„

-; заданное время перемещения.

С выхода первого преобразователя

15 частоты импульсов частоты со знакгом "минус." поступают H". частотный вход счетчика 18, изменяя его

ВыхОднОЙ кад I3 c.ooTBp.гствии с Выра

f (t)= 1СМ < IC И, 2 1СМ„

2 ); «) Т

<) где i =12 — постоянный коэффициент.

При этом знак частотнага сигнала определяется знакам NI каца счетчика 18, а именно: в период разгона привода при положптельнам М< импульсы частоты f2 суммируются В третьем счетчике !9, а при торможении привода отрицательное значение И1 реверсирует счет импульсов В третьем счетчике 19. Так<.м образом9 Выходной сигнал М третье;О счетчика 19 определяется в tpKI,pнием

Па выходе преобразователя 17 частота т. спедоьания импульсов опреде-, ляется выражением т„6ъ; (t)f = =2 I <- f3 I,.t2 (8

З < N N2 N2

I 1 Ф

Пренебрегая динамической ошибкой в скорости при ДВ)гжении электрапривода, можно записать, что т (9)

4 где V — скорость перемещения рабочего органа привода.

Из (9) с учетом (2)9 (3), (ч) и (8) уравнение скорости перемещения рабочего органа принимает вид

1280572 мальному в смысле минимума тепловых потерь в приводе закону движения исполнительного органа рабочей машины при заданной величине перемещения L и заданном цикле позиционирования

Импульсы частоты t1 подаются на вход четвертого счетчика 20, на выходе которого код Ng изменяется во времени в соответствии,с выражением

N (t)=: f (t)dt=f — tã э з

ЗИ„2И, 3 э N2 6 N33 ф 1 (11) В момент времени

Ny — = у-- (12) выходной код N четвертого счетчика

20 достигает величины

ЗИ t „2N„ týï (13) 2Р о 3 Д и п

При этом срабатывает блок 21 сравнения кодов и своим выходным сигналом закрывает ключ 14. На этом цикл работы задания скорости закан25 чивается.

Таким образом, в течение заданного времени отработки рассогласования контур задания скорости формирует частотный сигнал f. задания скорости по оптимальному параболическому закону, вырабатывая при этом количество импульсов, равное коду, заданного перемещения N ., Такая тахограмма обеспечивает абсолютный ми- 35

„,нимум тепловых потерь в якорной цепи электропривода.

Положительный эффект от применения предлагаемой системы создается за счет экономии электроэнергии, 40

" снижения установленной мощности электрооборудования, а также повьппения производительности механизма ввиду установления регламентированного времени позиционирования. 45

Формула изобретения

Цифровая система для позиционного регулирования, содержащая последовательно соединенные блок задания перемещения, сумматор, преобразователь код — частота, блок ограничения частоты, интегратор, цифроаналоговый преобразователь, блок регулирования, двигатель, выход которого подсоединен с второму входу блока регулирования, датчик положения, формирователь импульсов,. выход которого соединен с вторым входом интегратора, первый счетчик импульсов, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также последовательно соединенные генератор эталонной частоты, ключ, управляющий вход которого подсоединен к выходу блока сравнения кодов, первый преобразователь частоты, второй вход которого соединен с выходом блока. задания перемещения, входом второго преобразователя частоты и входом блока сравнения кодов, а третий вход — с выходом блока задания времени перемещения, третий вход второго преобразователя частоты соединен с выходом второго счетчика; а выход — с частотным входом третьего счетчика, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью уменьшения тепловых потерь в электроприводе, в нее дополнительно введены четвертый счетчик импульсов и третий преобразователь частоты, первый вход которого соединен с выходом третьего счетчика импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу знакового разряда второго счетчика импульсов, вход которого соединен с вторыми входами второго и третьего преобразователей частоты и с выходом первого преобразователя частоты, выход четвертого счетчика подключен к второму входу блока сравнения кодов, а вход соединен с вторым входом блока ограничения частоты и выходом третьего преобразователя частоты, установочный вход которого подсоединен к установочному входу второго счетчика импульсов и к выходу блоа задания перемещения.

1280572 д)иа f

Составитель В. Башкиров

Редактор И. Рыбченко Техред И.Попович Корректор M. Пожо

Заказ 7065/52 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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