Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах механизмов, требующих малого динамического отклонения скорости при приложении и снятии статической нагрузки. Увеличение быстродействия и уменьшение динамического отклонения скорости при приложении и снятии нагрузки обеспечивается введением второго регулятора скорости 9, параметры которого отличаются от параметров первого регулятора скорости 1, обеспечивающего возможность создания системы с переменной структурой с подчиненными регулированием параметров, многоконтактного ключа 12 и блока 13 формирования сигнала, характеризующего окончание переходного процесса по управлению. Введенные элементы позволяют производить раздельную настройку системы -для работы с высоким качеством как при изменении управляющих , так и возмущающих воздействий . 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3923312/24-07 (22) 08.07.85 (46) 15.01 87. Бюл. К 2 (71-) Красноярский политехнический институт (72) А.А. Федоренко, N.С. Карагодин,.

Н.Ф. Лазовский и M.À. Мураховская (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

8 479208, кл.. Н 02 Р 5/96.

Гарнов В.К., Рабинович В.Б., Вишневецкий Л.М., Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. M,: Металлургия, 1971, с. 153, 143. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД .ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах механизмов, тре„,Я0„„3 283923 А 1 бующих малого динамического отклонения скорости при приложении и снятии статической нагрузки. Увеличение быстродействия и уменьшение динамического отклонения скорости при приложении и снятии нагрузки обеспечивается введением второго регулятора скорости 9, параметры которого отличаются от параметров первого регулятора скорости 1, обеспечивающего возможность создания системы с переменной структурой с подчиненными регулированием параметров, многоконтактного ключа 12 и блока 13 формирования сигнала, характеризующего окончание переходного процесса по управлению. Введенные элементы позволяют производить раздельную настройку системы -для работы с высоким качеством как при изменении управляющих, так и возмущающих воздействий. 2 ил.

1?83923

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока с,подчиненным регулированием параметров, и может найти применение в электроприводах механиз- 5 мов, требующих высокой жесткости механических характеристик и малого динамического отклонения скорости при приложении и снятии статической нагрузки.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение динамического отклонения скорости при приложении и снятии нагрузки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода постоянного ока; на фиг. 2 — блок формирования игнала окончания переходного проесса по управлению.

Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров содержит последовательно соединенные пропорционально-интегральный регулятор 1 скорости с первым входным резистором 2, регулятор 3 тока, управляемый преобразователь 4 и электродвигатель 5 постоянного тока, а также датчик 6 тока, выход которого подключен к входу регулятора 3 тока, и датчик 7 скорости, выход которого подключен к второму входному резистору 8 регулятора 1 скорости.

Кроме того, электропривод содержит второй регулятор 9 скорости с входными резисторами 10 и 11 и постоян- 35 ной интегрирования в два раза меньшей, чем постоянная интегрирования первого регулятора 1 скорости, управляемый многоконтактный ключ 12 и блок 13 формирования сигнала окончания переходного процесса по управлению, выход которого подключен к управляющему входу упомянутого ключа 12, при этом общая точка 14 входных цепей регулятора 1 скорости подключена через размыкающий контакт 15 ключа 12 к входу регулятора 1 скорости и через замыкающий контакт 16 ключа 12 к входу регулятора 9 скорости, общая точка 17 входных резисторов 10, i1 регулятора 9 скорости подключена через размыкающий контакт 18 ключа 1? к входу регулятора 9 скорости и через замыкающий контакт 19 — к входу регулятора 1 скорости, выход регуля- 55 тора 1 скорости через третий размыкающий контакт 20 ключа 12 подключен к входу регулятора 3 тока и к входному резистору 10 регулятора 9 скорости, а через третий замыкающий контакт 21 — к входному резистору 11 регулятора 9 скорости, выход регулятора 9 скорости через четвертый размыкающий контакт 22 ключа 12 подключен к входному резистору 11 регулятора

9 скорости и через четвертык замыкающий контакт 23 ключа 12 — к входу регулятора 3 тока.

При использовании апериодического входного фильтра (фиг. 2), в качестве первого входного резистора 2 регулятора 1 скорости и пуске электропривода от задатчика интенсивности управляющий вход управляемого ключа

12 может быть подключен к первому резистору апериодического фильтра (фиг. ?.), т.е. блоком 13 формирования сигнала окончания переходного процесса по управлению может служить входной резистор апериодического фильтра.

Параметры первого регулятора 1 скорости выбираются из условия требуемого качества переходного процесса чо скорости при изменении управляющего воздействия. Например,при настройке системы на симметричный оптимум параметры первого регулятора расчитываются на основании передаточной функции

Т„К С (RT p+1) и т а Р

4T „R8T „р где T,„, Т„ — электромеханическая и некомпенсируемая постоянные времени объекта;

Š— коэффициент передачи контура тока;

Се,R — параметры двигателя.

Параметры и структура второго регулятора 9 скорости выбираются из условия требуемого качества переходного процесса при обработке возмущающих воздействий (например, при приложении и снятии статического момента нагрузки).

Проведенные исследования свидетельствуют, что минимальное динамическое отклонение скорости и минимальное время ее восстановления после приложения и снятия нагрузки досдостигается, если второй регулятор

9 выбирается пропорционально-интегральным с тем же коэффициентом усиления пропорциональной части, но с . вдвое меньшей постоянной интегрирования, чем у первого регулятора. При

t "83923 практической Реализации это приводит к тому, что у второго регулятора в цепь обратной связи необходимо включать конденсатор вдвое меньшей емкости, чем у первого. Кроме того, 5 улучшение динамических показателей системы достигается и при использовании в качестве регулятора 9 ПИДрегулятора (пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор).

Электропривод с подчиненным регулированием параметров работает следующим образом.

Сигнал с.>+ поступает на вход первой входной цепи ?. Разность сигналов с выходов первой и второй входных цепей первого регулятора 1 скорости (на вход второй входной цепи поступает сигнал с датчика 6 скорости, пропорциональный скорости 20 вращения с.> электродвигателя 5) подается через размыкающий контакт 15 ключа 12 ня вход регулятора 1 скорости. Выходной сигнал U первого регулятора 1 скорости через размыкающий контакт 20 ключа .12 подается на вход регулятора 3 тока, на второй вход которого поступяет сигнал И, с датчика 6 тока, пропорциональный току

I электродвигателя 5. Выходной сиг- ЗО нял Б„ регулятора 3 тока поступает на.вход управляемого преобразователя

4, выходное напряжение которого Ug, поступающее на якорь электродвигателя 5, определяет скорость его вращения с.) . При наличии рассогласования в сигналах м" и м сигнал U на выходе управляемого преобразователя 4 увеличивается до тех пор, пока рассогласование не уменьшится до 40 нуля.

Кроме того, сигнал И через размыкающий контакт 20 ключа 12 поступает на первый входной резистор 10 регулятора 9 скорости, ня второй вход- 45 ной резистор 11 которого через чет- вертый размыкающий контакт 22 ключа

12 поступает сигнал U с выхода регулятора 9 скорости. Сигнал с общей точки 17 входных цепей регулятора 9 скорости, пропорциональный разности сигналов 1М вЂ” И, через второй раз3Т Ьт мыкающий контакт 18 ключа 12 поступает на,вход регулятора 9 скорости. Тя1 ким, обРазом, сигHRJIbl Пзт H Пзт Hà 55 выходах первого 1 и второго 9 регуляторов скорости в установившемся режиме равны, чем исключается дополни"тельный переходный.процесс в системе из-за различия напряжений на выходах регулятора в момент переключения контактов ключа 12, Система работает аналогично и при обработке изменения управляющего воздействия <1 . По окончании переходного процесса, обусловленного изменением ы", сигнал U на выходе блока 13 формирования сигнала окончания переходного процесса, вызыванного изменением сигнала управления, поступающий на управляющий вход ключа 12, изменяется, контакты ключа

12 переключаются (размыкающие размыкаются, замыкающие замыкаются). Второй регулятор 9 скорости оказывается включенным в контур регулирования скорости 1, а первый регулятор 1 включается на место второго. Таким образом, обработка системой возмущающих воздействий (наброс и сброс нагрузки) происходит с помощью второго регулятора 9 скорости настроенного, с учетом требований к переходному процессу при отработке возмущающих воздействий. Напряжение на выходе первого регулятора 1 скорости в этом случае также автоматически поддерживается равным напряжению на выходе. второго регулятора 9 скорости.

Сигнал U может быть сформирован, например, с помощью сигнала, измеренного на первом резисторе япериодического фильтра регулятора 1 скорости, если в системе используется апериодический фильтр, а пуск системы осуществляется от задатчика интенсивности. В этом случае при изменении сигнала задания на скорость - осуществляется заряд (разряд) емкостифильтра, ток через первое сопротивление фильтра большой и при большом падении напряжения U на этом сопротивлении контакты ключа 12 находятся в положении, показанном ня схеме фиг. 1.

Посаде того, как изменение и прекратилось, к моменту окончания заряда (разряда) емкости фильтра ток через первое сопротивление фильтря и падение напряжения U на этом сопротивлении уменьшаются и контакты многоконтактного ключа 12 переключаются (разомкнутые замыкаются, замкнутые замыкаются).

При изменении управляющего воздействия ключ 12 опять переключается, регуляторы меняютсь местами и т.д.

5 1283923

Рассматриваемый электропривод при этом же качестве переходного пропроцесса вследствие изменения управляющего воздействия сз" имеет лучшие показатели скорости при изменении возмущающего воздействия (приложение и снятие момента нагрузки). Так, при приложении и снятии "скачка" статического момента динамическое ототклонение скорости в предлагаемой системе уменьшается на 20, время восстановления скорости до заданного значения уменьшается на 50 . Эти показатели имеют место при .использо;ванин в качестве" второго регулятора

9 скорости пропорционально-интегрального регулятора, параметры которого выбраны согласно описанному выше с отступлением от симметричного оптимума.

Риг.2

Составитель В. Кузнецова

Техред В.Кадар Корректор F.... Сирохман

Редактор А. Долинич

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7455/55

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

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров, содержащий последовательно соединенные пропорционально-интегральньяи регулятор скорости с двумя соединенными между собой входными резисторами, регулятор тока, управляемый преобразователь и электродвигатель постоянного тока, а также датчик тока, выход которого подключен к входу регулятора тока, и датчик скорости, выход которого подключен к второму входному резистору регулятора скорости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения динамического отклонения скорости при приложении и снятии нагрузки, в него введены второй регулятор скорости с двумя соединенными между собой входными резисторами и постоянной интегрирования, в два раза меньшей, чем постоянная интегрирования первого регулятора скорости, управляемый многоконтактный ключ и блок Аорми

fQ рования сигнала окончания переходного процесса по управлению, выход которого подключен к управляющему входу упомянутого ключа, при этом общая точка входных резисторов nepf5 вого регулятора скорости подключена через размыкающий контакт ключа к входу первого регулятора скорости и через замыкающий контакт ключа— к входу второго регулятора скорости, 20 общая точка входных резисторов второго регулятора скорости подключена через второй размыкающий контакт ключа к входу второго регулятора скорос" ти и через второй замыкающий контакт — к входу первого регулятора скорости, выход первого регулятора скорости через третий размыкающий контакт ключа подключен к входу регулятора тока и к первому входному

30 резистору второго регулятора скорости, а через третий замыкающий контакт -- ко второму входному резистору второго регулятора скорости, выход второго регулятора скорости через четвертый размыкающий контакт ключа подключен к второму входному резистору второго регулятора скорости и через четвертый замыкающий контакт ключа — к входу регулятора тока.