Задающее устройство системы управления электроприводом
Изобретение относится к электроте.хнике и может быть использовано в шахтных подъемниках и экскаваторах. Целью изобретения является повын ение быстродействия электропривода. Устройство содержит функциональные преобразователи 7 и 8. Функциональный преобразователь 7 включен между выходом интегратора 4 и входо.м блока 2 ограничения. Функциональный преобразователь 8 включен между выходом интегратора 5 и входом блока I ограничения. Использование нелинейных функциональных преобразователей в цепях переключающих обратных связей обеснечивает автоматический выбор оптимальных режимов позиционирования при любом входном воздействии. 4 ил. с $9 сл
COI03 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (58 4
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030779/24-07 (22) 04.03.86 (46) 15.03.88. Бюл..% 10 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. М. Чермалых, А. В. Чермалых, В. В. Боярский и Б. Л. Тышевич (53) 62-83:621.316.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 541255, кл. H 02 Р 5/06, 1973.
Авторское свидетельство СССР № 917920, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.
„„SU„„1381674 А1 (54) ЗАДАЮШЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО11РИВОДОМ (57) Изобретение относится к электротеxнике и может быть использовано в шахтных подъемниках и экскаватора . 1(елью изобретения является повышение быстродействия электропривода. Устройство содержиг функциональные преобразователи 7
n H. Функциональный преобразователь 7 включен меж дх выходом интегратора
4 и входом блока 2 ограничения.
Функцис>нальный преобразователь 8 включен мехкду выходом интегратора 5 и входо» б. ока 1 ограничения. Использование нелинейных функциональных преобразователей в цепях переключаюгцих обратных связей обеспечивает автоматический выбор оптимальных режимов позиционирования при любом входном воздействии. 4 ил.
1381674
Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления электроприводом промышленных установок, и предназначено для формирования изменяющихся во времени задающих сип<а toB, величина которых отображает требуемый закон изменения перемещения, скорости и ускорения, например, шахтных подъемников, механизмов экскаваторов, подвижных звеньев манипуляторов при пуске, разгоне, равномерном движении и торможении электродвигателя.
Цель изобрегення повышение быстродействия электропривод3.
На фиг. изобра)кена функциональная схема задающего устройства; на фиг. 2 схема второго функционального преобра3oB3T(..>IH; на фиг. 3 и 4 — диаграммы напряжений, характеризующих работу устройoòBà, соогветственно для случая, когда обе ограничиваемые иерем tlkthl((скорость и ускорение! Д<>стигают максимальных значений и ког..kkl эти íе(>(меппые не достигак>г Ограничений.
У TpoHOTHo (фи(. 1! содержит последовательно с<>едппенпые 6 loKH 1--3 ограничения и ин<сгр(< lop<>l 4 6, при этом выход
15k
Кроме гсп (>, в устройс l llo введены функциоl1;lльные преобраз<>ватели 7 и 8, первый нз кс>торых нклн>ч II между выходом интеграТ()ра 4 tt входом 6. Iohtk 2 Огp3tlH>IPIIIIH, 3 BTOрОН >1(. ж k>, klk>l Xo koM kt k<1 . l p3TOp3 5 H IIXOдом блока 1 Огрklничення. Выход инTcгратора 6 свяl <и о входом блока 1 ограничения черсз Ilpoll<>plkHol13льный усилитель!).
Функциональный преобразователь 7 образован первым 6.1ohoM 10 перемножсния, первый вход h(>Top(>i o, соединенный с входом первого 6.ц>ка 11 выделения модуля, служит входом преoápk>:IoB3òå lÿ 7, второй вход блока 10 перемножения подкл<очен к выходу блока 11 выделения модуля, выход соединен с входом про<горционального усилителя
12, выход которого является выходом указанного преобр(1:>О<5(>тсля, а функцис>нальный преобразователь 8 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные блок 13 перемножсния, пропорциональный усилитель !4, сумматор 15, исполнительную цепь управляемого клк>чевого элемспта 16 и один из вхоloB сумматора 17, <ц>следовательно соединенные блок 18 выделения модуля, блок 1!> извлечения квадратного корня, пропорциональный усилитель 20, 6;Ioh 21 перемножения, исполнительнуlo цепь управляемого ключевого элемента 22 и второй вход сумматора 17, 3 гакже сумматор 23 и пропорциональный уси.>итель 24, в оды которых, объединенные с Bxo,<3)tkt 6;loh3 13 перемножения, блока 18 llllделепия модуля и вторым входом
55 блока 21 перемножения, образуют вход функционального преобразователя 8, выходом которого служит выход сумматора 17, причем второй вход сумматора 23 подключен к источнику 25 постоянного напряжения, а его выход соединен с цепями управления ключевых элементов 16 и 22, выход пропорционального усилителя 24 подключен к второму входу сумматора 15, а выход блока 18 выделения модуля соединен также с вторым входом блока 13 перемножения.
Устройство работает следующим образом.
При ступенчатом входном воздействии U пропорциональном заданному перемещению, на вход блока l ограничения подаются выходные сигналы функционального преобразователя 8 и пропорционального усилителя 9.
На входе блока 1 ограничения формируется разность Л(.. I=1 "- (>t<- — U! à Hd входе блока 2 ограничения разность Л(. 2=
=Uk — U; — U>.
В начальный момент AL 1)0 и, следовательно, на выходе блока 1 ограничения будет постоянный сигнал l!1, 1>ропорциональный максимальной (ограничиваемой):5аданной величине скорости, на выходе блока 2 ограничения постоянный си ll(1;I U >, пропорциональный ограничиваемой величине ускорения, на выходе блока 3 ограничения — постоянный сигнал U Lt;>pi, прон<>рциона.>ьный ограничиваемой величине рывка.
Если при заданной величине входного сигнала U» скор<>сть и ускорение достиГак)Т ОГPÇHHЧИВ3(. М1>1Х ВЕЛИЧИН, T.< . 4 ДОстигает значения 1 >, d (..(; — значения UI (! t4 H l! cooTk5(.тств tlHo н(1пряжения, llpo
l1oj>IkHo»3;latIb1e y(.hoj>(.HHko и скорости), то на выходе интегратора 4 увеличивается сигнал U4 по линейному закону до тех
llop, пока 1. .1 не достигнет значения 1.1> (фиг. 3), послс чег<> 1:(=U =cnk>st и на выходе интегратора 5 сигнал Lt;, увеличивается (Io линейному закону. Когда ЛГ станет раиным нулю, цод действием сигнала обратной связи U4 изменяется знак 1. ;5 н сигнал (. 4 начинает уменьшаться до нуля. Чтобы сигнал (!4 стал равным нулю в ТоТ момент, когда U;, достигает ограничиваемого значения l. I, передаточныЙ коэффициент k; функционального преобразователя 7 должен быть определен из равенства l: I — (. q Unky =
=0 в соответствующий момент времени
t=t11+tIg. Так как в этот момент должно бь<ть l! т=L 1 — 1 ;,=0,5(п1;1=(.>г/21, ;>„„где
tl 1=tl1 — — !.:г/j.t,>„, период диаграммы напряжения, то k;=-lt>/2U>,. При малых входных воздействиях U4 не будет достигать значения Ug и переключение произойдет при напряжении L. 4,— — =(,4 (U2 (фиг. 4).
В общем случае для любых значений напряжение U-, должно определяться по
-1 выражению L;=0,5U IU4sigl>L4, которое реализуется функциональным преобразова1381674 телем 7. Коэффициент передачи пропорционального усилителя 12 )с>>=0,5U3. При равномерном движении U4=0, UB=UI, если скорость достигает ограничиваемого значения, или LI;,= U> — — const, если Ug (U I. Чтобы процесс протекал оптимально, сигнал должен стать равным L " в тот момент, когда Г, — — О. Для этого, если ускорение и скорость достигают ограничиваемых величин, передаточный коэффициент k8 должен определяться из равенства (> - — Li>(Ug=
= V. kgU l — Ug=0 в момент времени
=tt+tz. Так как V..— Vg при постоянном рывке в момент времени t= t I+tg должно быть равно 0,5kgV>tg, то k()=0,5kglз где
t1= 7>!+ t)Z+t;Ig.
Периоды диаграммы напряжений равны (з>=(ззЕ>>/V ь, (зг>= (1, — 21->г /2Г:з„,,) /Ug=
=UI/1 — Г> /L >., Следовательно, t
=L (/U +L2/Uз, kI(=0,5kg(Lll/(4р+U >/V >
U>t —— kqLt l. Если только U; не достигает ограничиваемой величины, то напряжение обратной связи должно быть равно Г>(=
=0,5k (11:-,/Г +I.,;11,/V„„).
Если не достигают ограничений l!4 и (з, переключение происходит при 1!.(=U4m И VB=Vgm И тОГда, таК КаК 1 „, =о,ьи t„+t,,>=t:I„,>tt,.
=), U>mU1,.„то напряжение обратной связи должно определяться из выражения l (>,5I lt, > ., + Ui,t-. !и > = UE > оx х $ (- 5 т,> 1. >
Таким образом, для обеспечения OIITHмального переходного процесса должны соблюдаться соотношения
0.5k l (t:,!(- t;,> з>(>, при (.,)(и>tlü
k 1 y Ll;-,/1 ;:>,, при )Л(1:z/V;> которые реализованы функциональным преобразователем 8. Коэффициенты передачи III)oilopllnoнальных усилителей 14, 20, 24 соответственно равны k t.> — — 0 5k > 1. >., k > = 0,5k!l ig/1I,„,;
kg>t> — — k /;1 tm. Управляемый ключс вой элемент 22 замыкает цепь при V;,— -L itV ь,( (О, клк>чевой э.н мент l6 при (;, 1.!
/1..,>m) О.
Использование нелинейных функциональных преобразователей в цепях переключак>щих обратных связей обеспечивает автоматический выбор оптимальных режимов позиционирования при любом входном воздействии, соответствующем заданному перемещению. Этим достигается высокая точность отработки заданного перемещения и возможность реализации многоканального управления как при ступенчатом приложении входного воздействия, так и при изменении его во времени по любому закону.
Чем больше диапазон изменения входного воздействия, тем эффективнее устройство с нелинейными переключающими связями по сравнению с устройством, где все обратные связи линейные. Если при определенном входном воздействии Vn переключение в предлагаемом устройстве произойдет при значении L4 — — V4m=0,51), то в случае линейной зависимости V; от 1!4/с..,=k —,Г4, где )с;=13 /2Ligm — — const, переключение на уменьшение U; произойдет при сигнале V,=
5 =V4,(V4 . Полагая линейным изменение во времени L!4 при неоптимальном режиме (на фиг. 4 показано штриховыми линиями), значение можно найти из равенства
Li4m/2Ugm= UgU4a/2U3m и 1Н Г)4щ — — 1 >(4 >, 10
Следовательно, при Ug=2U4„, L4.
=0,5U4 . Увеличение времени цикла опре. деляется из равенства площадей диаграммы 1!4 (площадь ОАВ = площади OCD):
0,5L4t>=0,5V4.tl„, откуда t>.=2tl, т.е. дли15 тельность цикла возрастает в 2 раза.
Формула изобретения
Задающее устройство системы управления электроприводом, содержащее последовательно соединенные три блока ограничения и три интегратора, выход первого интегратора соединен с входом третьегo 6!Ioка ограничения, выход второго интегратора с входом второго блока ограннч«ния и выход трстьсго инт(.гратОра с ВХО дом первого блока ограничения, от.)ичцкпс((егя тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода, введены два функциональных преобразователя, первый из которых вклк)чен между выходом первого интегратора и входом второго блока ограничен(ия, а второй между выходом второго интегратора и входом первого блока
Ограничения, при этом первый функциональный преобразователь образ()в )н первым блоком II(. ремпожения, первый вход которого, соединенный с входом первого блока выделения моду. (я, с.зуiKHT ВходОм прсобраЗОватс ля, Второй вхо,! первого блока перемгн>жепия подключен к выходу первого блока
ВЫ (Р.!С НИЯ МО;сУЛЯ, BblXO.L СО(. ;lnll(H (Bi(O.(OÌ
40 первого пропорционального усилителя, выход которого является выходом указанного прсобразователя, а второй функциональный преобразователь содержит последоватегп но соединенные второй блок перемножения, второй пропорциональный усилитель, 45 первый сумматор, исполнительную цепь первого управляемого ключевого элемента и один из входов второго сумматора, послед(>вательно соединенные второй блок вы.селения модуля, блок извлечения квадратного корня, третий пропорциональный усилитель, 50 третий блок перемножения, испол>зитег(ьн к) цепь второго управляемого ключевого элсмента и второй вход второго сумматора, а также третий сумматор и четвертый пропорциональный усилитель, входы которых, (>брьединенные с входами второго блока перемножеKHH и второго блока выделения модуля и вторым входом третьего блока перемножения, образуют вход второго функци()нальногo преобразователя, выходом кото1381б74 рого служит выход второго сумматора, причем второй вход четвертого сумматора подключен к источнику постоянного напряжения, а его выход соединен с цепями управления ключевых элементов, выход четвертого пропорционального усилителя подключен к второму входу первого сумматора, а выход второго блока выделения модуля соединен также с вторым входом второго блока перемножения.
1381674
1381674 (.оставитель Б Кузнецова
Релакгор О (.песивых Текред И. Берес Корректор В. Гирняк
Бака 828, 53 Тираж 583 Подписное
В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1! 3035, Москва, Ж 35, 1заушская наб., д. 4/5
11роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
