Устройство управления электроприводом одноковшового экскаватора

 

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(РЕСПУБЛИК

19 А1 (19) (11) (51) 4 Е 02 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ;

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4105236/29-03 (22) 30,07,86 (46) 23.03.88. Бюл. h 11 (7)) Красноярский политехнический институт и Красноярское производственное объединение тяжелых экскаваторов "Крастяжмаш" (72) В.П.Кочетков, Л.П.Глазунов, О.Е.Галлингер и О.В.Шалаш (53) 621.878.74(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 281600, кл. Е 02 F 3/48, 1 970.

Авторское свидетельство СССР

)) 1090813, кл. Е 02 F 9/20, 1983 . (54 ) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению электроприводами (ЭП) промьппленных механизмов, в частности экскаваторов,и позволяет повысить надежность экскаватора путем снижения динамических нагрузок.

Устр-во содержит ЭП, состоящий из возбудителя 12, генератора 13 и двигателя 14, командоаппарат 7, датчик (Д)-8 т-ры окружающего воздуха, пороговый элемент 9, функциональный преобразователь 10 и звено 11 ограничения. Дополнительно в устр-во введены Д5 тока якорной цепи, Д 6 скорости двигателя 14, Д 4 косвенного измерения возмущения, коммутирующий блок (KB) 2, сумматор 1 и блок 3 опРеделения линии переключения. С выхо" дов Д 4, Д 6 и блока 3 сигналы соответственно обратных связей возмущающего действия, ошибки по скорости и ее производной поступают на КБ 2.

Здесь производится многократная автоматическая коммутация этих сигналов. Блок 3 формирует линию переключения, относительно которой осуществляется скользящий режим за счеткоммутаций. С выхода КБ 2 сигналы посту" пают на сумматор 1, где суммируются между собой и с сигналом со звена 11 ограничения . С выхода сумматора 1 на

ЭП поступает управляющий сигнал.

3 збпбф-лы 3 илб

1382919!

Изобретение относится к управлению горной техникой, а именно к уп" равлению электроприводами главных механизмов одноковшовых экскаваторов, в которых требуется ограничение токов, возникающих в режимах с управ" ляющими и возмущающими воздействиями, и может быть использовано для управления электроприводами других промышленных механизмов.

Цель изобретения - повыпение надежности экскаватора путем снижения динамических нагрузок, На фиг.1 представлена схема устройства управления электроприводом ( одноковщового экскаватора; на фиг.2( принципиальная схема коммутирующего блока; на фиг.3 - -принципиальная схеЪ ма блока определения линии переключения °

Устройство содержит сумматор 1, коммутирующий блок 2, подключенный ! к первому, второму и третьему входам сумматора 1, блок 3 определения линии переключения, присоединенный к третьему и четвертому входам коммутирующего блока 2 и к датчику 4 косвенного измерения возмущения, подключенного к второму входу коммутирующего блока 2, к датчику косвенного измерения возмущения подключен датчик 5 тока.

Первый и второй входы блока 3 определения линии переключения соединены, соответственно, с четвертым выходом коммутирующего блока 2 и выходом сумматора 1.

Датчик 6 скорости соединен с первым входом коммутирующего блока 2, к пятому входу которого подсоединен командоаппарат 7. К датчику 8 температуры окружающего воздуха последовательно присоединены пороговый элемент 9, функциональный преобразователь 10, выход которого соединен с первым входом звена 11 ограничения, второй вход которого соединен с дат" чиком 5 тока, а выход " с четвертым входом сумматора 1. Выход сумматора 1 соединен с электроприводом,вклю" чающим возбудитель 12, подсоединенный к генератору 13, к которому под" ключен двигатель 14.

Коммутирующий блок 2 (фиг.2) состоит из семи операционных усилителей l5-21, трех умножителей 22-24, трех ключей 25-27, трех диодов 28-30 и восемнадцати резисторов 31-48, Первый вход коммутирующего блока 2 соединен через резистор 31 с инвертирующим входом операционного усилителя 15, в обратную связь которого включен резистор 32. Пятый вход коммутирующего блока 2 через резистор 33 соединен с неинвертирующим входом усилителя 15. Выход усилителя 15, яв10 ляющийся четвертым выходом коммутирующего блока 2, подключен к подвижному контакту ключа 25 и умножите" ля 22. К размыкающему контакту ключа 25 подключен через резистор 35 не15 инвертирующий вход операционного усилителя 16, в обратную связь которого включен резистор 36. К замыкаю щему контакту ключа 25 подключен через резистор 34 инвертирующий вход

20 усилителя 16 выход которого являет ся первым выходом коммутирующего блока 2.

Четвертый вход коммутирующего блока 2 подключен к подвижному кон такту ключа 26 и к входу умножителя 23. К замыкающему контакту клю-,ча 26 присоединен через резистор 37 инвертирующий вход усилителя 17, в обратную связь которого включен pe" зистор 38. Неинвертирующий вход усилителя 17 через резистор 39 подключен к размыкающему контакту ключа 26.

Выход усилителя 17 является вторым выходом коммутирующего блока 2. Вто35 рой вход коммутирующего блока 2 присоединен к подвижному контакту ключа 27 и входу умножителя 24. К замыкающему контакту ключа 27 через резистор 40 подключен инвертирующий

40 вход усилителя 18, в обратную связь которого включен резистор 41. К неинвертирующему входу усилителя 18, выход которого является третьим выходом коммутирующего блока 2 через резистор 42, подсоединен размыкающий контакт ключа 27.

Третий вход коммутирующего блока 2 присоединен к вторым входам умножителей 22-24. К выходу умножителя 22 „подключены диод 28и через резистор 43 инвертирующий вход усилителя 19, в обратную связь которого включен резистор 44, а выход через катушку ключа 25 соединен с корпусом.

55 К выходу умножителя 23 подключены диод 29 и через резистор 45 инвертирующий вход усилителя 20, в обратную связь которого включен резистор 46, а выход соединен с корпусом через

1382919 катушку ключа 26. К выходу умножителя 24 подключены диод 30 и через резистор 47 инвертирующий вход усилителя 21, в обратную связь которого включен резистор 48, а выход соединен с корпусом через катушку ключа 27.

Неинвертирующие входы усилителей 1921 и аноды диодов 28.,29 соединены с корпусом. 10

Блок 3 определения линии переключения (фиг.3) состоит из трех операционных усилителей 49-51, двух конденсаторов 52 и 53, включенных в обратные связи усилителей 49 и 50, и девяти резисторов 54-62. Неинвертирууо щий вход усилителя 49 является вхо- дом блока 3 определения линии пере ключения через резисторы 54 и 55.

Выход усилителя 49 присоединен к 20 неинвертирующему входу усилителя 50 через резистор 58 и ic неинвертирую-< щему вХоду усилителя Я через резистор 61 . К неинвертирующему входу усилителя 519 .в обратную связь которого 25 включен резистор 62, подсоединены также выход усилителя 50 через резистор 60 и первый вход блока 3 определения линии переключения, через резистор 59. Выход усилителя 51 яв- 30 ляется выходом блока 3, а вторым выходом - выход усилителя 50.

Датчик 4 косвенного измерения воз" мущения представляет собой сумматор напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 8 скорости прихо« дит на коммутирующий блок 2, где на усилителе i5 суммируется с задающим 40 сигналом с командоаппарата 7. В результате на выходе усилителя l5 получается ошибка по скорости, которая поступает на усилитель 49 блока 3 определения линии переключения. На 45 усилитель 49 подается также управляющий сигнал с выхода сумматора i, сигнал второй производной ошибки по скорости, поступающий с выхода усилителя 49, и сигнал первой пройзводной ошибки по скорости, поступающий с выхода усилителя 50. Сигнал первой производной ошибки по скорости приходит на усилитель 519 где с соответствующими коэффициентами суммируется сиг- 55 нал ошибки по скорости и первой и второй производной ошибки по скорости. На выходе усилителя 51 получается сигнал линии переключения S:S

= с,х + с х + х . С выхода усилите9 ля 51 сигйал линии переключения поступает на коммутирующий блок 2, С выхода усилителя 50 сигнал производной ошибки по скорости подается на блок 4 с соответствующим коэффициентом, где суммируется с сигналом датчика 5 тока. На выходе блока 4 получается сигнал возмущения F = a х2+

+ i 9 который идет на подвижный контакт ключа 27 и умножитель 24. На умножитель 24 подается также сигнал линии переключения с блока 3. С выхода умножителя 24 сигнал произведения, усиливаясь усилителем 21, поступает на катушку ключа 27, причем на усилитель 21 приходит только положительный сигнал, так как отрицательный замыкается на землю диодом 30, срабатывая при положительном произведении сигналов возмущения и линии переключения, ключ 27 изменяет коэффициент усилителя i8 на противоположный.

Таким образом, реализуется алгоритм коммутируемой функции возмущения

Ае 9 при FS )О.

4 = t p npu FSc0

На умножитель 22 поступают сигналы линии переключения и ошибки по скорости х . С умножителя 22 положительный сигнал произведения, усиливаясь усилителем 399 поступает на катушку ключа 25, отрицательный сигнал за» мыкается на землю диодом 28. С выхоусилителя 16 приходит сигнал ошибки по скорости, величина и знак которой коммугируются замыкающими контактами ключа 25 в соответствии с алгоритмом коммутируемой функции ошибки по скорости

ol при х S r 0 р 9при х Я < 0

Величины коэффициентов ошибки по скорости, и „ определяются соотношением величин резистора 36 обратной связи и входных резисторов 34 и 35.

На умножитель 23 поступают сигналы линии переключения и производной ошибки по скорости х . С выхода ум- .

Я ножителя 23 положительный сигнал произведения х. S усиливаясь усилите9 лем 20, поступает на катушку ключа 26, отрицательный сигнал замыкается на землю диодом 29.. На втором выходе усилителя 17 формируется сигнал произв оДной QHIH6KH IIo на и знак которой коммутируются замы1382919 кающим и размыкающим контактами клю ча 26 в соответствии с алгоритмом коммутируемой функции производной ошибки по скорости д, при х Б ) 0

Ч = р, при х Я с 0

Величины коэффицйентов производной ошибки по скорости d. u P on2 2 ределяются соотношением величин ре1 зистора 38 обратной связи и входных ( резисторов 37 и 39.

С выходов усилителей 16-18 сигналы поступают на сумматор, на который ,поступает также сигнал со звена 11, ограничения, величина которого зави сит от тока якоря и температуры окру.,жающего воздуха. При низкой темпера туре сигнал с датчика 8 температуры окружающего воздуха превышает ограни- 20 ченное напряжение порогового элемен-!

1 та 9 и на выходе последнего появляется напряжение, поступающее на вход ( функционального преобразователя 10.

Последний вырабатывает по алгоритму 25 напряжение, подающееся на звено 1.1 ограничения, которое определяет вели чину токовой отсечки. С выхода сумматора 1 сигнал управления поступает на электропривод. 30

Положительный эффект изобретения состоит в том, что предлагаемая система переменной структуры, осуществ ляющая многократную коммутацию сигналов возмущающего воздействия, ошибки по скорости и ее,производной, в тяжелых режимах работы копающих механизмов обеспечивает снижение коэффициента динамичности механизмов на

20-30 .

Формула изобретения

Устройство управления электроприводом одноковшового экскаватора, содержащее командоаппарат и последовательно соединенные датчик температуры окружающего воздуха, пороговый элемент, функциональный преобразователь, выход которого подключен к пер" вому входу звена ограничения, элект"

50 ропривод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности экскаватора путем снижения динамических нагрузок, оно дополнительно снабжено датчиками тока якорной цепи и скорости двигателя, коммутирующим блоком, сумматором, блоком определения линии переключения и датчиком косвенного измерения возмущения, причем выход датчика скорости двигателя соединен с первым входом коммутирующего блока, выход датчика тока якорной цепи соединен с вторым входом звена ограничения и с первым входом датчика косвенного измерения возмущения, выход которого подключен к второму входу коммутирующего блока, первый и второй выходы блока определения линии переключения соединены соответственно с третьим и четвертым входами коммутирующего блока, с пятым входом последнего соединения командоаппарат, второй выход блока определения линии переключения подключен также ко второму входу датчика косвенного измерения возмущения, первый, второй и третий выходы коммутирующего блока соедииены соответственно с первым, BTopbIM и третьим входами сумматора, а выход звена ограничения подключен к четвертому входу сумматора, выход которого соединен с блоком определения линии . переключения электродвигателем.

2. Устройство по п .1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коммутирующий блок выполнен на семи операционных усилителях, восемнадцати резисторах, трех диодах, трех ключах, трех умножителях, причем выход первого операционного усилителя охваченного параллельной связью по напряжению, соединен с подвижным контактом перво го ключа и первым входом первого умножителя, замыкающие контакты первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с инвертирующими входами второго, третьего и четвертого операционных усилителей, охваченных параллельной обратной связью по напряжению, а размыкающие контакты первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с неинвертирующими входами второго, третьего и четвертого операционных усилителей, выходы трех умножителей соединены соответственно с тремя обратновключенными диодами и с инвертирующими входами пятого, шестого и седьмого операционных усилителей, охваченных параллельной обратной связью по напряжению, неинвертирующие входы которых соединены с корпусом, а выходы их подключены соответственно к входам трех ключей, выходы которых соединены с корпусом, первым и пятым входа" ми коммутирующего блока являются со1382919 ответственно инвертирующий и неинвертирующий входы первого операционного усилителя, вторым входом является подвижный контакт третьего ключа, объединенный с входом третьего умножителя, третьим входом - второй вход первого умножителя, объединенный с первым входом второго и третьего умножителей, четвертым входом — подвиж- 10 ный контакт второго ключа, объединен" ный с вторым входом второго умножителя, выходы первого, второго, третьего и четвертого операционных усилителей являются соответственно четвер- 5 тым, первым, вторым и третьим выходами коммутирующего блока.

3. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения линии переключения выполнен на двух интеграторах и одном, операционном усилителе и девяти резисторах, причем первый, второй и третий резисторы соединены с неинвертирующим входом первого интегратора и че- 25 рез четвертый резистор с его выхо" дом, который через пятый резистор под. ключен к неинвертирующему входу второго интегратора, выход которого соединен с входом лервого резистора и через шестой резистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключены также седьмой резистор, вход которого является, как и вход второго резистора, первым входом блока определения линии переключения, и восьмой резистор, к входу которого подключен выход первого интегратора, вторым входом блока определения линии переключения является вход третьего резистора, первым выходом блока является выход операционного усилителя, а вторым выходом - выход второго ин", тегратора.

4. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик кос" венного измерения возмущения представляет собой сумматор напряжения.

1382919

Фиг. 3

Составитель О.Капканец

Техред М.Дидык Корректор M,Øàðoøè

Редактор Н.Тупица

Р ° 5

Заказ 1267/26 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул,Проектная 4 роектная,