Система фазовой синхронизации вращающихся объектов

 

Изобретение относится к автоматике , а именно к устройствам для синхронизации и фазировк вращающихся объектов, и может быть использовано в системах автоматического управления судовых энергетических установок для синхронизации гребных валов Целью изобретения является повьпиеиие точности и устойчивости системы, а также расширение области ее применения . Система содержит объекты уирав- ;ления 1, 2, регуляторы 3, 4 частоты вращения, датчики 5, 6 положения, триггер 7, переключатель 8, интеграторы 9, 11, устройства 10, 1 2 выборки и хранения , усилитель 13, компаратор 14, сумматор 15. Регулирующее воздействие в системе, с целью обеспечения синфазного вращения, корректируется прикаяэдом обороте объектов в зависимости от частоты вращения объектом, а величина этого воздействия пропорциональна рассогласованию фазовых углов объектов, т.е. в системе обеспечивается плавное и непрерывное регулирование . В системе предусмотрено та1.:же регулирование величины рассогласования фазовых углов вращающихся объектов, 1 ил. i-. S / ; k-f f

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151) 1 G 05 D 13/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 418341 /24-24 (22) 16.01.87 (46) 30.07.88. Бюл. Ф 28 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова (72) Э.Э.Торчинский, Л.M.Ìàëèíèí, Е.И.Трошков, В.Н.Сидоров, А.Ci .Кельзон, Н.В.Январев и Г.А.Леонов (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 744494, кл. G 05 D 13/64, 1978.

Авторское свидетельство СССР

9 532851, кл. G 05 D 13/64, 1974. (54) СИСТЕМА ФАЗОВОИ СИНХРОНИЗАЦИИ

ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам для синхронизации и фазировки вращающихся объектов, и может быть использовано в системах автоматического управления судовых энергетических установок для синхронизации гребных валов

Целью изобретения является повыше гие точности и устойчивости системы, а также расыирение области ее пр»менсния, Система содержит объекты y»раг,ления 1, 2, регуляторы 3, 4 частоты вращения, датчики 5, 6 положения, триггер 7, переключатель 8, интеграторы 9, 11, устройства 10, 12 выборки и хранения, усилитель 13, компаратор 14, сум-матор 15. Регулирующее воздействие в системе, с целью обеспечения с»нфазного вращения, корректируется при каждом обороте объектов в зависимости от частоты вращения объектов, а величина этого воздействия пропорц»о»аль— на рассогласованию фазовых углов объектов, т.е. в системе обеспечивается плавное и непрерывное pcãóëÿDñванне. В системе предусмотрено та ..жс регулирование величины рассогласования фазовых углов вращающихся объек гов.

1 ил.

,Л 121(Н,O;.«(Л< (.»;>

О >: Т !! .1< » » !

>« "!

> Т,> (а. l < Г)>l

:;il0P

> 3, В, „!()Ã

1)1 3<>б>>)(:т< 11!<е Отн< с;) ) (я . л (>мл().КЕ> Л И(l(Н!«> К ) СТО«ИС 1 Вс>М д!<я СИН

Х((> i) )». 3 2!IH!1 H фс) 1 ИР«с»К 1 !3 P с»(ЦЛЮП. li . Я

< >б>ьс i< «< „)l 1>) )>E((>Т бы I b HO!!!:!11> 3 он Л но

B (. И С I Е cl Х;1 R Т < > М Л Г 1» -< Е С К 0 1 (> y П (> Л и Л Е

НИЯ СУД«>ЪПIK ЭН()РГЕТИ:;ЕСК<{Х УСт.)НОН:К для сииxp«HÈ32öèè греби ьt>< налог...

Це)1 ь ю и 3 0 б р (1 1 е ) l и я я B Jл и е т с я и () Б ыи УCT«)i>" H >«С; И,, Л

Гякже раси )рение сб,12c» и прим(({p({èE{

СИСТЕМЫ < I У Т Е .! 0 {> P C Ii C Ч С i»:" . j) C T <> I )»,> O I> 2» > ) рэ ссогллсования фазог»ых уг> Ов Н!рН

<.инфЯ3ном врЯlце HHH Объ к тон.

rI2 ЧPP ТЕЖ :. IP:»ВЕ,1,ЕHQ " . ()>)КТУ()НЛЯ электрическая схема системы>:-д(П 332>(,> !«» С СК:)(»ОС Т>с! BPQ>П! ЕНИЯ, >(( задание рассо) Eac«BQ!{H>{ фазов,ых

У Г.JIOB, Сиc TBì;-, .одержит: Объpкты 1, 2 управз{е!(Ия (греб){ые г)а))ы) . регуля-торы 3,. 4 частоты враще(ия .. соответствуюп,их налог,, IQò÷HêH 5, 6 положения врящя<пцих >! объек гов (отметчики фазы > 1 триггер 7, переключате TIB 8 напра;Jlc HHÿ интегрирования „ l. ер>3))»

:!Это;) 9, >jcTpo)»cTBo 1 0 (: х;)2(101<(lя, ii 1 «p03{ H!ITp. Грлт()n 1, ст"

«ОЙ с 30 1 > 13(>1() O pKH <>1 !< p (cH{P IH B У8)с . )

cóììèðу>оп!И)! ус{{..-)итель 1 3, компара: Ор )с), СуММс{1«p 5.

Система работает следующим образом.

IlpH враще){ии объектов 1, 2 дат (ихамя 5, 0 фор{(ируются поспело))ате IB"

НОС TH ИЫПyJ(bCOB ОД< .03 НЛЧНО COOT13P Т с гвующих частоте и фазе:)ращения клж дог;> объекта, Цепь системы,. Обеспе— чи{»ающая синфаз ное вращение объект!>;3

С 3са<цсз){!{ОЙ ЧЯ.()ТО ТОЙ И (3ЯДЯН НОЙ разностью фаз«вых углов,, работает следуюп<им образом. Цри;)«падании пмпул ь сл о т датчика 5 (н,-,чало цик: .Q ) ня триггер 7 последний переводится в состояHHe 0, чтo является управ-ляющим воздействием для срабатывания переключатpJ.я 8 направления интегр(— рования в сторону нарастания выходно>-о CHi нала ин Гегратора 9. Б начале пр»х д«.) плрлз !! л 1 i трl!1 (>;. ". . л .(: Лсл!

> рона.{яя На (сб>с)Л)1!«i . -:; Г. t.!: (. 10 ) 0 (и!»Л. (Л !i!i i Г p ЛТ .. ". 9 . : i: lii. -:.

П НЕЛЛ . I<) <:1{ГНИ-!!; .!!3 - li".. >. с < l;> Г - и ЧP IÈB . «>):.Or(1 i (! «<. " !! -П > . )1. .> Л(! . > С:>)l Л (1 >!, 3 lJ

Т< <» Ч<> p, ->J. („;. -< - (Р :ГУ>1>(TO< с{, ., 1 )>с! 3», . >

» !

» 0:IП H li 1;! с>ЪЕ <с Т < ..Г

1> ° !>0(» !<{И"- 3 - и (> - »

l3(>l О 1>{О > <» " с! ll,- J(Q >1!!, (> Г;>

r iii(), )1) :l HQ. Il i !!{13 .. .с<, .." . О 0

>);) ГО Р;3, (3 ОТ > I»Q!I. li;!>! ()».! l! (>i!;>". »!»2ЧЕ ВИЕ 3!>)i«{НО с) (, . И! (Е .;: Т ;

0 г ра . Г>у<{еп l;«J;ожа л >ы 1;;::, (:три>

1{ñl Тс. (Ь H:>11 j >. Пi Il - . :: с . Яll{

i!C ЛИ -1 Иl»Ы >Т O «> Г .: 1)< ИЯ, . » i <)H> )i! P жЕНИЯ1< Чтc.:ПЗИ)3(с 1«,с >> 1)

,1!ЛИ 0 PH)I .." !)I> HO! О ) С H пей((ву!в!ц(га:{л р(- . I i "îi сH)»3!<(>И) Я lли 3 H(>J и -! . 1;i ) " 3! ." "Л.l

:3) >2Ii{<" l{ИЯ 0 ОЪ(3 К Я,:)К)li .,>c> < М .

Сl iC Г(: МЛ Г10,",Д(Р»»<и{3 <-: " Г) 0 ". «! ><.:;3 3 !1(! Е

H, Ill,, IIPH "..ОО Т !3 ЕТ С (iв УК)ЩЕ..» ; С . < «<3 К". ,,: ЛТЧ ИК<)- Э И 6, < ).Н<ГЭ 3 !! i) -:,(32!!;, !{c:

«áúPH >.0>3 lil) > lем <с!,,. 0 3;: жно." : "

Ре. У Jl)»POI»QEil>F;): c >,НЯ . 1. :, с!

)<0 П > "> ) >ря, 4, "с >-.,!!»>..< > —, Г (>ОС<,СЕ !3»(>ЛЕ.С <.Я вЂ” -О,>< „-.!» )(.< «> 2><(> :. .)i0C! О Г<) 3 ii !T(P i!1{Я j!:1 ((. l-с" «B Л!. :> .j>Q 3 О 13ых Jl»!3 l l )» r >!! (>бъек-, «> я .

Цепь (н с,- "ы ! n

РЕКЦ ()C>); 1; и;: -.i!i, : бъеКT(«В 13 -<>)BHCH:>О< .>РЛЩЕ(п>с.;,. >0>(С<1(P2CCOi J1с1С НПЕ (:» 3 .Вl ("Q=" Г СГ!(,:,.; 1М <><;P;1»:! > ..

)Н)ОП(«>И{ 2 .. .. :>f>c!

1:!. !:! " я цикла TlpH попадании им)(у.(ьса От датчика 5 сбрасьпзается в нуль интecp2".0p 9, а в УБХ 10 злп сывается знл -:еilè(. IзыходHQ ГО с иГHQJ(а инте pQTQT:: в ко нце пред!.ду{це го цикла. Импулb с компарлтора 14 (рормируется в ll(311)i

05(lспечения зЯДЯHHOГО Р2ссОГJIQc«в

>{)»)! фазовых углов {);р и подаез ..;.; л триг! ер 7 после TI«c туl пения !3 зт н(1>- импульса ог —,лтч{ка 6 (2 .

1>с. 1 У.IИРУ""il :: BO >Д йс! >в>

"сlк)ПЕ(1{ 3,> !" rH "> ) б.

i-; Р(Ч l. НЬ!Х

,0 ) < НЛ Т«((i "ЕР < !!"

: Вс:,:tli!!CНИИ <:-1« i; ГЫ ВОЗ <, >

l>Л »Л ".>)< Мя

1433 та!(>!(с 13 pe!5 с: э! c!l? G поп а ца. !13,i импульса о-,.: тчика 6 до мамеь га попада «»! .:-.м.—. льса ат да тчика 6 сократ!»итc!- ; « - pаза. Следаl»eте п»на, в 2 раза сакрапае pcë разность этих времен, B значи г. и регулирую!. ее возле;"(ствие на блок 4 также 57!е! .:шится в 2 раза, В данном -.!риме; с изменен ; ре»-улируюшега вазде-IcTE! I?5I на peãó! я i cp - le связано с HG!Håíp«Hем угла рассогласования фаз объектов. Лля учета влияния изменения частоты вращения объектов на регулирующее воздействие формируется 15

cH1 HGJI,. пропорциональный частоте вращения ооъесстон„ и подается на вход интегратора 9 через переключатель 8 направления интегрирования, Таким образом, угол наклона характеристи- 2> ки выходного сигнала интегратора 9 пропорционален частоте вращения абъектов и компенсирует влияние изменения частоты вращения объектов на регули— рующее воздействие на регулятор

Сигнал, пропорциональный частоте вращения объектов, формируется следующим образом.

Последовательность импульсов датчика 6 периодически заносит в УВХ 12 значение сигнала интегратора 11 предыдущего цикла и обнуляет интегратОр для нового интегрирования в cторону выходного сигнала. Выходной сигнал с УЗХ 12 попадает,а инвер-,ирующий вход : си(1ителя 13, причем на не.-IIIBepTHpуюш:.ш БХОД пОдается пОс таян ный с..-гнал, С выхода усили-eëÿ 13 разно = тный си(.--,ал подается на инте гратopI:: 9 и 11. Пусть частота враше4О ния объектов изменилась, например, уменьшалась» Пр11 этом увеличивается время между импул--.ceìи датчика 6, а значит, увеличивается время интегрирования интегратора 11,, следовательно, увеличивается величина выходного сигнала ин-.ег",.атор а 11 в конце цикла.

Этот сигнал через УВХ 12 подается в усиJIHTeJIE 3, Поскольку этот сигнал подае-.ся на инвертируюший вход усил((теля

13, а на вь!ход поступает разностный сигнал, та чем больше выходной сигнал интегратора, 1, Iем меньше выходной сигнал увив(и;-еля 13 Т.е. ааеспечивается пропорыланальное изменению частоты вращения объектов изменение

:ыхадногo PH« (ала усилителя 13. С выходов уси 1 .Теля 13 сигнал подается на в:C, интеграторов 9 и 11, и если! Г Г т! !3 Р (! "1(!! 1151 оC ? (к то!3, ;1(11ып11

:I(»ñ«, то с.p, -. в(тст«е11но умень!33ается

9 го„- II G !.; 1о н(3 .".;» j»iз кт (1 !1(тик «ых одиных

;(1» -»;» R, IE! 1-(» 1" 3Ч? Т,»» (» « ! беc-,le»(?!!», -»,? !»»1»;(-»»"а р ?с с» »I -1.?в сов?!!1!N фаза«ьx уг:1(» с бъ(кто«, »1

Е: Р Е, . Р» . : Л»»1 . Р Г !1!ЧЕlн!..1 Pа:3 Н О)1О га Гб»ъ(ктс». о гнс Г11т-л1.нс др »г друга

»3 -,— — HcH_#_ »;»T ча(т о 1,! г j»GI!IPEIH$1 (»(»

Шест«ляется за счет рггу 1иру(>мой па времени задержки попала Н(я импу.-п. Са от датч(и G 6 на триггер 7. Пз с и 1сания цепи регулирования с-инфазнаго вращения объектов c7p»!ó(т, (та регули, ующее воздействие, пс ступающее на регулятор 4 объекта ", подGHG мое через сумматор 15 с. УВХ 10, зeâèñèò ат разности времени инте грира1за»liи51 интегратора 9 в сторону нарастания и в стара!(у убывания вых диого сигнала (а переключат е IE: 8 наг1ра13ления интегрирования пр1п?одится в действие триггером 7, который срабатывает при попадании на него импульсов от датчиков 5 и 6, для регулираван N величины рассогласования фазовых углов обеспечивается регулирование времени задержки попадания на триггер 7

1!пульса аднага из датчиков (5 или б) бтносительна импульсов другого. Это реализ(?вано слецующим «бразом. При вращении объектов импу.п.с датчика 6 попадает на у;.равляюший «ход интег-. ратора 11., « результате чего последний обнуляется и начиняет интегрирование в сторону нарастания выхацнога си(нала. Вс.зрастающий выходной сигнал интегратора 11 поступает на комгаратар 1- ., причем на другой вход кампаратора 14 го ступает сигнал задания 1((р, Ilpii достижении выход» ным сигналом интегратора 1 1 величины заданного сигнала .»,р кампаратар 14 подает импульс на триггер в результате чего триггер 7 переключается в положение "1", что приводит к изменению направления интегрирования ин-.егратара 9 и к дальнейшей работе цепи обеспечения синфазного вращения. Таким образам, велиа чина сигнала задания . (3, поступающего на кампаратар 14, пропарционал на времен;1 задержки попадания импульса на триггер 7 и, меняя эту величину, можно регулировать время задержки. а значит, и величину рассогласования фазовых углов объектов. —:.— рвого,цатчика второго датчика с входом сброса и утср явля1(1цим ройства выборки положения, Выход положения соединен второго интегратора

Входом второго усти хранения.

Составитель Е. Есласо«

Редактор М. Циткина Техред Ц,)3ерес Кoорек аp С, (jppни

Зат(аз 3 ст85/51

Тираж 8б6

ПО(1ПИСНОЕ

ВЕ1стЕ1ЕЕИ Гасij! tÿ)7 с тве И Iсо ГО

Па ДЕЛяМ Иасобр(ТЕНИЙ И

jl3035. Моск«а., Ж-35, Рауыск ами -v.òà СССР о - ?(p bi i H Tf ая наб, д, /с/5

В7?Сояо 1СТВ ННО Пат1ИГРафИЧЕСКОЕ TiP 1 .1ГКНТИ= Г;, УЖГОРОД т т!1,.

Е раектная. т,с а п и л а и з о б р е т е В и я фа 701,0 Й сслнхро низ ац1л? ,!p,"1 ця1(сцсих я об.: ею ов, (тзде1.".жа111ая 11ос".

jiC ПР >а тс Лт(НО С(тЕ т 11НЕНН1т1д ПЕРВЫЙ т1(;" у.i«т О р ч а с т О т ы Г р яще ния В х 0 ц I(о " "О

pO-;.; Санд,т«ЕН С «ХОДОМ Задапня СКО—

Рат ТVi ?1РЯ1ЦЕт1ИЯ СИ(ТЕМЫ ПЕPBbT?1 С ОтЬЕКТ

Ijpÿ«.ãi(1j! ««и первый датчик 1,олажения, 11i -:

:-оследо«ательно соединенные второй, е"уля Ор частоты Враще«ия,- ВторОЙ

Обьект управления и второй датчик

1ОЛОЖЕ НКЯ И: Р1ЛГГЕР О Т Л И тт а Юя я с я тем, что, с ?ел?яо повьш1ессИя ТО HOC PH И уСТОКЧИВО(ТИ Я 1 «K I(P расширения области применения системь1, !

1 не= дополнительно в«ед"-.j!«i пер1сюй1 И «! ГОРОЙ ИНтЕГРатаРЫ, ПЕРВОЕ и «тарле устройства Выборки и хране« „«. усилит(-.ль, перек яочатсль, комп pB jop и сумматор, первый Вход к 1горого соединен с входом задания скаpocти Вращения: системы, «ыхад умматора соединен с входом второго регулятора ча статы вращения„ второй

«1;С11 -.у(Л?татара СОЕДИНЕН С ВЫХадОМ пер«ОГО устройства Выборки и хранеН 1т!1, ?ПсфОРМЯЦИО ННЬПI ВХОД К ОТОРО Го падклю тен к выходу первого интегрл op« подкл!очеl!НОГО пер«1>1м и В сс рым информационными Входами соответС «ЕВНО К ПЕРВОМУ И ВТOPG?! ВЫХОДЯМ

ПЕР т(ЛЮЧЯтe!11Я, ИпфаРМЯЦИОННЫй ВХОД катар-1го соединен с выхоцам суммирусоще Го усилителя и информационным входом «торо го интегратора, пад?(i соче нного выходом к первому вхоцу компаратара и к информационному входу второго устройства выборки и хра?(ения, выход которого подключ(.н к первому входу суммирующего

;силителя„ «7 арой вход KQToT301 о являетcÿ входом задания постоянного c!f::. нала системы, Второй вход компаратора подключен к вхоцу задания рассогллсОВания фазОВых уГлов системь1, Вь1ход компаратара соединен с входом устав".Вки триггера, подключенного выходом к управляющему входу переключателя, я входом сброса — к управляющему входу первого устройства выборки и храьения, к входу сброса первого интегратора и к выходу