Способ управления гидрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к тран спортировке судов из одного бьефа реки в другой через гребень плотины, в частности к управлению гидрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника. Цель изобретения - повьпиение эффективности путем увеличения точности определения позиции тележки. Предложен способ управления, по которому определяют текущее значение ускорения для формирования обратной связи и формируют алгоритм управления таким образом, что на участках ускорения, стабилизированной скорости и замедления определяют разность заданногои измеренного текущего значений скорости , по значению этой разности формируют релейную характеристику, вычитают из нее текущее значение ускорения , результат интегрируют, корректируют и подают на вход органа управления подачей насоса. На участке точного позиционирования значение сигнала на входе органа управления подачей насоса, полученное при подходе к этому участку, запоминают, из него вычитают измеренное текущее значение пути на этом участке, корректируют полученную величину и результирующую величину подают на вход органа управления подачей насоса. Применение предлагаемого способа позволит повысить точность позиционирования тележки , снизить энергозатраты и улучшить условия труда оператора, 2 с. и I з.п. ф-лы, 2 ил.о i (Л 4 4 4ii 00 ND

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1444182 А 1 (51)4 В 60 К 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4021 325/23-1 1 (22) 10.02.86 (46) 15.12.88. Бюл. Р 46 (71) Институт горного дела им. А.А. Скочинского (72) В.Н. Верескунов, И.Г. Зандман, Б.А. Шаронов, В.Н. Яковлев, Г.А. Василенок, Л.А. Баранов, Е.В. Ерофеев, Я.M. Головичер, А.М. Милич и А.Н. Мухин (53) 629.113(088.8) (56) Сергеев Н.H Дворжняк H.À.

Гидроприводы судоподъемника. — В кн.:

Вопросы проектирования и строительства судоподъемника Красноярской ГЭС.

Труды Гидропроекта им. С.Я. Жука, М., 1987, N - 62, с. 48-59. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРООБЪЕМНЫМ

ПРИВОДОМ ДВИМИТЕЛЯ СУДОВОЗНОЙ ТЕЛЕЖКИ НАКЛОННОГО СУДОПОДЪЕМНИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к тран спортировке судов из одного бьефа реки в другой через гребень плотины, в частности к управлению гидрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника.

Цель изобретения — повышение эффективности путем увеличения точности определения позиции тележки. Предложен способ управления, по которому определяют текущее значение ускорения для формирования обратной связи и формируют алгоритм управления таким образом, что на участках ускорения, стабилизированной скорости и замедления определяют разность заданного и измеренного текущего значений скорости, по значению этой разности формируют релейную характеристику, вычитают из нее текущее значение ускорения, результат интегрируют, корректируют и подают на вход органа управления подачей насоса. На участке точного позиционирования значение сигна- ф ла на входе органа управления подачей насоса, полученное при подходе к этому участку, запоминают, из него вычитают измеренное текущее значение пути на этом участке, корректируют полученную величину и результирующую величину подают на вход органа управ- ов ления подачей насоса. Применение «В предлагаемого способа позволит повы- ф, сить точность позиционирования тележ- р ки, снизить энергозатраты и улучшить условия труда оператора. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1444182

Изобретение относится к транспортировке судов из одного бьефа рейки в другой через . гребень плотины, в частности к управлению гидрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника„ и может найти применение при разработке новых и модернизации существующих систем управления судоподъем никами. !О

Целью изобретения является повышение эффективности путем увеличения точности определения позиции тележки.

На фиг. 1 показана реализуемая н соответствии с предложенным способом 15 управления зависимость скорости движения судовоэной тележки от пути; на фиг, 2 — структурная схема устройства для осуществления способа управления гидрообъемным приводом движителя 20 судовозной тележки.

Зависимость скорости V движения судонозной тележки от пути 1 (фиг.l) имеет участки: ускорения 1-2, стабилизированной скорости 2-3, замедления 3-4 .и точного позиционирования

4-5.

Устройство (фиг.2) для осуществления предлагаемого способа управления содержит датчик 6 скорости движения тележки, первый 7, второй 8, третий

9 и четвертый 10 блоки сравнения, релейное звено 11, первое 12 и второе

l3 интегрирующие звенья, первое 14, второе 15 и третье 16 пропорциональ- 35 нее звенья, первое 17 и второе 18 дифференцирующие звенья, первый 19„ второй 20 и третий 21 коммутирующие элементы, первый 22 и нторой 23 путевые датчики, управляющую ЭВМ 24. Вход 40 датчика 6 скорости подключен к выходу объекта 25 управления — судовозной тележке с гидрообъемным приводом движителя, а выход подключен в виде отрицательной обратной связи к одному 45 из входов каждого блока сравнения, причем к входу первого блока 7 сравнения непосредственно, второго 8 через первое дифференцирующее звено 17, третьего 9 — через соединенное последовательно с первым дифференцирующим звеном 17 первое пропорциональное звено 14 и четвертого 10— через соединенные последовательно второе интегрирующее звено 13„ второе пропорциональное звено 15 и второй коммутйрующий элемент 20. Другой из упомянутых входов перного блока 7 сраннения связан с выходом управляющей ЭВМ 24. Второй вход второго блока 8 сравнения связан с выходом релейного звена 11. Между выходом второго блока 8 сравнения и вторым из упомянутых входов третьего блока 9

\ сравнения включено первое интегрирующее звено 12. Второй нход четвертого блока 10 сравнения связан с памятью управляющей ЭВМ 24 и через первый коммутирующий элемент 19 — с выходом третьего блока 9 сравнения. Четвертый блок 10 сравнения имеет третий вход, который связан через соединенные последовательно второе дифференцирующее звено 18, третье пропорциональное звено.l6 и третий коммутирующий элемент 21 с выходом первого дифференцирующего звена 1,7. Выход четвертого блока 10 сравнения связан, по меньшей мере с одним из органов управления подачей насосов как .с управляющим входом объекта 25 управле— ния. Выходы первого 22 и второго 23 путевых датчиков связаны с входами управляющей ЭВМ 24, а выходы упранляющей ЭВМ 24 — с элементами настрой:ки пропорциональных звеньев !4-16 и с органами управления коммутирующих элементов 19-2!.

Предлагаемый способ управления осуществляется описанным устройстном следующим образом.

В соответствии с заданной зависимостью скорости судовозной тележки от пути Ч=Х(1) (фиг.1) на входе первого блока 7 сравнения (фиг.2) посредством управляющей ЭВМ 24 формируется заданное значение скорости Ч движения судовозной тележки. Текущее значение скорости движения измеряется датчиком 6. В блоке 7 сравнения вычисляется разность ЬЧ между заданным V и .текущим V значениями скорости

aV=V -V. (l)

Из полученного рассогласования релейным звеном 11 формируется релейная характеристика с ординатой, равной заданному значению ускорения а или замедления -а в зависимости от зна3 ка рассогласования |h,V на входе релейного звена 11 ° Релейная характеристика, формируемая звеном 11, имеет зону нечувствительности + b„ соответствующую необходимой точности стабилизации значения V . Иэ получаемого на выходе релейного звена 11 заданного значения а ускорения во втором блоке

1444182

8 сравнения вычитается фактическое значение ускорения а, определяемое дифференцированием фактического значения скорости V с помощью дифферен5 цирующего звена 17, т.е. блок 8 сравнения реализует выражение а -а=а . (2)

Значение рассогласования а на выхоh де блока 8 сравнения интегрируется !О в первом интегрирующем звене 12; из результата в третьем блоке 9 сравнения вычитается корректирующий сигнал

Ы,а, причем значение коэффициентами подбирается из условия обеспечения 15 необходимого качества переходного процесса, в данном случае апериодического. Откорректированный сигнал

Ч, =Ч -oL a (3) подается с выхода третьего блока 9 20 сравнения через замкнутый на участках ускорения, постоянной скорости и замедления первый коммутирующий элемент 19 и четвертый блок !О сравнения на вход объекта 25 управления. В 25 момент трогания скорость тележки

Ч=О, входной сигнал 5V релейного звена 11 значительно превышает его зону нечувствительности, При этом на выходе релейного звена 11 формируется 30 сигнал а, определяющий ускорение на участке 1-2 (фиг. 1). По мере нарастания скорости движения рассогласование gV уменьшается и при !!,V g выходной сигнал релейного звена 1

35 становится равным нулю, т ° e. участок ускорения 1-2 заканчивается. На уча-. стке 2-3 (фиг. 1) стабилизации скорости релейное звено ll формирует сигналы а, О или -а в,зависимости 40 от величины и знака рассогласования

11Ч. Переход на участок 3-4 (фиг.l) замедления осуществляется по сигналу путевого датчика 22 или по инициативному сигналу с пульта оператора. 45

При этом управляющий ЭВМ 24 формируется входной сигнал V =О, рассог)= ласование g U имеет отрицательный знак и релейное звено 10 формирует отрицательную величину ускорения -a, 50 которая отрабатывается объектом 25 управления до того момента, пока величина рассогласования 11Ч не станет меньше зоны нечувствительности релейного звена 11, а значение а =О. 55

В режимах ускорения, замедления и стабилизации скорости коммутирую= щий элемент 19 замкнут, а коммутирующие элементы 20, 21 разомкнуты и сигнал V на выходе третьего блока

9 сравнения поступает через блок 10 сравнения на вход объекта 25 управления, осуществляя заданное оператором посредством управляющей ЭВМ 24 или с пульта изменение скорости тележки в соответствии с законом управления. Одновременно сигнал V передаЧ ется в память управляющей ЭВМ 24,что необходимо для формирования режима точного позиционирования. С учетом передаточных функций объекта управления и названных элементов 9-12, 14 уравнение движения тележки как управляемой системы имеет вид

ma+CK„ g, a+CKo a=CK а, (4) 0 сJ где m — acca судовоэной тележки;

С вЂ” жесткость привода движителя;

К вЂ” коэффициент передачи привода движителя по управляющему воздействию.

Названное условие апериодичности имеет вид (5)

При достижении точки 4 (фиг. 1) по сигналу путевого датчика 23 осуществляется переход на режим точного позиционирования. При этом размыкается коммутирующий элемент 19 и замыкаются коммутирующие элементы 20 и 21.

В дальнейшем в данном цикле движения на вход четвертого блока 9 сравнения подается постоянный сигнал Ч„ „, зафиксированный в памяти управляющей

ЭВМ 24 в момент перехода к описываемому режиму. Отрицательная обратная связь по проходимому тележкой пути формируется путем интегрирования сигнала V на выходе датчика 6 во втором интегрирующем звене 13 с коэффициентом усиления, задаваемым вторым пропорциональным звеном 15 и определяющим интенсивность замедления, и подается на другой вход четвертого блока 10 сравнения.

Для обеспечения устойчивости процесса позиционирования полученную на выходе четвертого блока 10 сравнения разность сигналов корректируют, подавая на третий вход блока 10 сравнения обратную связь по второй производной, которая формируется во вто-, ром дифференцирующем звене 18 с коэффициентом усиления о, задавае1444182

20 мым третьим пропорциональным знеm ном 16. При о = — влияние инерСЕо) ционной массы тележки компенсируется коррекцией и уравнение управляемой системы принимает вид

X+K oLzX=Ko3 V)in(6)

Согласно этому уравнению скорость 10 тележки будет уменьшаться по экспоненте до нуля, При этом путь, пройденный тележкой в режиме позиционирования, равен Х Чзъл (7

rq

Величина Х „ определяет выбор места установки путевого датчика 23 относительно заданной точки остановки тележки.

Непрерывное управление по разности заданного и измеренного текущего значений скорости судовоэной тележки путем последующего формирования релейной характеристики, вычитания из нее текущего значения ускорения с интегрированием и коррекцией результата и подачей его на вход органа управления насосом гидрообъемного привода движения позволяет на участках уско- 30 рения и замедления обеспечить задан— ную, определяемую ординатой релейной характеристики, величину положительного или отрицательного ускорения при задании приводу движителя скорос- 35 ти, отличной от ее текущего значения, а на участке стабилизированной скорости позволяет снизить энергозатраты, связанные с процессом ее стабилизации. При этом необходимая точность 40 стабилизации скорости обеспечивается выбором соответствующей зоны нечувствительности релейной характеристики.

Непрерывное управление гидрообъем- 4б ным приводом движителя с обратной связью по пути на участке точного пози- ционирования позволяет существенно уменьшить зависимость конечного положения в процессе позиционирования 50 судоводной тележки от изменения параметров тележки, привода ее движителя и изменения внешних воздейстний, а также обеспечить независимость про-. цесса позиционирования от свойств человека-оператора как звена системы управления. Тем самым уменьшается и напряженность работы оператора, улучшаются услония его труда. формула изобретения! Способ управления гкдрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника, при котором непрерывно определяют координату положения и скорость движения для формирования обратных связей по координате положения, скорости, ускорению и первой производной по ускорению. на участках ускорения, стабилизированной скорости и замедления onpepewaez рассогласование заданного к измеренного текущего значения скорости и на участках ускорения к замедления непрерывно с заданной скоростью изменяют значение сигнала управления подачей насоса на участке стабилизированной скорости оставляют его постоянным, на участке точного поэкцкрованкя доводят до значения, соответствующего нулевой скорости, о т л и ч а ю щ к и с я тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения точности определения позиции тележки, определяют значение ускорения путем дифференцирования текущего значения скорости, по значению рассогласования заданного и измеренного значения скорости формируют релейную характеристику с ординатой, равной заданному значению ускорения в зависимости от знака рассогласования, вычитают текущее значение ускорения, результат интегрируют, корректируют и запоминают, причем на участках ускорения, стабилизированной скорости к замедленкя полученным сигналом управляют непосредственно подачей насоса, на участке точного позицирования кэ запомненного при подходе к данному участку значения сигнала вычитают значение сигнала, пропорционального измеренному текущему значению координаты положения на этом участке, корректируют полученную разность сигналов и результирующей величиной сигнала управляют подачей насоса.

2. Устройство для управления гидрообъемным приводом движителя судовозной тележки наклонного судоподъемника, содержащее по меньшей мере один регулируемый насос с органом управления его подачей, гидродвигатели, датчик скорости тележки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,с целью повыше-ния эффективности, путем увеличения

7 1444) точности определения позиции тележки, оно снабжено тремя последовательно включенными блоками сравнения, блоком суммирования с тремя входами, 5 двумя пропорциональными звеньями, дифференцирующим звеном, двумя комму, тирующими элементами, двумя путевыми датчиками и блоком управления, причем выход датчика скорости подключен в виде отрицательной обратной связи к одному иэ входов каждого блока сравнения и блока суммирования, причем к входу первого из блоков сравнения — непосредственно, входу второ- 16

ro блока сравнения — через дифферен— цирующее звено, входу третьего блока сравнения — через последовательно соединенное с дифференцирующим звеном первое из пропорциональных звеньев 2р и к входу блока суммирования — через соединенные последовательно второе из интегрирующих и второе из пропорциональных звеньев и второй из коммутирующих элементов, другой иэ упо- 25

82 мянутых входов первого иэ блоков сравнения связан с выходом блока управления, второго иэ блоков сравнения — с выходом релейного звена, третьего — с выходом первого иэ интегрирующих звеньев, другой вход блока суммирования соединен через второй иэ коммутирующих элементов с .выходом третьего блока сравнения, выход блока суммирования связан по меньшей мере с одним из органов управления пода" . ,чей насоса.

3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит второе диференциальное звено, третье пропорциональное звено и третий коммутирующий элемент, при этом третий вход блока суммирования связан через последовательно соединенные второе дифференцирующее звено, третье пропорциональное звено и третий коммутирующий элемент с выходом первого дифференцирующего звена, фие. /

1444182

Составитель А. Барыков

Редактор М. Келемеш Техред Л.Сердюкова

Корректор lI. Патай

Заказ 6439/19 Тираж 558

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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