Устройство для управления электроприводом крановой тележки с грузом на гибком подвесе

 

Изобретение относится к системам управления электроприводом грузоподъемных машин и предназначено для автоматического управления движением крановой тележки. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит регулятор скорости движения крановой тележки, соединенный входами с датчиком отклонения гибкого подвеса и датчиком скорости движения крановой тележки, а также с выходным элементом задатчика скорости, выполненного в виде командоаппарата. Последний связан с входом консервативного звена, выход которого подключен через блок масштабирования к входам блоков масштабирования и входу интегратора. Интегратор соединен выходом с входом сумматора, подключенного выходом через выходной элемент к регулятору, вторым входом-через последовательно соединенные дифференцирующие звенья к выходу блока, третьим входом - через дифференцирующее звено к выходу блока и четвертым входом-к выходу блока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Ю (Ю (51)5 В 66 С 13/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТНРЦТИЯЦ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4318195/31-11 (22) 16.10.87 (46) 23.06.90. Бюл. Р 23 (7.1) Киевский автомобильно-дорожный институт (72) А.К.Афанасьев, М.И.Хрисанов, А.В.Кулешов, В.И.Кошманов и Л.А.Крыжановская (53) 621.874 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1053443, кл. В 66 С 13/06, 1985.

<(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ КРАНОВОЙ TEJIE7lKH С ГРУЗОМ

НА ГИБКОМ ПОДВЕСЕ (57) Изобретение относится к системам управления электроприводом груэоподъемных машин и предназначено для автоматического управления движением крановой тележки. Цель изобретения— повышение надежности. Устройство сол.

Из об рет ен ие о тно сит ся к сис темам управления электроприводом грузоподъемных машин и предназначено для автоматического управле ния движением крановой тележки.

Цель изобретения — повышение надежностии.

На фиг. 1 представлена блочная схема задатчика скорости крановой тележки, на фиг. 2 — функциональная схема устройства для управления электроприводом крановой тележки с грузом на гибком подвесе.

Задатчик скорости содержит последовательно соединенные командоаппарат

1, консервативное звено 2 с передаТоиНоН функцией Р2 1 и блок

2 держит регулятор скорости движения крановой тележки, соединенный входами с датчиком отклонения гибкого подвеса и датчиком скорости движения крановой тележки, а также с выходным. элементом задатчика скорости, выполненного в виде командоаппарата. Последний связан с входом,консервативного звена, выход которого подключен через блок масштабирования к входам блоков масштабирования и входу интегратора. Интегратор 11 соединен выходом с входом сумматора, подключенного выходом через выходной элемент к регулятору, вторым входом - через последовательно соединенные дифференцирующие звенья к выходу блока, третьим Е входом — через дифференцирующее звено 9 к выходу блока и четвертым входом — к выходу блока. 2 ил. С масштабирования. К выходу блока 3 подключены последователэно соединенные блок 4 масштабирования, дифференцирующее звено 5 и дифференцирующее звено 6, выход которого подключен к одному из входов сумматора 7. К выходу блока 3 подключен также последовательно соединенный блок 8 масштабирования, дифференцирующее звено 9, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7. С третьим и четвертым входами сумматора 7 соединены соответственно выходы блока 10 масштабирования и интегратора 11, входы которых подключены к выходу первого блока 3. Блоки масштабирования выра-, жены в виде усилителя. Задатчик ско1572986

Ф

4 рости крановой тележки через выходной элемент 12 подключен к первому входу регулятора 13 скорости электродвигателя 14 привода крановой тележки

15 (фиг.2), к второму и третьему .5 входу которого подключены соответственно датчик 16 скорости крановой тележки (электродвигателя 14) и дат .чик 17 отклонения гибкого подвеса ( (угла отклонения грузового каната

18). Электродвигатель 14 включен в силовую цепь тиристорного преобразо вателяя 19, вход которого соединен с выходом регулятора 13 скорости, Груз 20 соединен с.крановой тележкой 15, ,имеющей механическую связь 21 с, электродвигателем 14 при помощи гру зового каната 18.

Для описания сущности работы устi ройства рассмотрим систему дифферен,,циальных уравнений, описывающих дви (жение груза и крановой тележки под действием ускорения:

Р 1 УР

1 — + 84==i

Д 2 dt

И вЂ” + mglP= F

dV

dt где M u m - масса (приведенная) кра- 3О новой тележки .и груза;

1 — длина грузового каната, F — внешнее избыточное (без учета силы сопротивления) усилие, 35 8 — ускорение силы тяжести.

Избыточное усилие F для системы автоматического регулирования (CAP) скорости электродвигателя может быть записано в виде 40

F = K(Vз — K V — Ы Ду (2) где К вЂ” общий коэффициент передачи цепи регулятор скорости — электродвигатель, V — задающее в воздействие

Ъ (скорость), К и (— коэффициенты передачи цепи отрицательной обратной связи по V и Щ соответственно.

\ ч

С помощью формул (1) и (2) можно построить структурную схему CAP. Для !, схемы устройства изображение по Лап1 ласу выходного сигнала (в данном случае — угла (.1 отклонения грузового каната) равно иэображению по Лапласу входного сигнала (Чэ), умноженному на общую передаточную функцию относительно. входного задающего воздействия, M(P) = Ч,(Р) Wgp)>(3) КоР. гце WW(P) — — 1

М о (4) 72

КФзК

Ь,=

72, 1 + К К5 + KOK2Kг

КчКьК

1, К(= —, .

Kо=

1.

К

M

Кз =

Kg = — g. а. К1 З (Р) P 7,2P +

lf

K„(d,Ð + d, P2 + d, Р +- 11 (5) КрР

При этом, если выбрать значения

d, d < и dg из условия равенства их соответственно bop Ь, и Ь, то тем самым можно для некоторой вполне определенной структуры CAP значений ее параметров найти задающее воздействие, обеспечивающее точное регулирование как угла LP отклонения грузового каната, так и скорости Ч крановой тележки. Действительно, для Ц можно, подставив (5) в (3 ), получит ь формулу а,К(Р(72Р +

Кч(4чР + 4 P + 4чР + (Ъ Р(КаР

КуР г;гч;ъ г;, ° ) арК1 s:0 — — — (1 — cos gt)

P(72P2 + 1) Для скорости V крановой тележки передаточная функция имеет вид

С учетом обратной связи по М и конечного значения К, а также коэффициентов Ks, К„ и К, которые влияют на качество переходного процесса, задающее воздействие (в операторах

Лапласа) имеет вид

1572986

Uq(P) — р (Тгpг

Т Р

Тгрг +

Тгрг +

+ 1

KÄd.Рг +

Kyd (Р + (10) 1

K)dq+

1 P, 5), откуда

Первое, второе, третье и четвертое слагаемые (точнее, соответствующие им сигналы напряжения постоянного тока) в формуле (10) получаются путем прохождения сигнала с выхода блока 3 соответственно через блок 4 и диФференцирующие звенья 5 и б, блок

8 и дифференцирующее звено 9, блок

1 1

+ d(P + dz + «)), «„(, р(+ h(P(+ bgP + W1

Изображение по Лапласу для скорости крановой тележки при задающем воздействии вила (5) (V)P = Чз(Р) ° M (P) (8) Подставив (8) формулы (5) и (7), получим

d (Тгрг + 1)

Ч(Р) рг (Тгрг + 1) (9)

Таким образом, если задающее воздействие (его изображение) будет вида (5), то тем самым обеспечивается независимость регулируемых параметров tf и Ч как от конкретной структурной схемы САР, так и от ее параметров,. а точнее, новое задающее воздействие обеспечивает регулирование Lg u

U в соответствии с заданным (по условиям управления) законом. При этом регулирование указанных параметров относительно задающего воздействия также сопровождается динамической ошибкой, без которой в реальной CAP осуществить регулирование невозможно.

С целью определения вида корректирующего воздействия найдем оригинал по изображению (5),. т.е, зависимость изменения задающего воздействия во времени. Для этого преобразуем (5) в сумму

V = аоКч ) (d 9г г1) sing t +

3 1

+ Д,Я ° cos 9 t + dg (1 " (11)

cos Мt) + t), Вид (10) определяет структуру и тип звеньев предлагаемого устройства, а вид 11 показывает изменение задающего воздействия Vs во времени, т.е. сигнала U с выхода устройства..

Запишем (10). в следующем виде:

6

Зависимость (12) реализована в схеме задатчика скорости в виде кон» сервативного звена с передаточной

1 фун к цией четырех усилителе Й с коэффициентами усиления соответственно К dy,d) и dg Tpex .Дифферен» цирующих звеньев, .а также интегратора

1 с передаточной функцией —. При этом передаточные коэффициент консервативного звена, дифференцирующих звеньев и интегратора должны быть равны единице. В противном случае их можно сделать равными и ввести новый (вместо Кч) общий передаточный коэффициент, в который К входит сомножителем.

Сущность работы предлагаемого устройства заключается в следующем.

В момент начала разгона крановой тележки 15 от командоаппарата 1 на вход консервативного звена 2 поступает ступенчатый сигнал а напряжения постоянного тока. При этом на выходе консервативного звена 2 появляется сигнал, который проходя через блок 3 с коэффициентом масштабирования, равньм К, поступает на входы блоков

4, 8 и 10, а также на вход интегратора 11.. Как следует из (12), коэффициенты усиления блоков 4, 8 и 10 должны быть соответственно равны d, dr u dg. Они могут быть определены, поскольку все значения параметров известны, а именно можно рассчитать или определить опытньм путем общий коэффициент передачи К цепи регуля тор 13 скорости — тиристорный преобразователь 19 — электродвигатель 14, масса (приведенная совместно с массой вращающихся частей привода) крановой тележки 15 и масса груза 10 известны, длина 1 грузового каната

18 также известна (предполагается, что разгон крановой тележки осуществляется при 1 = const). Значения 0(. и

К могут быть определены, а их значения, в свою очередь,.использованы при расчете dо и dp

2986

Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом крановой тележки с rpysoM на гибком подвесе, содержащее консервативное звено, связанное входом с выходом командоаппарата, и интегратор, связанный входом с выходом консервативного звена, а выходом— с регулятором скорости движения крановой тележки, соединенным с датчиком отклонения гибкого подвеса и датчиком скорости движения крановой

Фи» 2

Составитель Э. Кондратенко

Техред M. Холанич Корректор И.Муска

Редактбр Н, Гунько

Тираж 606

Заказ 1619

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

7 157

10, интегрирующее звено 11. Суммиро- . вание сигналов соответствующих слаФ

1 гаемым в формуле (10), осуществляется при помощи сумматора (суммирующего усилителя 7). С выхода сумматора через выходной элемент 12 снимается и подается сигнал задающего воздействия V> (фиг.2) на вход регулятора 13. тележки, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности; оно снабжено сумматором, один из вхо5 дов которого связан с выходом интегратора, а выход — с регулятором ско.— рости крановой тележки, дифференцирующими звеньями и блоками масштабирования, через один из которых выход консервативного звена подключен к входу интегратора, входу BToporo масштабирующего блока, соединенного выходом с вторым входом сумматора, входу третьего масштабирующего блока, связанного выходом с входом одного из дифференцирующих звеньев, выход которого соединен с третьим входом сумматора, и к входу четвертого масштабирующего блока, соединенного выходом с входом второго дифференцирующего звена, подключенного выходом к входу третьего дифференцирующего звена, выход которого соединен с четвертым входом сумматора.