Электропривод

 

Изобретение.относится к электротехнике , в частности к управлению нелинейными автоматическими системами , и может найти применение в системах адаптивного управления электроприводами . Цель изобретения - улучшение динамических характеристик электропривода. Электропривод содержит задатчик 2 скорости. При скачке задания скорость электродвигателя 1 начинает расти. Узел 8 вычисления производной в моменты времени,определяемые генератором 15 импульсов, вычисляет производную скорости.Узел 11 вычисления разности вычисляет разность между сигналом задания и скоростью двигателя с узла 6 измерения скорости. Разность преобразуется в преобразователе I2 напряжение-код в цифровой код и подается ка вход постоянного запоминающего устройства 13, в котором записана функция управления для заданной величины перерегулирования . В момент сравнения в узле 14 сравнения реальной производной и рассчитанной замыкается ключ 10 и сигнал с выхода узла 8 ML tg льъ.

1 38786 А3

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<19) (11) (51)5 H 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изОБРетениям и откРытиям

ПРИ fHHT СССР.(21) 4677772/07 (22) 11.04.89 (46) 30.03.91. Бюл. И 12 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "X3N3" (72) С..А.Суходольский и Е.А.Седов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 928300, кл. G 05 В 13/02, 1980.

Башарин А.В,, Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1 982,с. 54, рис.2-12. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к управленыо нелинейными автоматическими системами, и может найти применение в системах адаптивного управления электроприводами. Цель изобретения — улуч2 шение динамических характеристик электропривода. Электропривод содержит задатчик 2 скорости. При скачке задания .скорость электродвигателя 1 начинает расти. Узел 8 вычисления производной в моменты времени,определяемые генератором 15 импульсов, вычисляет производную скорости. Узел

ll вычисления разности вычисляет разность между сигналом задания и скоростью двигателя с узла 6 измерения скорости. Разность преобразуется в преобразователе 2 напряжение-код в цифровой код и подается на вход постоянного запоминакнцего устройства 13, в котором записана функция управления для заданной величины "еререгулирования. В момент сравнения в узле 14 сравнения реальной производной и рассчитанной замыкается ключ 10 и сигнал с выхода узла 8 чеЭ 1 638786 . 4 рез преобразователь 9,код-.напряжение .рости происходит с заданным перерегуподается на дополнительный вход сум- лирозанием, что обеспечивает ойтиматора 3. Темп,разгона двигателя 1 ., мальный по быстродействию переходснижается, дальнейшее изменение ско- ный процесс, 3 нл.

Изобретение относйтся к электротехнике, в частности к технике управ. ления нелинейными автоматическими системами, и может быть использовано в сйетемах адаптивного управления электроприводами.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик электропривод,а.

На фиг.1 представлена блок-схема электропривода; на фиг.2 — кривые переходных процессов при.разомкнутом ключе (а), при замкнутом ключе (Ь) и при замыкании ключа в функции переходного процесса (с); на фиг.3 — схе-ма узла вычисления производной.

Злектропривод (фиг.1) содержит электродвигатель последовательно соединенные задатчик 2 скорости,сумматор 3, регулятор А скорости и вен:тильный преобразователь 5, выход которого подключен к электродвигателю

1. Узел 6 измерения скорости входом подключен к электродвигателю 1, а выходом - к второму входу сумматора

3. Кроме того, электропривод содержит последовательно соединенные первый преобразователь 7 напряжение— код, узел 8 вычисления производной, преобразователь 9 код-напряжение и ключ 10. Узел 1 1 вычисления разности последовательно соединен с вторым. преобразователем 12 напряжение — код и постоянным запоминающим устройством 13. Сумматор 3 снабжен дополнительным третьим входом, подключенным к выходу ключа 10, управляющий вход которого соединен с выходом узла 14 сравнения. Одна группа информационных входов узла 1 4 . сравнения соединена с выходом узла 8 вычисления производной, а другая группа информационных входов подключена к информационным выходам постоянного запоминающего устройства 13. Тактовый вход узла 8 вычисления производной, выход генератора 15 тактовых импульсов и вход CS постоянного запоми нающего устройства 13 объединены.

Первый вход узла 11 вычисления раз1О ности подключен к первому входу сумматора 3, а второй вход — к второму входу сумматора 3 и входу первого преобразователя 7 напряжение - код.

Узел 8 вычисления производной (фиГ.З) может содержать, например, . узел 16 памяти И „,-слова, узел

17 памяти И„-слова и арнфметико-логическое устройство 18.Злектропривод работает следующим образом.

Известно, что переходной процесс

s регулируемом электроприводе без стабилизирующих устройств, обладающем большим коэффициентом усиления, 25 имеет сильно колебательный либо неустойчивый характер, однако время достижения установившегося значения достаточно мало (фиг.2, кривая а), Прн наличии нелинейной обратной связи по скорости процесс становится монотонным, перерегулирование мало, однако время достижения установившегося значения резко возрастает (фиг.2, кривая Ь), 35

Если выбрать характеристику нелинейной обратной связи такой, чтобы она не действовала в начале переходного процесса и подключалась по мере подхода выходной координаты к ус40 тановившемуся значению, ТО можнО ПОлучить переходной процесс с заданной величиной перерегулирования и с быстродействием, близким к оптимальному.

45 Рассмотрим реакцию Регулируемого электропривода на скачок задания R, При замкнутом ключе 10 передаточная функция регулируемого электропривода

M — — - — — — —— (1)

50 Тр -+ 2 Т р + где

ТА Тр L Т,щ/К, + KgТ =° а ««. .» °

К 1 2Т (К .с . Кел!

К вЂ” коэффициент усиления дифференцирующего звена;

5 1638786 коэффициент усиления пропорционального регулятора 4 скорости;. коэффициент усиления вентиль5 ного преобразователя 5; с электромеханическая постоянная времен

I) с

Riì тм и, ут (! Я ц(й) = !! f(+ св в(п (— — — . и .+ 6)) (2) где () - ) (a- R ) + jT (dg+ ())о - ЩЗ (3) (4) > достигла этой точки и каково ее предыдущее состояние.

Иаксимальное перерегулирование 6: возникает в момент tMoKc,j когда

03(с )(асс) = О. Возьмем производную от (2) и риравняем ее нулю: (5) (6) При этом перерегулирование

G Я (щ„с ) — R = R С ° е ° sin(arctg — — - — ). (7) При скачке задания на выходе задатчика 2 скорости скорость двигателя начинает расти. Узел 8 вычисления производной вычисляет в моменты времени, определяемые генератором

15 импульсов, производную скорости, которая подается на вход А узла 14 сравнения. Одновременно узел 11 вычисления разности вычисляет разность между сигналом задания с выхода задатчика 2 скорости и скоростью двигателя с узла 6 измерения скорости.

Величина разности преобразуется преобразователем 12 напряжение — код в цифровой код и подается на вход постоянного запоминающего устройства 13, в котором предварительно записана зависимость (8), рассмотренТаким образом, значения выходной координаты Я() и ее первой производ1 ной Qo в момент йo (фиг.2) замыка.ния ключа IO полностью определяют дальнейшее состояние системы независимо от того, каким образом система

Таким образом, в неявном виде перерегулирование зависит от Я, Qp u

R. Значения этих параметров однозначно определяют величину перерегулирования.

Решение транцендентного уравнения (7).позволяет получить зависимость !

4 0 R R(О) (8) для заданного перерегулирования.Таким образом, если в момент подачи скачка задания ключ 10 разомкнут, а в (1)ункции управления (8) его замкнуть,то можно получить переходной процесс с близким к оптимальному быстродействием и наперед заданным перерегулированием, Т вЂ” электромагнитная постоянная

fl времени; р — оператор Лапласа.

Переходной процесс описывается . учетом начальных условий выражением

1б38786

30 фиг. 2 ная на ЭВМ для заданной величины перерегулирования. На выходе постоянного запоминающего устройства 13 в моменты времени, определяемые генера- 5 тором l5 тактовых импульсов, формируется величина производной Яо,pac-.

f считанной по формуле (8) . В момент сравнения в узле 14 сравнения реального значения производной из узла 8 f0 и рассчитанного в постоянном запоминающем устройстве 9 на выход узла

14 сравнения вырабатывается сигнал, который замыкает ключ 10, и сигнал производной скорости с узла 8 вычис- f5 ления производной через преобразователь 9 код — напряжение поступает на третий вход сумматора 3.

Замкнулась обратная связь по производной скорости двигателя. При 20 этом темп разгона двигателя начинает снижаться, а момент замыкания обратной связи по производной обеспечивает дальнейшее изменение скорости с расчетным (заданным) перерегу- 25 лированием, Это обеспечивает максимальную скорость переходного процесса при заданной величине перерегулирования.

Таким образом, электропривод обеспечивает прохождение в системе близких к оптимальным по быстродействию переходных процессов, что позволяет улучшить динамические характеристики электродвигателя. 35

Формула изобретения

Электропривод, содержащий элект- родвигатель, последовательно соединенные задатчик скорости, сумматор, регулятор скорости и вентильный преобразователь, выход которого подключен к электродвигателю, узел измерения скорости, входом подключенный к электродвигателю, а выходом — к второму входу сумматора, о т л и— ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены последовательно соединенные первый преобразователь напряжение — код, узел вычисления производной, преобразователь код — напряжение и ключ, последовательно соединенные узел вычисления разности, второй преобразователь напряжение— код и постоянное запоминающее устрой ство, генератор тактовых импульсов и узел сравнения, причем сумматор снабжен дополнительным третьим входом, подключенным к выходу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом узла сравнения, одна группа информационных входов которого соединена с выходом узла вычисления производной, а другая группа информационных входов подключена к информационным выходам постоянного запоминающего устройства, тактовый вход узла вычисления производной, выход генератора тактовых импульсов и вход CS постоянного запоминающего устройства объединены, первый вход узла вычисления разности подключен к первому входу сумматора, а второй вход — к второму входу сумматора и входу первого преобразователя напряжение — код.

) 63878б

Составитель Т.Рожкова

Техред С,Мигунова .

Редактор А.Огар

Корректор А.Осауленко

Заказ 932 Тираж 350 Подписное

BImHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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