Устройство задания режима движения шахтной подъемной установки

 

Изобретение относится к управлению электроприводом постоянного тока шахтных подъемных установок и предназначено для формирования изменяющегося во времени напряжения, величина которого отображает требуемый закон изменений скорости подъемного сосуда. Изобретение позволяет повысить точность задания скорости движения шахтной подъемной установки. Устройство содержит последовательно соединенные скорости 5, линейные усилители (/ У) 1, К с ограничителями 2, 7 в цепи обратной связи (ОС), интегрирующий усилитель (ИУ) 3.второй ИУ 8 с ограничителем 9 в цепи ОС и третий ЛУ 10 с блоком 11 изменения коэффициента усиления в цепи ОС усилителей . Выход ЛУ 10 соединен с входом ЛУ G, Выход ИУ 8 через последовательно соединенные элементы 12 выделения модуля и блок 13 гальванической развязки соединен с вторым входом ограничителя 2, третий вход которого через дополнительно введенный нуль-орган 15 соединен с выходом элемента 12. Вход ЛУ 6 соединен с выходами задатчика 5 и ИУ з, который соединен через резистор 4 с входом Л У 1. Введение нуль-органа 15 с соответствующими связями позволяет избежать накопления ошибки интегрирования, поскольку при нулевом опорном напряжении ограничителя 2 его работа приводит к блокировке ЛУ 1.3 ил. (/V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 66 В 1/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

I M ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1406110 (21) 4603794/03 (22) 09,11.88 (46) 30.04.91. Бюл. N- 16 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго. Орджоникидзе (72) В.Ю, Островлянчик и В.А, Килин (53) 621.313.2(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1406110, кл. B 66 В 1/30, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ЗАДАНИЯ РЕЖИМА

ДВИЖЕНИЯ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВ КИ (57) Изобретение относится к управлению электроприводом постоянного тока шахтных подъемных установок и предназначено для формирования изменя:.ощегося во времени напряжения, величина которого отображает требуемый закон изменения скорости подъемного сосуда.

Изобретение позволяет повысить точность задания скорости движения шахтИзобретение относится к технике подъемных установок, в частности к системам тиристорного управления электроп ривода постоянного тока установок типа шахтных подъемников, и может быть использовано для формирования изменяющегося BQ времени напряжения, величина которого отображает требуемый закон изменения скорости подъемного сосуда.

Цель изобретени — повышение точности задания скорости движения шахтной подъемной установки.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема первого ограничителя; на фиг. 3 — графи... Ы» 1615236 А2 ной подъемной установки. Устройство содержит последовательно соединенные эадатчик скорости 5, линейные усилители (ЛУ} 1, 6 с ограничителями 2, 7 в цепи обратной связи (ОС), интегрирующий усилитель (ИУ) 3,второй MY 8 с ограничителем 9 в цепи

ОС и — ðåòèé ЛУ 10 с блоком 11 изменения коэффициента усиления в цепи ОС усилителей. Выход ЛУ 10 соединен с входом ЛУ 6, Выход ИУ 8 через последовательно соединенные элементы 12 выделечия модуля и блок 13 гальванической развязки соединен с вторым входом ограничителя 2, третий вход которого через дополнительно введенный нуль-орган 15 соединен с выходом элемента 12. Вход ЛУ 6 соединен с выходами задатчика 5 и ИУ 3, который соединен через резистор 4 с входом ЛУ 1. Введение нуль-органа 15 с соответствующими связями позволяет избежать накопления ошибки интегрирования, поскольку при нулевом опорном напряжении ограничителя 2 его работа приводит к блокировке ЛУ 1. 3 ил. ки изменения во времени формируемых в устройстве сигналов управления: 0 х— входной; U«< выходной; U> — на выходе первого линейного усилителя; Uz — на выходе второго линейного усилителя; Оз — на выходе второго интегрирующего усилителя: 04 — на выходе элемента выделения модуля: Us — на выходе нуль-; t o..ЛТ— фиксированные моменты времени.

Устройство для задания режима движения шахтной подъемной установки содержит соединенные последовательно первый линейный усилитель 1 с первым ограничителем 2 в цепи обратной связи и первый интегрирующий усилитель 3, выход которого

1645236 через первый резистор 4 обратной связи подключен к входу первого линейного усилителя 1 и является выходом устройства.

Входное напряжение, пропорциональное заданной скорости движения шахтной подъемной установки, подается с задатчика

5 скорости на вход первого линейного усилителя 1, являющийся входом устройства, Опорное напряжение на второй вход первого ограничителя 2 поступает со схемы регулируемого напря,кения ограничителя, содержащей соединенные последовательно второй линейный усилитель б третьим ограничителем 7 в цепи обратной связи, второй интегрирующий усили1ель 8 с вторым ограничителем 9 в цепи обратной связи и третий линейный усилитель 10 с блоком 11 изменений коэффициента усиления в цепи обратной связи, а также последовательно соединенные элемент 12 выделения модуля и блок 13 гальва«ичeской развязки, выход которого свя" ан с вторым входом первого ограничителя 2, при этом выход второго ин;егр;рующего операционного усилителя Я соединен с входом элемента 12 выделения модуля, а в,;ход тг>етьего линейного операционного;: плит= я 10 соединен через . :, ." и рез -:" i p 1- обратной связи с вхо;..о(: в орого л.знойно(о усилителя 6, которыn; с.язан также с выходами задатчика 5 скорости и первого интегрирующего операционного усилителя 3, а выход элемента 12 вь:;e .èÿ модул.-. ер»; нуль-орган 15 подкл,о и к греть му входу первого ограничителя 2. Ciiríàn «;.. "менение ускорения поступает с выхода задатчика 16 ускорения на управляющие входы второго ограничителя 9 и блока 11 изменения коэффициента усиления, Выход ус-ройства соединен с входом системы 17 автоматического регулирования электроприводом, которая управляет подъемным электродвигателем 18. электродвигатель 18 приводит в движение барабан 19 шах(ной подъемной установки, На выходе первого 1 и третьего 10 линейных, ïoрвого 3 и второго

8 интегрируюших усилитег,-.. включе,:и резисторы 20, 21, 22 и 23 соответственно, а на входе второго линейного усилителя 6 гключены резисторы 24 и 25. В;!.,пи отри а гельной обратной связи г ервого 3 и i rnpoio Р, интегрирующих усилителей включены конденсаторы 26 и 27. В цепи стрицательной обратной связи третьего линсйного усилителя 10 включен резистор 28, Ис очники питания усилителей на схел е не показа, и, Первый ограничитель 2 может быть реализован с использованием ком араторов и усилителей в соответствии со схемой, изображенной на фиг, 2 и "м ивер .i-:,.o5

I .Р

2 (! ) Г".

30 )

i (i

55 щий.ус1литель 29 имеет в обратной связи резистор 30, а на его входе включены резисторы 31 и 32. Первый компаратор ЗЗ инвертирующим входом подключен через резистор 34 к выходу инвертирующего усилит(ля 29, а второй компаратор 35 своим инвертируощим входом подключен через резистор 36 к резистору 32 и третьему вход, первого ограничителя 2, а через резистор 37 — к резистору 31 и второго входу первого ограничителя 2, а его неинвертируiÄ ций вход подключен через резистор 38 к

:; paoMy входу перво о ограничителя 2, куда также подключен неинвертирующий вход первого компаратора 33 через резистор 39.

Выходы первого 33 и rioporo 35 компараторов через первый 40 и второй 41 диоды соед нень. мы.:ду собой и через реис. ор 42:годключены к í:xngy первого

orрани ivlTEIIB 2.

Устро(,ство работает следующим абраъ, л4 . В исх: д ом состоянии (режил1 стоянки .э..хтнc 1 под с пной ус.ановки) на выходе

" г., э 5 скорости имеется нулевой сиг:,.::,:::::о::у имеется также нулевой сигнал на выхода; Bropolo линейного б и второго

«. ip pn а гг: 8 ус, 1тел".é, а также на выходе эле та 12 выделения модуля, при этом на вых, де нуль-органа 15 vi,ååòñÿ максимальный си нал, а на выходе блока 13 гальваниче кой развязк . — нулевой сигнал, ; е первый огоаничитель 2 будет иметь в этом режиме м; .симал ное опорное напря. гение, и э гому в случае возникновения нелс-,срого рассогласования между заданным нулевым сигналом на выходе задатчика 5 скорости и выходным. напряжением устройства оно ликвидируется с максимальной интенсивностью, Таким образом обеспечивается точное поддержание нулевого уровня выходного напряжения усройства.

С подачей сигнала на вход устройства (U0x) с выхода задатчика 5 скорости в момент времени то на входе и выходе второго линейного усилитегя б появляется напряжение, причем его величина (Uz) ограничивается третьим ограничителем 7 и определяет асмп лин -(iiiolo изменения напряжения на выходе второго интегрирующего усилителя

3Т0 линейно нарастаюгцсе напряжение

Вз) преобразуется элементом 12 выделения модуля в сип ал определенной полярности и подается через блок 13 гальванической развязки B качестве опорного на второй вход пергол о о(раничителя 2, На выходе же нуль-ор(ана 15 напряжение сгановится нулевым, так как на его входе, т.е. на выходе

: "-мента 12 выделения модуля. имеется нел":.oй " . н л Л П.". н ччии л" недано

1645236

Овых = О1 t/T2. то< t < t1 так как О1 = U2 t/Т1, K1 = U2/T1, тогда

Овых = K1 t /Т2

2 где K1 — коэффициент пропорциональности, определяющий рывок в механизме; 25

Т2 = R22 С26;

Т2 — постоянная времени интегрирования первого 3 интегрирующего операционного усилителя;

R22 омическое сопротивление рези- 30 стора 22;

С2в — емкость конденсатора 26.

Таким образом, в течение времени

to < t < t1 ВЫХОДНОЕ НаПРЯжЕНИЕ Ов» УСтройства изменяется по квадратичному за- 35 кону. Сформированный закон изменения напряжения соответствует участку ограничения рывка в механизме.

При t > c1 сигнал управления Оз становит я постоянным и равным напряжению 40 ограничения второго ограничителя 9, величина которого определяется допустимым ускорением привода при разгоне и выбирается по команде задатчика 16 ускорения в зависимости от режима движения. При по- 45 стоянстве этого сигнала сигнал управления

U1 на выхОде первого линейного усилителя

1 тоже постоянный, поэтому выходное напряжение устройства (Овы ) растет по линейному закону 50

Овых U1 t/T2, t1 + 1 < t2

Таким образом, ча участке ted% t. < 12 выходное напряжение устройства нарастает по линейному закону с ограничением ускорения. В момент t =- t2 выходное 55 напряжение второго линейного усилителя 6 уменьшается до нуля за счет присутствия на его входе разности входного и выходного сигналов устройства, а также сигнала отринарастающего напряжения ограничения U4 напряжение на выходе первого линейного усилителя 1 тоже нарастает; V1 = V4 =

= О2 1/Т1; to< t < t1, где Т1= R23 С27; 5

T1 — постоянная времени интегрирования второго 8 интегрирующего усилителя;

R23 — омическое сопротивление резистора 23;

С27 — емкость конденсатора 27. 10 величина постоянной времени Т1 соответствует выбранному значению рывка в механизме, При этом выходное напряжение устройства изменяется по закону 15 ательной обратной связи с выхода третьег линейного усилителя 10. В этот момент времени алгебраическая сумма входных сигналов становится равной нулю:

Usx Овых Оз К2 =. 0 (2) где K2 — коэффициент усиления третьего линейного усилителя 10, который определяется отношением суммы сопротивления резистора 28 и резисторов, содержащихся в блоке 11 изменения коэффициента усиления, к величине сопротивления резистора 21.

В следующий момент времени алгебраичесная сумма входных сигналов становится отрицательной:

U0x Овых Оз 2

Под действием суммарного сигнала напряжение на выходе второго линейного ус:-.лителя 6 меняет знак (02) и достигает максимума. задаваемого третьим ограничителем 7. Время описанного переключения очень мало и определяется большим собственным коэффициентом усиления второго линейного усилителя 6. Для работы устройства необходимо выполнение условий:

R2p = R4 и 25 = R24, где R2o, R4 R25, Й24 — омические сопротивления резисторов 20, 4, 25 и 24 соответственно, Изменение знака напряжения U2 приводит к разряду конденсатора 27 по линейному закону(U3), что вызывает уменьшение по этому же закону управляющего сигнала

U4. Следовательно, будет уменьшаться по линейному закону и напряжение 01 на выходе первого линейного усилителя 1. Поэтому выходное напряжение (U»x) устройства изменяется по квадратичному закону, аналогично изменению напряжения на участке то t< t1.

Сформированный закон изменения выходного напряжения соответствует участку ограничения рывка в механизме.

При t = t3 выходное напряжение устройства становится равным входному напряжению, поэтому на входе и выходе первого линейного усилителя 1 напряжение равно нулю (за счет действия отрицательной обратной связи через резистор 4), следовательно, на выходе устройства напряжение (Овых) будет постоянным до момента начала замедления шахтной подъемной установки (t = t4), При t = t3 алгебраическая сумма сигналов на входе второго линейного операционного усилителя 6 становится равной нулю:

1645236

Uex Овых Оз К2 так KBK Овх Овых и 03 0, Следовательно, равно нулю напряжение на выходах второго линейного 6 и второго интегрирующего 8 усилителей, поэтому на выходе элемента 12 выделения модуля присутствует нулевой сигнал. такой же сигнал присутствует и на втором входе первого ограничителя 2, а на выходе нульоргана 15 появляется максимальный сигнал (U>) при этом обеспечивается максимальное опорное напряжение на первом ограничителе 2, я это обеспечивает максимальное отклонение выходного напряжения U< первого линейного усилителя 1 при сколь угодном малом расхождении заданного сигнала скорости с выходным напряжением устройства. Таким образом, это расхождение ликвидируется с максимальной интенсивностью, а следовательно, в этом режиме достигается высокая точность поддержания выходного напряжения (Овых) в сооТ ветствии с заданным входным напряжением (ueх).

Замедление начинается в момент исчезновения сигнала на выходе задатчика 5 скорости. Процесс замедления протекает аналогично описанному процессу пуска, т,е. работа устройства на участках с4 — ts, ts — Ы, ь — ч аналогична работе на участках tQ О, t> — tz, tz — ta соответственно, при этом обеспечивается ограничение рывка в механизме в интервалах времени t4 — ts u te — t7 и замедление с постоянным ускорением в интервале времени t5 — те (фиг. 3), 3 моплс н ле происходит с меньшим, чем при разгоне, ускорением, поэтому для согласованной работы задающего устройства необходимо изменить коэффициент усиления К2 третьего линейного усилителя 10 пропорционально изменению напряжения ограничения второго интегрирующего усилителя 8.

Значение коэффициента усиления К2 определяется следующим образом.

Приращения выходного напряжения устройства Л Uesx на интервалах времени(to, t1 ) и (t2 тз ) одинаковы и определяются выражением (1):

ЛОвых U2 11 /(Т1 T2 ) (Т1/Т2) ОЗогр /02), (3) где т1 Tt Озогр/02:

Оз orp — максимальное напряжение вто10 рого интегрирующего усилителя 8, задаваемое вторым ограничителем 9.

Иэ уравнения (2) следует, что в момент врЕмЕни t = t2

ЛОвых = К2 ОЗ огр.

15 Отсюда

К2 = (Т1/Т2) (Оз огр/02) (4)

Изменение Kz осуществляется по ко20 манде задатчика 16 ускорения шунтированием части резисторов, входящих в состав блока 11 изменения коэффициента усиления.

В предлагаемом устройстве накапли25 вания ошибки интегратором не происходит, так как на первом ограничителе во всех режимах работы устройства присутствует опорное напряжение, поэтому даже некоторое расхождение между сигналом зада30 ния (Ов,) и выходным сигналом устройства (Овых) способствует появлению напряжения Ui на выходе nepooro линейного усилителя, которое, будучи приложенным к входу интегрирующего усилителя 3, приво35 дит к восстановлению соответствия между сигналами Овых и Uex.

Фоомчла изобретения

Устройство задания режима движения шахтной подъемной установки по авт. Ls.

40 N.1406110, отличающееся тем,что, с целью повышения точности задания скорости движения шахтной подъемной установки, оно дополнительно содержит нуль-орган, к входу которого подключен

45 выход элемента выделения модуля, а выход соединен с третьим входом первого ограничителя.

1645236

1645236

Составитель В.Копылов

Редактор Л,Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова /

Заказ 1319 Тифаж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101