Устройство для регулирования натяжения материала в многосекционной непрерывно-поточной линии

 

Изобретение относится к автоматическим регуляторам натяжения полотна, транспортируемого в многосекционных поточных линиях гибкого материала и может быть использовано на технологическом оборудовании в бумажной и текстильной отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности регулирования путем оптимизации величины натяжения материала в каждой из секций поточной линии. Устройство содержит в каждой секции линии приводной двигатель, подключенный к выходу регулятора скорости, связанный с выходом регулятора натяжения, к соответствующим входам которых подключены датчики скорости и натяжения материала, а также первый выход блока коррекции, состоящего из самонастраивающейся модели, идентификатора и функционального преобразователя и позволяющего по сигналам датчиков натяжения и скорости данной и предыдущей секций и коэффициенту передачи материала предыдущей секции корректировать натяжение материала в данной секции до достижения оптимального значения. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР руиз@

:МйИ1Л-

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4371307-12 (22) 01.02.88 (46) 23.07.91. Бюл, М 27 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.Н.Винницкий, Е.С.Лонкевич и P.M.Ïèцан (53) 677.023 (088.8) (56) Шестаков В.M. Регулируемые злектроприводы отделочных агрегатов целлюлозно-бумажной промышленности. — М.:

Лесная промышленность, 1982, с, 14 — 15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

НАТЯЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА В МНОГОСЕКЦИОННОЙ НЕПPЕPЫВНО-ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к автоматическим регуляторам натяжения полотна, транспортируемого в многосекционных поточных линиях гибкого материала, и может быть использовано нэ технологичеИзобретение относится к автоматическому регулированию натяжения полотна транспортируемого гибкого материала в многосекционных поточных линиях и может быть использовано на технологическом оборудовании бумажной и текстильной промышленности, Цель изобретения — повышение точности регулирования путем оптимизации величины натяжения материала в каждой из секций поточной линии.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока коррекции; на фиг. 3 — принципиальная схема

„„5U„„1664712 А1 (st>s В 65 Н 77/00, 0 21 F 7/02 ском оборудовании в бумажной и текстильной отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение точности регулирования путем оптимизации величины натяжения материала в каждой из секций поточной линии. Устройство содержит в каждой секции линии приводной двигатель, подключенный к выходу регулятора скорости, связанный с выходом регулятора натяжения, к соответствующим входам которых подключены датчики скорости и натяжения материала, а также первый выход блока коррекции, состоящего из самонастраивающейся модели, идентификатора и функционального преобразователя и позволяющего по сигналам датчиков натяжения и скорости данной и предыдущей секций и козффициенту передачи материала предыдущей секции корректировать натяжение материала в данной секции до достижения оптимального значения. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. самонастраивающейся модели; на фиг. 4— принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг. 5 — закон регулирования.

Устройство содержит (фиг, 1) в каждой

1-й из и секций механизм 1i транспортировки материала 2, кинематически связанный с датчиком 3i скорости и электродвигателем

4ь подключенным к выходу регулятора 5l скорости, первый и второй входы которого подсоединены к выходам соответственно . регулятора 6i натяжения и датчика 3i скорости, датчик 7 натяжения, выход которого связан с первым входом регулятора

6i натяжения, блок 8 коррекции, первый

1664712

55 вход которого подключен к выходу датчика

31-1 скорости предыдущей (1-1)-й секции, второй вход связан с выходом датчика 31 скорости данной i-й секции, третий вход подсоединен к выходу датчика 71-1 натяжения предыдущей (1-1)-й секции, а четвертый вход — к выходу датчика 71 натяжения данной I-й секции, первый выход блока 81 коррекции подключен к второму входу регулятора 61 натяжения данной I-й секции, второй выход — к пятому входу блока 81+> коррекции последующей (i+1)-й секции, а пятый вход i-го блока 81 коррекции подключен к второму выходу блока 81-1 коррекции предыдущей (I-1}-й секции.

Блок 81 коррекции (фиг.2) содержит последовательно самонастраивающуюся модель 91, идентификатор 101 и функциональный преобразователь 111, причем первый вход модели 91 является первым входом блока 81 коррекции, второй вход модели 91 соединен с вторым входом функционального преобразователя 111 и является вторым входом блока 81 коррекции, третий вход модели 91 является третьим входом блока

81 коррекции, второй вход идентификатора 101 соединен с третьим входом функционального преобразователя "111 и является четвертым входом блока 81 коррекции, вы.ход функционального преобразователя 111 является первым выходом блока 81, выход идентификатора 101 подключен к четвертому входу самонастраивающейся модели 91 и является вторым выходом блока 81, а пятый вход модели 91является пятым входом блока 81 коррекции.

Самонастривающаяся модель 91 состоит (фиг.3) из последовательно соединенных фильтра 121 низких частот, умножителя 131, а также делителя 141, причем первый инвертирующий вход фильтра 121 низких частот является первым входом модели 91, неинвертирующий вход фильтра 121 низких частот является вторым входом модели 91, а выход фильтра 121 подключен к первому входу умножителя 131, первый вход делителя 141 является третьим входом само. настраивающейся модели 91, второй вход умножителя 131 — четвертым входом модели

91, второй вход делителя 141 — пятым входом модели 91, выход делителя 141 подключен к второму инвертирующему входу фильтра

121 низких частот, а выход умножителя 131 является выходом модели 91.

Функциональный преобразователь 111 (фиг, 4) состоит иэ умножителя 151, инвертора 161, интегратора 171 и квадратора

18ь выход которого подключен к первому входу интегратора 171, причем первый и второй входы умножителя 151 являются со5

45 ответственно первым и вторым входами функционального преобразователЪ 111, вход квадратора 181 является третьим входом функционального преобразователя

111, а выход интегратора 171 является выходом функционального преобразователя

111, при этом выход умножителя 151 через инвертор 161 связан с вторым входом интегратора 171.

Идентификатор 101 (фиг.5) состоит из двух резонансных полосковых фильтров, двух детекторов, а также интегратора, выход которого является выходом идентификатора 101. Вход первого фильтра является первым входом идентификатора 101, а выход через первый детектор связан с первым входом интегратора. Вход второго фил ьтра является вторым входом идентификатора

101, а выход через второй детектор подключен к второму входу интегратора.

Регуляторы 5 скорости и регуляторы 6 натяжения в каждой секции имеют задающие входы соответственно Ugg и Озю.

Регулятор 61 натяжения предназначен для формирования по разности напряжения Ua(; задания натяжения и сигнала датчика 71 натяжения управляющего регулятором 51 скорости сигнала и изменения скорости электродвигателя 41 и механизма

11 транспортировки материала 2.

Блок 81 коррекции предназначен для корректировки заданного значения натяжения материала 2 в I-й секции до оптимальной величины в соответствии со значениями скоростей и натяжения материала в предыдущей (I-1)-й секции и данной 1-й секции, а также коэффициента передачи материала в предыдущей (i — 1)-й секции.

Самонастраивающаяся модель 9i (фиг.3) является моделью объекта регулирования и служит для реализации уравнения натяжения материала. Выходной сигнал самонастраивающейся модели 91 и U1 " определяется выражением

01" д- Офнч1 К1"0" K> = I=1 Кдн1 = I=i" д, гдещнч (Р) = — " — "" — Г Uact(l —

Тд1 дР + 1

-о...-i(P)+ „". (P)):

K" 1 -1

Кфнч1. = Kvl Кдн!/КО K1 коэффициент передачи фильтра 121 низких частот; к 1" д — коэффициент передачи самонастраивающейся модели 91, к1 — коэффициент передачи умножителя

131;

16;4712

Кдн» вЂ” коэффициент передачи датчика 7! натяжения;

Тд» д = Тд» вЂ” постоЯннаЯ вРемени фильмод тра 12» низких частот;

R» 5

Uq »(F ) = Кд,» — а»»»(Р) — выходное наip пряжение датчика 3» скорости;

Кд » — коэффициент передачи датчика 3» скорости, R» — радиус приводного вала секции 2»; 10

ip- передаточное число редуктора;

Щ(Р) — угловая частота вращения приводного вала секции;

Одн» - 1(Р) = F»-1(Р) K„„» 1 — выходное напряжение датчика 7»-1 натяжения предыдущей (I — 1)-й секции;

F»-1(Р) — натяжение материала 2 в предыдущей (i — 1)-й секции;

Кдн»-1 — коэффициент пеРедачи датчика

7»-1 натяжения; 20

Kv» — 1, Кч»" — коэффициенты передачи соответственно самонастраивающейся модели 9»-1 блока 8»-1 коРрекции предыдущей (i — 1)-й и модели 9 блока 8» коррекции данной»-й секции. 25

Идентификатор 10» служит для сравнения амплитудно-частотных характеристик объекта регулирования (материала 2) и самонастраивающейся модели 9». 30

Учитывая, что о величине коэффициента передачи материала К> можно судить по амплитуде периодических колебаний натлженил материала ЛР,условия идентификации коэффициента передачи материала можно представить в виде

Wp»(P) = W» д(Р), (3) где Wp»(P) = Kv»/(Тд» p+1) — передаточная функция материала 2 как обьекта регулирования; 40

М/»". д(Р) = К„" д/(Тд" дР+1) — пеРедаточная функция самонастраивающейся модели 9»;

Ky» = Ky» Кдн» вЂ” коэффициент передачи самонастраивающейся модели 9;.

Условие идентификации (3) считается достигнутым при вь»полнении равенства

/ W.» (Q)/ =/K " W» "" (jQ)/, (4) т.е. при совпадении амплитудно-частотных характеристик объекта 2 и самонастраивающейся модели 9», где /W,"д (JQ)/— амплитудно-частотная характеристика неизменяемой части модели 9». 55

Сигнал на выходе идентификатора

10» соответствует значению коэффициента передачи материала К,»" д в I-й секции

Клод = — / (I U I — IUI )dt, (5) од 1 ч где y — постоянная времени интегрирования;

I О! и У I — модули. детектирования гармонических составляющих с частотой Q (частота вращения приводного вала I-й секции) выходных сигналов самонастраивающейся модели 9» и датчика 7» натяжения.

Функциональный преобразователь 11» является выходным звеном блока 8» коррекции и предназначен для корректировки заданной величины натяжения материала 2 в данной I-й секции согласно закону совместного регулирования натяжения F и удлинения E при изменяющемся коэффициенте К передачи материала, т.е.

F Е = F F/K÷× = F /КмЧ = const=C или

F — K÷VC=O. (6)

Согласно принципиальной схеме (фиг.4) выходной сигнал функционального преобразователя 11», т,е. выходной сигнал блока

8» коррекции, соответствует выражению

Ukopp» = — f (»- дн» вЂ” КМ д Upc» С )dt, И (7) где,и — постоянная времени интегратора

17», »»дн» вЂ” выходное напряжение датчика 7» натяжения данной i — и секции.

Устройство работает следующим образом.

После заправки и включения непрерывно-поточного агрегата сигналы с выхода датчика 3» скорости (фиг.1) и датчика 7» натяжения материала в данной i-й секции подаются соответственно на второй вход регулятора 5» скорости и первый вход регулятора 6» натяжения, где сравниваются с заданными значениями скорости и натяжения материала соответственно Ugs и 0зв, в результате чего электродвигателем 4 обеспечивается соответствующая скорость и натяжение транспортируемого материала 2.

Одновременно на первый вход блока 8» коррекции поступает сигнал с выхода датчика 3»-1 скорости предыдущей (I-1)-й секции, на второй вход — сигнал с выхода датчика

3» скорости данной I-й секции, на третий вход — сигнал с выхода датчика 7»-1 натяжения предыдущей (i — 1)-й секции, на четвертый вход — сигнал с выхода датчика 7» натяжения данной i-й секции, на пятый вход — сигнал с второго выхода блока 8»-1 коррекции предыдущей (i — 1)-й секции, соответствующий коэффициенту передачи материала к ней.

В блоке 8» коррекции (фиг.3) на входе фильтра 12» низких частот самонастраивающейся модели 9» из сигнала датчика

3» скорости данной i-й секции вычитается сигнал датчика 3»-1 скорости предыдущей

1664712 (! — 1)-й секции. В делителе 14! самонастраивающейся модели 9! осуществляется деление сигнала датчика Т!-g натяжения предыдущей (i-1)-й секции на сигнал коэффициента. передачи материала 2 в предыдущей (! — 1j-й секции и часто суммируется с указанной разностью на входе фильтра 12! низких частот. Полученный сигнал усиливается и сдвигается по фазе в фильтре 12! низких частот и умножается умножителем

13! на сигнал коэффициента передачи материала 2 в данной I-й секции, который определяется идентификатором 10ь В результате на выходе умножителя 13! самонастраивающейся модели 9! формируется сигнал модели. По полученному сигналу модели 9! и по сигналу с выхода датчика 7! натяжения данной !-й секции в идентификаторе 10! формируется сигнал, соответствующий значению коэффициента передачи материала 2 в данной I-й секции, который подается на управляющий вход самонастраивающейся модели 9! (второй вход умножителя 13!), и таким образом осуществляется подстройка модели 9! под объект регулирования. Кроме того, сигнал;соответствующий коэффициенту передачи материала 2 в данной l-й секции, с выхода идейтификатора 10! подается на пятый вход блока 8н- коррек-ции последующей (!+1)-й секции и на первый вход умножителя 15! функционального преобразователя 11! данного блока 8! коррекции (фиг.4), а на второй вход умножителя 15! подается сигнал с датчика 3! скорости данной I-й секции.

Результат перемножения усиливается и инвертируется в инверторе 16! и подается на первый вход интегратора 17ь На вход квадратора 18> (третий вход функционального преобразователя 11!) поступает сигнал с датчика 7! натяжения данной i-й секции, возводится в квадрат, подается на второй вход интегратора 17l, где вычитается из него полученное ранее инвертированное произведение сигналов коэффициента передачи материала 2 и датчика 3! скорости данной I-й секции. Разностный сигнал интегрируется в интеграторе 17! подается на второй вход регулятора 6! натяжения данной !-й секции, как корректирующий, перестраивая величину натяжения материала

2 в данной I-й секции до оптимального значения.

Если параметры технологического процесса в предыдущей (l — 1)-й секции стабильны, а значит, коэффициент передачи материала 2, выходящего из предыдущей (!-1)-й секции, не изменяется, то корректирующий сигнал на первом выходе блока 8! коррекции данной !-й секции равен нулю.

Ранее установленное оптимальное значение натяжения материала 2 в данной I-й секции поддерживается регулятором 6! натяжения.

При изменении коэффициента передачи материала 2, например, при его уменьшении натяжение материала 2 в данной !-й секции ослабляется и сигнал на выходе датчика 7! натяжения уменьшается. Регулятор

6! натяжения по разности заданного сигнала и уменьшенного сигнала датчика 7! натяжения вырабатывает на своем выходе управляющий сигнал, который воздействует на регулятор 5! скорости, и его выходной сигнал возрастает, увеличивается скорость электродвигателя 4! и механизма 1ь в результате чего натяжение материала 2 восстанавливается на прежнем уровне.

Кроме того, уменьшение коэффициента передачи материала 2 вызывает уменьшение амплитуды гармонической составляющей натяжения в данной i-й секции, обусловленной периодическими колебаниями скорости. Уменьшение гармонической составляющей сигнала датчика 7! натяжения данной I-й секции приводит к уменьшению положительнооь выходного сигнала идентификатора 10! (фиг.2), соответствующего значению коэффициента передачи материала 2 в данной i — и секции.

Уменьшенный выходной сигнал индентификатора 10! поступает на управляющий вход самонастраивающейся модели 9! (второй вход умножителя 13 ) и уменьшает ее коэффициент передачи, а также поступает на пятый вход (!+1)-го блока 8 +! коррекции.

Процесс определения нового уменьшенного значения коэффициента передачи материала 2 идентификатором 10! и самонастройка модели 9! осуществляются до момента сравнения амплитуд гармонических составляющих сигналов датчика 7! натяжения и модели 9!. В то же время уменьшенный сигнал коэффициента передачи материала 2 поступает на первый вход умножителя 15! функционального преобразователя 11! (фиг.4), где умножается на сигнал датчика 3! скорости данной !-й секции. Уменьшенное их произведение усиливается на постоянную величину с и инвертируется инвертором

16!, уменьшенный по абсолютной величине отрицательный выходной сигнал которого алгебраически суммируется на входе иниертора 17! с положительным сигналом квадратора 18!, воэводяшего в квадрат. сигнал датчика 7! натяжения.

На входе интегратора 17! появляется положительный сигнал, а на выходе — отрицательный сигнал, являющийся выходным

1664712 сигналом функционального преобразователя 11l блока 8l коррекции, Данный отрицательный корректирующий сигнал с выхода блока 8l коррекции подается на второй вход регулятора 6l натяжения (фиг.1) и уменьшает 5 величину задания натяжения материала 2 в данной I-й секции. Выходной сигнал регулятора 6l натяжения уменьшается, что приводит к уменьшению выходного сигнала регулятора 5l скорости, уменьшению 10 скорости электродвигателя 4l и механизма 1l и, тем самым, к уменьшению натяжения материала 2 в данной i-й секции. Натяжение уменьшается о оптимальной величины Е ., 15

I — vl i соответствующей новому уменьщенному значению коэффициента передачи материала, Уменьшение натяжения происходит. до момента появления нулевого сигнала на входе интегратора 17l функционального преобразователя 11l, что соответствует выполнению равенства Fl = Ки Vl С, т.е. заког ну регулирования F Е = const = С.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования натяжения материала в многосекционной непрерывно-поточной линии, содержащей и секций, каждая из которых имеет механизм транспортировки материала, кинематически связанный с датчиком скорости и электродвигателем, подключенным к выходу регулятора скорости, первый и второй входы которого подсоединены к выходам соот- 35 ветственно регулятора натяжения и датчика скорости, а также датчик натяжения, выход которого связан с первым входом регулятора натяжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регули- 4О рования путем обеспечения оптимальной величины натяжения материала, оно снабжено для каждой i-й секции блоком коррекции, первый вход которого подключен к выходу датчика скорости предыдущей (i — 1}-й 45 секции, второй вход связан с выходом датчика скорости. данной I-й секции, третий вход подсоединен к выходу датчика натяжения предыдущей (i — 1)-й секции, четвертый вход — к выходу датчика натяжения данной 1-й секции, первый выход блока коррекции подключен к второму входу регулятора натяжения i-й секции, второй выход— к пятому входу блока коррекции последующей (i+1}-й секции, а пятый вход i-го блока коррекции подключен к второму входу блока коррекции предыдущей (I — 1)-й секции, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок коррекции содержит самонастраивающуюся модель, идентификатор и функциональный преобразователь, причем первый вход самонастраивающейся модели является первым входом блока коррекции, а выход подключен к первому входу идентификатора, выход которого связан с первым входом функционального преобразователя, вторые входы функционального преобразователя и самонастраивающейся модели обьединены и являются вторым входом блока коррекции, третий вход самонастраивающейся модели является третьим входом блока коррекции, второй вход идентификатора и третий вход функционального преобразователя обьединены и являются четвертым входом блока коррекции, выход функционального преобразователя является первым выходом блока коррекции, выход идентификатора объединен с четвертым входом самонастраивающейся модели и является вторым выходом блока коррекции, при этом пятый вход самонастраивающейся модели является пятым входом блока коррекции.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что самонастраивающаяся модель содержит делитель, фильтр низких частот и умножитель, причем первый инвертирующий вход фильтра низких частот является первым входом самонастраивающейся модели, второй инвертирующий вход связан с выходом делителя, а третий неинвертирующий вход является вторым входом самонастраивающейся модели, первый вход делителя является третьим входом самонастраивающейся модели, при этом выход фильтра низких частот связан с первым входом умножителя, второй вход которого является четвертым входом самонастраивающейся модели, а выход умножителя является выходом самонастраивающейся модели, причем второй вход делителя является пятым входом самонастраивающейся модели, 4. Устройство по пп, 1 и2, отл ичающ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит квадратор, интегратор, умножитель и инвертор, причем выход квадратора связан с первым входом интегратора, выход которого является выходом фун кционал ь ного преобразователя, умножитель и инвертор включены последовательно и подсоединены к второму входу интегратора, при этом первый и второй входы умножителя и вход квадратора являются соответственно первым, вторым и третьим входами функционального.преобразователя, секция

Фиг.7 (i -1) секция

Ап Юлока

0md osu

Рл длока

Qv &ока

0m &жаЮ

1б64712 (с 1)секция

1664712

Оп7 йока дт 8jggg к„;

F„,. иц

Составитель А,Козлов

Редактор О,Головач Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 2360 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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