Способ определения параметров двигателя постоянного тока, устройство для его осуществления и управляемый интегратор

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, позволяет по току и напряжению двигателя постоянного тока определить его электромагнитную и электромеханическую постоянные времени и активное сопротивление его якорной цепи и может быть применено при наладке электроприводов. Сущность изобретения: способ определения параметров двигателя постоянного тока включает в себя задание времени интегрирования г , скачкообразное изменение задающего воздействия на входе системы управления приводом, измерение тока I и напряжения U якоря ДПТ, измерение производных I1, l, U1, формирование сигналов квадратов П1)2, П11}2, и (U1) и произведений (i -LI1), (i1 -UObO 1 -U1). Значения параметров определяют по формулам, приведенным в описании. Устройство для осуществления способа содержит датчик тока, датчик напряжения , два универсальных фильтра, три квадратора , три блока перемножения, шесть управляемых интеграторов, три амплитудных детектора, три переключателя, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, контроллер , распределитель импульса записи и пульт управления. 3 п. ф. 2 ил. сл с

).« ™

СОЮЗ COBETÑÊÈÕ сОци Алкстических

РЕСПУБЛИК

5U 1758655 А1

ГОСУДАРCTБЕ((((ЫЙ VOM_#_TET

ПО ИЗОБРЕТЕ((ИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 описдни изоБ кткн в!,- "", ",,, I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«4 (Л

00 о

Ql

Ql > (21) 4847677/21 (22) 02.07.90 (46) 30.08.92, Бюл. N 32 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) К,В.Кибизов, А.Ч,Хатагов и А.А.Гаджиев (5б) Авторское свидетельство СССР

1л 1307525, кл. Н 02 Р 5/Об, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 608232, кл. Н 02 К 15/00, 1978, Нестеренко Б,К. Интегральные операционные усилители. — M.: Энергоиздат, 1982, с.54, Авторское свидетельство СССР

М 1288511, кл. 6 01 (1/06, G 05 В 13/00, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И УПРАВЛЯЕМЫЙ ИНТЕГРАТОР (57) Изобретение относится K злектроизмерительной технике, позволяет по току и напряжению двигателя постоя((ного тока определить его электромэгнитну(а и злектромеханическуа (ы15 G 06 G 7/00,6 01 R 31/34. НО2 К 15!00 постоянные времени и активное сопротивление его якорной цепи и может быть применено при наладке электроприводов.

Сущность изобретения: способ определения параметров двигателя постоянного тока включает в себя задание времени интегрирования r, скачкообразное изменение задающего воздействия на входе системы управления приводом, измерение тока l u напряжения U якоря ДПТ, измерение производных i, I, U, формиоование сигналов

И ( квадратов Ii), Ii ), и (U ) и произведений ! 2 i I(2 I 3 (i U). (i U) Ь(i .U). Значения параметров определяют по формулам, приведенным в описании. Устройство для осуществления способа содержит датчик тока, датчик напряжения, два универсальных фильтра, три квадратора, три блока перемножения, шесть управляемых интеграторов, три амплитудных детектора, три переключателя, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, распределитель импульса записи и пульт управления. 3 и. ф. 2 ил.

1758655

50 х - 0 - С ст> - iR, где С вЂ” постоянная двигателя, интегрируют этот сигнал:

hU= ), xdt, причем время интегрирования (t<, - т«) задано косвенно по моментам времени t>< и tK, в которые ток достигает значений соответстИзобретение относится к электротехнике, позволяет по току и напряжению якоря двигателя постоянного тока (ДПТ) определить его электромагнитную Т, и электромеханическую TM постоянные времени и 5 активное сопротивление R его якорной цепи и может быть применено при наладке электроприводов.

Фактические значения укаэанных параметров ДПТ могут на 50 — 100 g отличать- 10 ся от рассчитанных по паспортным данным двигателя, поэтому при наладке электроприводэ прибегают к различным экспериментальным способам определения параметров ДПТ. 15

Известен, например, способ, который состоит в определении Т и Т<< по осциллограмме тока якоря ДПТ, снятой при скачкообразном приложении якорного напряжения, причем для определения TM дополнительно 20 проводят опыт короткого замыкания. Определение Т<„проводится по осциллограмме частоты вращения вала, снятой при пуске двигателя. Т определяется при отработке задающего воздействия на входе системы 25 управления двигателем путем формирования линейного участка нарастания тока, при этом полагают, что величина R известна.

Недостатки аналогов: часто создание специальных режимов (скачкообраз- 30 ное приложение якорного напряжения, опыт короткого замыкания, формирование линейного участка нарастания тока), српровождающееся, как правило, изменением схемы подключения ДПТ, затруднительно 35 или нежелательно, не всякая системэуправления двигателем содержит датчик частоты вращения, сопротивление якорной цепи тоже может быть неизвестно.

Наиболее близким к предлагаемому яв- 40 ляется способ определения электромагнитной постоянной времени ДПТ, по которому измеряют ток i и напряжение 0 якоря, частоту вращения вала а ДПТ. При отработке сигнала задания на входе системы управле- 45 ния двигателем задают начальное iH и конечное i« значения тока якоря, формируют сигнал разности пенно l и IK, искомуlo величину электромагнитной постоянной времени lз находят по формуле

Т

1К вЂ” <И где К вЂ” масштабный коэффициент.

Недостатки этого способа состоят и следующем. Во-первых, он обеспечивает измерение лишь Т, причем подразумевается, что R известно. Во-вторых, область применения его ограничивается электроприводами, содер>кащими датчик частоты вращения.

В-третьих, точность определения Тэ ограничивается тем, что сигнал х представляет собой малу<о разность двух больших величин, измерить которую с достаточной точностью трудно из-за погрешности измерительных приборов(особенно датчика частоты пращения).

Известен датчик сил упругой деформации механизма и устройство для его настройки, который позволяет определить параметры ДПТ, Выходной сигнал датчика определяется выражением

0д = Ф1(Р) (1 + К1Р + К2Р ) <->дт - КЗФ2(Р)Р д« где Одт, 0д« вЂ” выходные сигналы датчиков тока и напряжения якоря ДПТ;

Ф1(р), Ф2(р) — передаточные функции универсальных фильтров, с помощью которых обеспечивается подавление помех и дифференцирование выходных сигналов датчиков;

К1, К2, Кз — коэффициенты передачи сутл<латора, на котором реализовано приведенное выражение для 0д.

Настройку датчика ведут с помощью специального устройства, сущность функционирования которого заключается в том, что, подавая и систему управления двигателем периодическое задающее воздействие, оно измеряет дисперсию произвоДной Бд и изменлет К1, К2, Кз так, чтобы на каждом последующем шаге настройки дисперсия утленьшалась. Если перед настройкой отсоединить механизм от двигателя, то в результате настройки получа<отся коэффициенты передачи сумматора, в идеальном случае равные

К1 = Т; К2 = Т Т; K3 = — —, Кдт Т<<

Кдн и где Кдт, Кдн — коэффициенты передачи датчика тока и датчика напряжения соответственно. "

1758655

Из этих выражений можно найти Т ь Тэ ий, Недостатки — ограниченные точность и быстродействие. Ограниченная точность обусловлена двумя, по крайней мере, причинами. Во-первых, принципиально недостижим статический режим работы датчика с подключенным к нему устройством для настройки, в результате чего в конце настройки величины К1, Кг, Кз дрейфуют около оптимальных значений и нет критерия, по которому можно выбрать наилучшие из них.

Во-вторых, величина дисперсии зависит не только от К!, Кг и Кз, но и от напряжения, подводимого к якорю двигателя. Это не является источником погрешности только в том случае, если напряжение на каждом шаге настройки одинаково. На практике это условие соблюдается редко, особенно в случае слабых питающих сетей. Например, просадки питающего напряжения на эскаваторах достигают 50 . Это увеличивает размах колебаний в конце процесса настройки и еще больше затрудняет выбор оптимальных значений, Быстродействие ограничено временем поиска эксремума дисперсии производной 0Д, которое равно

20 — 40 периодам задающего воздействия.

Способ определения параметров ДПТ и устройство для его осуществления предполагают интегрирование измеряемых сигналов. В аналоговой вычислительной технике широко применяются интеграторы с ключами во входной цепи и цепи обратной связи.

Наличие ключей позволяет переводить интегратор в один из трех режимов работы:

"обнуление", "интегрирование" или "хранение". Постоянная времени интегратора равна произведению емкости цепи обратной связи и сопротивления входной цепи. Погрешность интегрирования при прочих равных условиях зависит от постоянной времени и минимальна, если постоянная временитакова, что максимальный за время интегрирования выходной сигнал интегратора близок к максимально допустимому выходному напряжению операционного усилителя, но не превышает его.

Недостаток такого интегратора заключается в отсутствии воэможности оперативно управлять постоянной времени так, чтобы обеспечивалось указанное условие минимума погрешности интегрирования, то есть, иными словами, в ограни«енном быстродействии при его настройке, Это, в свою очередь, ограничивает скорость определения параметров ДПТ.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерения. величину активного сопротивления якорной цепи определяют по формуле!

R= —, !

30 (2) затем определяют электромеханическую Т„ и электромагнитную Тэ постоянные време35 ни по формулам:! г l4 + I! !б!

2 (l3 Ri5) i б

1 !б !1

Тэ— = — (+ — ) !

2 К Т (4) Выражения (2)-(4) получены из условий минимума интеграла

Г ((,, f2(t) dt= ),(i+a>i!+ àã!и+азО) dt, (5) где а1, аг, аз — произвольные коэффициен50 ты.

Эти условия можно найти, приравнивая частные производные от (5) по а!, а2, аз к нулю. Полученная таким способом система уравнений с учетом того, что при нулевых граничных условиях интегрирования (поскольку z выбрано равным времени переходного процесса) г ! ll dt= !! dt=0, !! -- / (!) б1

Поставленная цель достигается тем, что время интегрирования t задают равным времени переходного процесса при отработке задающего воздействия, поми5 мо сигналов тока и напряжения U дополнительно измеряют первую и вторую производные тока и первую 0 производI ную напряжения, формируют сигналы равные квадратам первой (! ) и второй (! ), 10 производных тока, квадрату первой (U) производной напряжения, а также произведениям первой производной напряжения на ток якоря двигателя (iU), на его

I первую (i U) и вторую (! U ) производные, 15 скачком изменяют задающее воздействие на входе системы управления двигателем, интегрируют за время z все сформированные сигналы, начиная с момента подачи задающего воздействия, 20

fî(i ) dt; !з= о(U ) dt;

I.

l4= / iU dt; !5= / lU dt; !б= !U dt, 25 (1) 1758655 имеет вид

a1l1+ аз15 = 0; аг!г+ aal6 =11:

a1l5+ a2l6+ аз1з = И, (6) 5 а1о = — азо—

l1 (7) Т

Т Т.р +Т p+1 (р) = -р< где I1 „. I6 определяются выражением (1), Из (6) получаем значения а1о, аго азо, . которые обеспечивают экстремум интеграла (5):

+ l1 6

l2 . I1 — азоЬ . а за ., агав — + — — Ia 1 12

Если подинтегральную функци1а в (5) представить в операторной форме записи

F(p) = I(p) + а1р 1(р) + агр l(p) + азр0{р), (8) затем подставить в (8) операторные выражения для тока при отсутствии нагрузки на валу двигателя и напряжения при скачке задающего воздействия где Ф(р) — полинам от р, порядок и коэффи; циенты которого зависят от свойств системы управления, то можно показать, что координаты экстремума(5) однозначно определяются параметрами двигателя и ничем другим:

Т 4

a 10 = TM a20 = TM T3 a30 = - R (9) Поэтому, определив эти координаты; можно найти искомые параметры двигателя:

R = — —; Тн= — а1о; Т, = —, (10) а1о, аго азо а1о

Подстановкой в выражения (10) соотношений (7) и получаются выражения (2) †(4), 5

Таким образом, способ позволяет одновременно найти три параметра двигателя.

Способ применим практически к любому приводу постоянного тока, поскольку предполагает измерение лишь двух первичных сигналов — тока и напряжения, которые легко поддаеатся измерению с высокой точностью, в обычном режиме отработки скачкообразного сигнала задания на входе системы управления двигателем, Этим достигается одна из поставленных целей — расширение диапазона измерения, Условия (9) соответствуют минимуму интеграла (5). При таких значениях а1, а2, аз F(p) обращается в нуль, следовательно; экстремальное значение интеграла (5) тоже равно нулю. В то же время подинтегральное выра>кение f (t) не отрицательно.

Значит, при выполнении условий (9) величина (5) минимальна.

На практике минимум интеграла (5) отличается от нуля из-за наличия помех и погрешностей измерения тока, напряжения и их производных, Однако способ позволяет компенсировать влияние на точность определения параметров ДПТ помех и погрешностей измерения, Действительно, минимизация интеграла (5) является предельным вариантом метода наименьших квадратов, когда число наблюдений за время 7:стремится к бесконечности, если I принять за функцию, à а1, аг, аз — за искомые коэффициенты anпроксимирующего полинама. Метод же наименьших квадратов позволяет уменьшить влияние погрешностей измерения и помех на точность определения коэффициентов полинома, Этим достигается другая цель — повышение точности измерения параметров ДПТ.

Можно предложить несколько вариантов реализации способа, но только предлагаемое устройство для определения параметров ДПТ наилучшим образом способствует достижению цели — увеличению точности измерения, Цель достигается тем, что в устройства. содержащее датчик тока и датчик напряжения, подключаемые к якорю двигателя, первый и второй универсальные фильтры, входы которых соединены соответственно с выходами датчиков тока и напряжения, введены первый, второй и третий квадраторы, .первый, отарой и третий блоки перемножения, с первого по шестой управляемые интеграторы, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий переключатели, коммутатор, аналого-цифрового преобразователь. контроллер, распределитель импульса записи, шина преобразования, шина пульта, шина

1758655

10 записи, шина управления, шина коммутации и пультуправления и индикации, который через шину пульта соединен с контроллером, который через шину преобразования соединен с аналого-цифровым преобразователем, вход которого соединен с выходом коммутатора, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего управляемых интеграторов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего квадраторов, входы которых соединены соответственно с первыми входами второго, третьего и первого блоков перемножения, выходы которых соединены соответственно с информационными входами четвертого — шестого управляемых интеграторов, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого, второго и третьего амплитудных детекторов и соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего переключателей, выходы которых соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входа ли коммутатора, управляющие входы которого через шину коммутации соединены с контроллером и распределителем импульса записи, выходы которого через шину записи соединены с седьмыми управляющими входами с первого по шестой управляемых интеграторов, с первого по шестой управляющие входы которых объединены по однои ленным входам и через шинууправления соединены с контроллером, причем шестой управляющий вход шестого управляемого интегратора соединен с управляющими входами первого, второго и третьего амплитудных детекторов, выходы которых соответственно соединены с первыми входами первого, второго и третьего переключателей, управляющие входы которых обьединены и через шину управления соединены с контроллером, выход которого через шину управления соединяется с входом системы управления двигателем, выход второго универсального фильтра соединен с вторыми входами второго и третьего блоков перемножения и первым входом первого блока перемножения, второй вход которого соединен с первым выходом первого универсального фильтра, второй и третий выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго квадраторов.

Введение в устройство перечисленных элементов в. указанной связи, во-первых, позволяет измерить интегралы 1 ...!о за один период задающего воздействия, что исключает влияние на точность определения параметров ДПТ перепадов напряже5 l0

55 ния питающей электропривод сети. Во-вторых, обеспечена возможность управления процессом интегрирования таким образом, что максимальные за время Т значения интегралов 11 ... !g попадают в диапазон от максимально допустимого выходного напряжения интегратора до его половины, благодаря чему погрешности интегрирования и аналого-цифрового преобразования минимальны. Интегралы I1 ... !в во время переходного процесса, как интегралы от неотрицательных сигналов, могут только возрастать, в то время как интегралы I> ... 1е могут как возрастать, так и уменьшаться.

Следовательно, максимальные значения

I1 ... !6 pBBHbl конечным, а для !4 ... I6 это равенство не соблюдается. Для определения максимальных значений 14 ...!6 в устройство и введены амплитудные детекторы и переключатели.

Указанные свойства устройства обеспечивают практически предельную точность определения параметров ДПТ по данному способу.

Поставленная цель и предельное быстродействие достигаются также тем, что в каждый из шести управляемых интеграторов, содержащих операционный усилитель, выход которого является выходом управляемого интегратора, первый и второй ключи, причесал выход первого ключа соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и первым входом второго ключа, выход которого соединен с выходом операционного усилителя, и конденсатор, подключенный параллельно второму ключу, введены последовательно соединенные четырехразрядный регистр памяти, дешифратор, четыре на десять и десятиразрядный цифроаналоговый преобразователь, первый выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого является пятым управляющим входом управляемого интегратора, шестой управляющий вход которого соединен с вторым входом второго ключа, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым выходом цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого является информационным входом управления интегратора, седьмой управляющий вход которого соединен с входом записи четырехразрядного регистра памяти, с первого по четвертый установочные входы которого являются соответственно с.первого по четвертый управляющими входами управляемого интегратора, с первого по четвертый выходы четырехразрядного регистра памяти соединены соответственно с первого по четвертый входами дешифратора четыре на

1?58655

12 десять, выходы которого с первого по десятый соединены соответственно с одноименными цифровыми входами цифроаналогового преобразователя.

Такое построоение управляемого интегратора позволяет оперативно управлять не только режимом работы, но и постоянной времени. Если в регистр памяти записано число ООООВ, постоянная времени максимальна, если 1001В (определяется разрядностью цифроаналогового преобразователя)— минимальна, Таким образом, обеспечено десять различных постоянных времени, причем при изменении числа в регистре памяти на единицу младшего разряда постоянная времени изменяется в два раза.

Максимальное значение постоянной времени в 512 раза больше минимального.

Именно такое свойства, возможность оперативно в кратное степеням 2 число раэ менять постоянную времени обеспечивает предельна быстрое — за два периода задающего воздействия — определение параметров ДПТ. Ва время первого производится настройка управляемых интеграторов, во время второго — собственно измерение I1 ... IG и определение параметров ДПТ.

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения параметров ДПТ; на фиг. 2 — схема управляемого интегратора, Устройство (фиг. 1) содержит датчик така (ДТ) 1, датчик напряжения (ДН) 2, два универсальных фильтра (УФ) 3 и 4, первый из которых подкл!очен входом к ДТ1 и обеспечивает измерение и фильтраци!о сигналов и двух его производных i и 1, второй

° I II подключен к ДН2 и измеряет и фильтрует производную напряжения U, три квадратоI ра 5-7, три блока перемножения (БП) 8-10, шесть управляемых интеграторов (УИ) 11-16, три амплитудных детектора (АД) 17 — 19, три переключателя (ПК) 20-22, коммутатор 23, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

24, контроллер 25, распределитель 26 импульса записи (РИ), пульт 27 управления и индикации(ПУИ). Сигнал с первого выхода

УФЗ подан на первый вход БП8, сигнал i c

I второго выхода УФЗ вЂ” на вход квадратора 5 и первый вход БП9, сигнал i с третьего выхода УФЗ подан на вход квадратора 6 и первый вход БП9, сигнал U с выхода УФ4 ! подан на вход квадратора 7 и на вторые входы БП8 — БП10. Таким образом, на выходах квадраторов 5-7 сформированы соответственно сигналы (!), (! ) и (U), а на ! И2 !2 выходах БП8-БП10 — соответственно сигналы (!Щ, (i U ) и (! U). Выходы квадратаров

5-7 и БП 8-10 соединены соответственно с информационными входам и УИ11- УИ16.

Выходы УИ11-13 поданы на три первых входа коммутатора 23 соответственно, Выходы

УИ14 — 16 поданы на информационные входы соответственно АД17-19 и на вторые входы соответственно ПК20 — 22, Выходы

АД17-19 поданы на первые входы соответственно ПК20-22, выходы последних — соответственно на четвертый, пятый и шестой входы коммутатора 23, выход которого подключен к входу АЦП 24. Шесть первых уп10. равляющих входов УИ объединены с одноименными управляющими входами других УИ и через шину 28 управления подключены к контроллеру 25. Седьмые входы

УИ11-16 через шину 29 записи подключены к выходам Р 126, Управляющие входы

АД17-19 объединены между собой и соединены с шестыми управляющими входа ли

УИ11-16. Управляющие входы П К20 — 22 объединены между собой и через шину 28 уп20

55 равления подключены к контроллеру 25.

Контроллер 25 через шину 30 коммутации соединен с коммутатором 23 и РИ26, через шину преобразования 31 — с АЦП 24, через шину пульта 32 — с ПУИ27, Сигнал задания с выхода контроллера подается в систему управления (СУ) приводом, Схема УИ (фиг, 2) выполнена на основе цифроаналогового преобразователя (ЦАП)

33 па нестандартной схеме включения и содержит, помимо ЦАП 33, четырехраэрядный регистр 34 памяти (РГ1), дешифратор 35 четыре на десять (ДШ), два ключа 36 и 37, операционный усилитель (ОУ) 38 и конденсатор 39.

Аналоговый вход ЦАП 33 является информационным входом УИ, установочные входы Д1 — Д4 РП 34 — соответственно первым — четвертым управля(ощими входами

УИ, второй вход ключа 36 — пятым, второй вход ключа 37 — шестым, а вход записи с РЛ

34 — седьмым управляющими входами УИ.

Выходы Q1-04 РГ! 34 поданы на входы Д1—

Д8 ДШ35, выходы "О" — "9" последнего — на цифровые входы соответственно "2О" — "2 "

ЦАП 33, Выход 1 ЦАП 33 через ключ 36 соединен с ин;ертирующим входо л ОУ 38, а выход 12 ЦАП вЂ” с неинвертиру!ащим, Ключ

37 и конденсатор 39 соединены параллельно и включены между выходом и инвертирующим входом ОУ 38. Выход последнего является выходом УИ, УФ построены на схеме, приведенной в (4).

На ПУИ расположены двухразрядный задатчик времени интегрирования (два перекл!ачателя на десять положений), позволяющий задать время от О до 10 с с дискретностью 0,1с,,кнопки "Пуск" и

"Сброс" и три трехразрядных десятичных индикатора.

1758655

В качестве контроллера 25 применен одноплатный контроллер К1-20. На шину 28 управления контроллер выдает восьмиразрядное двоичное число Х, на шину коммутации 30 — четырехразрядное число Y.

Назначение разрядов числа X следующее (от младшего к старшему). С первого по четвертый — код величины постоянной времени УИ (0000 — постоянная времени максимальна, 1001 — постоянная времени минимальна), Пятый — управление ключами

36 (О- ключи разомкнуты, 1 — ключи замкнуты).

Шестой — управление ключами 37 и АД 17-19 (Π— ключи разомкнуты, АД в режиме детектирования, 1 - ключи замкнуты, АД обнулены).

Седьмой — управление П К20...22 (Π— к выходу

ПК подключен первый вход, 1 — к выходу подключен второй вход). Восьмой — сигнал задания для СУ (Π— 0э = О. 1 — 0э = 0з.ном), Назначение разрядов числа Y следующее. С первого по третий — номер УИ и входа коммутатора (001 — 1 омер УИ11 и первого входа коммутатора, 110 — номер УИ 16 и шестого входа коммутатора). Четвертый и лпульс записи (Π— запись разрешена, 1— запись запрещена).

Способ определения параметров ДПТ посредством описанного устройства осуществляется следующим образом.

Датчики тока 1 и напряжения 2 подключаются к якорю ДПТ, параметры которого надо определить, Вывод сигнала задания подключается к входу СУ. Перед пуском устройства на ПУИ соответствующими переключателями задают время т, равное времени переходного процесса при отработке номинального сигнала задания

0з.иом, КОТОРОЕ В ЭдВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ

ДПТ и структуры СУ может составлять от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд.

После этого нажимают кнопку "Пуск" на

ПУИ. Контроллер считывает с шины пульта

32 заданное время t и запоминает его в своем ОЗУ, на шину 28 управления выдает число X = 001AQOOOB, на шину 30 коммутации — число Y = 1ОООВ, В результате ключи

36 в УИ 11-16 размыкаются, ключи 37— замыкаются, УИ 11-16 и АД 17-19 обнулены, к четвертому, пятому и шестому входам коммутатора 23 через ПК 20-22 подключаются выходы АД 17-19. Такая коммутация входов коммутатора 23 соответствует режиму "Настройка интеграторов" работыустройства. Сигнал 0э = О, двигатель не вращается.

Коммутатор не пропускает сигналов на вход

АЦП 24.

Затем контроллер через РИ 26 последовательно подает на седьмые управляющие

55

45 входы УИ 11 — 16 короткий импульс записи.

При этом во все РП 34 записывается число

ООООВ (четыре младших разряда числа Х).

Тем самым устанавливается максимальная постоянная времени интегрирования УИ

11 — 16.

После этого контроллер выдает на шину

28 управления число Х - 10010000В, В СУ подается сигнал 0э = 03.я м, двигатель начинает разгоняться. Одновременно ключи 36 замыкаются, ключи 37 размыкаются, УИ 1116 начинают интегрировать выходные сигналы квадраторов 5 — 7 и БП 8-10, АД 17-19 переводятся в режим детектирования амплитуды. Отсчитав время t, контроллер выдает на шину 28 число X = 000000008, ключи 36 размыкаются, УИ переводятся в режим хранения 0э = О. двигатель начинает тормозиться.

Таким образом, на выходах УИ сохраняются конечные значения интегралов l<-le, а на выходах АД вЂ” максимальные эа время переходного процесса значения 14-ls. Коммутатор по командам контроллера поочередно подключает к входу АЦП 24 выходные сигналы УИ 11-13 и ПК 20-22, Эти сигналы поочередно преобразуются в двоичные числа, вводятся в контроллер и запоминаются в его 03У.

Затем контроллер 25 оценивает величины поступивших от АЦП чисел и изменяет постоянные времени УИ 11-16 следующим . образом.

Допустим, максимальное за время интегрирования выходное напряжение одного из УИ 0н.0 преобразовано в двоичный эквивалент Vo. Количество разрядов, на которое надо передвинуть число Vo с тем, чтобы единица появилась в старшем его разряде, и есть число К, которое по командам контроллера записывается в РП соответствующего

УИ, При последующем интегрировании максимальное напряжение на выходе УИ окажется в пределах

0и = (0,5 - 1,0) 0макс, Где 0MBI(c максимально допустимое напряжение на выходе УИ (в случае применения интегрального OY — это 10 В).

Двоичный эквивалент окажется в пределах / 2 2л где и — разрядность АЦП (в нашем случае и =10).

Искомое значение интеграла определяется выражением

1758655

I=V 2 t0

20 (5

R =—

25

1 (6 li

4= — (— + — ).

l2 R TM

50

8 принципе можно подобрать такое двоичное число Рl на цифровых входах ЦАП

33, что Ои будет равным Бракс с погрешностью, не превышающей 0иа)(с 2 "(в нашем случае примерно 10 MB). Однако после такой настройки флуктуации во входном сигнале УИ могут привести к тому, что при последующем интегрировании U(превысит

0макс Это приведет к абсурдным результатам, поскольку АЦП переполнится. Понадобится дополнительная коррекция числа W, для чего необходимо, по крайней мере, еще одно пробное интегрирование. Это, не давая существенного выигрыша в точности, неоправденно затягивает процесс определения параметров ДПТ.

После того как контроллер определит число К для каждого из УИ; эти.числа запоминаются à его ОЗУ и записываются в соответствующие РП.

Затем контроллер выдает на шину 28 число Х = 01100000В. К выходам ПК 20 — 22 подключаются их вторые входы, то есть выходы УИ 14-16. Ключи 37 замыкаются и обнуляют интеграторы. Контроллер отсчитывает время t;, необходимое для полной остановки двигателя, и затем выдает на шину 28 число 11010000Â. Двигатель начинает разгоняться, УИ переводится в режим интегрирования. Снова отсчитав время r, контроллер выдает число Х = 01000000B и переходит к преобразованию выходных сигналов УИ 11 — 16, а двигатель начинает тормозиться.

Далее контроллер рассчитывает значения I1-16 по формуле (11), затем по выражениям (2)-(4) вычисляет. значения искомых параметров R, TM и Т и выводит их на ПУИ, После этого нажатием на кнопку

"Сброс" можно вернуть устройство в исходное положение и при необходимости повторить процесс измерения.

Программа, обеспечивающая функционирование устройства в соответствии с изложенным алгоритмом, хранится в ПЗУ контроллера 25.

Формула изобретения

1. Способ определения параметров двигателя постоянного тока, включающий измерения тока i и напряжения U якоря двигателя, задание времени интегрироваwe т и скачкообразное изменение задающего воздействия на входе системы управления двигателем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения, время интегрирования задают равным времени переходного процесса в электродвигателе при отработке задающего воздействия, измеряют первую! и вторую i производные тока и первую U производную

I напряжения, формиугот сигналы, равные квадратам нервен (I) и оторви i") производных тока, квадрату нервен (()) произаод( ной напряжения, а также произведениям первой производной напряжения на ток якоря двигателя (iU), на его первую (i U) и втоI 1 рую (i U) производные, интегрируют за н время т все сформированные сигналы, начиная с момента подачи задающего воздействия г L

l1= 3,(i ) dt;!г= 3,(iII) dt; з=,/,(U) dt;

14 3 )(-з Сзт !5= . г d«(6 — 3 i U Ж величину активного сопротивления якорной цепи определяют по формуле затем определяют электромеханическую Т) и электромагнитную Тэ постоянные времени по формулам:

l2 l4 + l1 l6

М

)2 ((3 )5) 16

2. Устройство для определения параметров двигателя постоянного тока, содержащее датчик тока и датчик напряжения, подключаемые к якорю двигателя, а первый и второй универсальные фильтры, входы которых соединены соответственно с выходами датчиков тока и напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены первый, второй и третий квадраторы, первый, второй и третий блоки перемножения, с первого по шестой управляемые интеграторы, первый, второй и третий амплитудные детекторы, первый, второй и третий переключатели, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, распределитель импульса записи, шина преобразования, шина пульта, шина записи, шина управления, шина коммутации и пульт управления и индикации, который через шину пульта соединен с контроллером, который через шину преобразования соединен с аналого-цифровым преобразователем, вход которого соединен с выходом коммутатора. первый, второй

1758655

18 и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего управляемых интеграторов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего квадраторов, входы которых соединены соответственно с первыми входами второго, третьего и первого блоков перемножения, выходы которых соединены соответственно с информационными входами четвертого, пятого и шестого управляемых интеграторов, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого, второго и третьего амплитудных детекторов и соответственно с вторыми входами первого. второго и третьего переключателей, выходы которых соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами-коммутатора, управляющие входы которого через шину коммутации соединены с контроллером и распределителем импульса записи, выходы которого через шину записи — с седьмыми управля|ощими входами с первого по шесToLl управляемых интеграторов, с первого и по шестой управляющие входы которых объединены по одноименным входам через шину управления соединены с контроллером, причем шестой управляющий вход шестого управляемого интегратора соединен с управляющими входами первого, второго и третьего амплитудных детекторов, выходы которых соответственно соединены с первыми входами первого, второго и третьего переключателей, управляющие входы которых обьединены и через шину управления соединены с контроллером, выход которого через шину управления соединен с входом системы управления двигателем, выход второго универсального фильтра соединен с вторыми входами второго и третьего блоков перемножения и первым входом первого блока перемножения, второй вход которого соединен с первым выходом nepooro универсального фильтра, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго квадраторов.

3. Управляемый интегратор, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом управляемого интегратора, первый и второй ключи, выход первого ключа -соединены с инвертирующим входом операционного усилителя и

10 первым входом второго ключа, выход кото15

40 рого соединен с выходом операционного усилителя, и конденсатор, подключенный параллельно второму ключу, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью обеспечения максимального быстродействия при настройке постоянной времени управляемого интегратора, в него введены последовательно соединенные четырехразрядный регистр памяти, дешифратор четыре на десять и десятиразрядный цифроаналоговый преобразователь, первый выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого является пятым управляющим входом управляемого интегратора, шестой управляющий вход которого соединен с вторым входом второго ключа, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым выходом цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого является информационным входом управляемого интегратора, седьмой управляющий вход которого соединен с входом записи четырехразрядного регистра памяти, с первого по четвертый установочные входы которого являются соответственно с первого по четвертый управляющими входами управляемого интегратора, с первого по четвертый выходы четырехраэрядного регистра памяти соединены соответственно с одноименными входами дешифратора четыре на десять, выходы которого с первого по десятый соединены соответственно с одноименными цифровыми входами цифроаналогового преобразователя.

1758655

Ф б

Составитель К,Кибизов

Техред M.Maðãåíòàë Корректор А.Долинич

Редактор А.Маковская

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

Заказ 3001 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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