Устройство для автоматического управления электровозом
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союэ Советских
Социалистических
Республик х
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 20.V11.1966 (№ 1091380/26-24). с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 29.XII.1967. Бюллетень № 3
Дата опубликования описания 20.111.1968
Кл. 20l, 23/13
МПК В 61п
УД 1; 621.337-52 (088.8) Комитет па делам иаобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Автор изобретения
Заявитель
Ю. М. Пульер
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛ ЕКТРО ВОЗОМ
Известны устройства для автоматического управления электровозом, содержащие соединенные,с колесной парой датчики скорости, например тахогенераторы, программные задатчики скорости и длин контрольных участков, вычислительное устройство, точечный и непрерывный датчики пройденного пути, корректор скорости, коммутатор и логический блок.
Предложенное устройство отличается тем, что, с целью повышения точности и надежности, в нем вычислительное устройство, служащее одновременно и органом,сравнения, содержит синусно-косинусный трансформатор со следящим микроприводом. Одна из статорных обмоток трансформатора подключена к зажимам датчика скорости,,соединенного с зажимами программного задатчика скорости и ее корректора, а вторая соединена с зажимами датчика пройденного пути и задатчика длины контрольного участка. Роторная обмотка синусно-косинусното трансформатора через усилитель подключена к коммутатору, первый контакт которого присоединен к обмотке управления следящего микродвигателя, а второй — через логический блок к устройствам управления тяговыми двигателями .или тормозной системе.
На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 — график линейной аппроксимации
2 кривой V (5) и V>(S) и значения Р, (S,.) я
1" (S.)
Устройство содержит тахогенератор 1, ламельный делитель 2, шагoBbIII переключатель
3, синусно-косинусный поворотный трансформатор 4, статор 5 трансформатора, датчик б непрерывного отсчета пути, задатчик 7 длины контрольного участка, ротор 8 синусно-косинусного поворотного трансформатора, усили10 тель 9, исполнительный двигатель 10, контактное устройство-коммутатор 11, отметчик
12 конца предыдущего контрольного участка и начала последующего, электромагнитную муфту 18, блок тяги 14, блок торможения 15, контакт 1б коммутатора 11, блок 17 «ИЛИ», блок 18 задания программного времени, датчик 19 текущего времени, сравнивающее устройство 20, функциональный блок 21, преобразующий временные отклонения в напряжение, контакт 22 коммутатора 11.
Обозначения на графике (фиг. 2):
V — скорость в пределах контрольного участка, V2 — квадрат скорости в пределах кон25 трольного участка, S — путь от начала контрольного участка; V u VI > — .скорости соответственно в конце и начале контрольного участка; S,. — длина т-го контрольного участка; V(S)-функция скорости от пути, най30 денная из типовых расчетов; а †уг поворота
207966 аи 10 о и ог0 ротора относительно статора синусно-косинусного трансформатора.
Устройство (фиг. 1) содержит один или два тахогенератора (если надо получить квадрат скорости поезда V($) их .можно соединить каскадно; чтобы получить напряжение, п опорциональное скорости поезда V (S), дос аточно одного тахогенератора), программы tA задатчик скорости в конце контрольного у стка, состоящий из ламельного делителя шагового переключателя 8, двух- или мно полюсный синусно-косин усный повороти трансформатор 4, используемый в режиме остроителя таким образом, что одна обмот а его статора б включена последовательно в контур суммирования, содержащий выходи IQ зажимы тахогенерагора 1 и ламельного адатчика программной скорости 2, а вторая также последовательно — в контур сумми вания двух напряжений: напряжения от д чика б непрерывного отсчета пути, прапор ионального пройденному пути от начала ко трольного участка, и задатчика 7 длины ко трольного участка $,.
Индикаторная обмотка ротора 8 соедине а г5 со входом усилителя 9,следящей системы, сдержащей также исполнительный двигате ь
10, подключаемый к выходу усилителя чер з коммутатор 11, получающий сигнал на вкл чение от локомотивного приемного устройст а 30 отметчика конца контрольного участка 1, соединенного также с шаговым переключатлем 8 и расцепляющей электромагниты Й муфтой 18, которая расцепляет датчик б нпрерывного отсчета пути с колесной парой в 35 начале каждого контрольного участка и вовращает этот датчик с помощью пружин r (на чертеже не показана) в исходное нулев е состоян.ие.
Тракт управления блоками тяги 14 и то - 40 можения 15 образуется в положении lб ко— такта коммутатора 11 через блок «ИЛИ» 17 в зависимости от знака управляющего напржения от усилителя 9.
Устройство содержит систему коррекци 45 скорости, состоящее из блока 18 задания пр ° граммного времени и датчика 19 текущег времени, сра внивающето устройства 20, per>— стрирующего разность программного и рального времени. Сравнивающее устройств 50 соединено с приемным устройством отметчка 12 конца контрольного участка. Выходны зажимы блока 20 соединены с функциональ ным блоком 21, преобразующим временны отклонения от графика в напряжение допол нительной программной скорости, а выхо блока 21 включен в контур суммирования замкнутый на статорную обмотку синусно косинусного поворотного трансформатора 4, Описанная схема обеспечивает надежно g0 автоматическое ведение поезда по одному и двух условий движения на контрольном уча стке:
1. Постоянного градиента скорости по пут (фиг. 2), т. е. по уравнению 65
ds s,- — s — ( — д;, (1)
i где: V — скорость в пределах 1-го контрольного участка;
Vi, Vi i — соответственно скорости в конце и в начале контрольного участка;
$ — путь от начала i-то контрольного участка;
$,- — длина 1-го контрольного уча. стка.
2. Постоянного градиента скорости по времени (т. е. по постоянному ускорению или замедлению):
Л1 Vi — V Vi — V;
2 2 2 л г(8,- — 8) 2s(= а, . (2)
Предполагается, что V(S) или V>(S) задано в форме программ и найдено из тяговых расчетов для оптимальных траекторий V($), которые могут быть подвергнуты:
a) линейной аппроксимации по точкам, соответствующим началам контрольных участков, что дает программные значения скорости в этих точках; б) параболической аппроксимации по тем же точкам, что дает программные значения
V (S;) для тех же точек.
В основу схемы положено использование следящей системы,с синусно-косинусным поворотным трансформатором в режиме построителя, который служит индикатором выполнения первого или второго условия.
Рассмотрим работу схемы применительнок автоматическому ведению поезда по первому условию, так как ведение IIO второму условию ничего принципиально нового не вносит.
Как видно из схемы (фиг. 1), последовательное и встречное соединение выхода тахогенератора 1 и ламельного делителя 2 образует контур разности .напряжений (Vi — V), которым питается одна обмотка статора б синусно-косинусного поворотного трансформатора 4. Вторая обмотка статора получает питание от напряжения разности (S, — S) посредством встречного включения напряжения от датчика б непрерывного отсчета пути и задатчика 7 длины контрольного участка Si.
Индикаторная .обмотка «следящего» ротора 8 устанавливается в согласованное положение следящим микроприводом, состоящим из усилителя 9 переменного тока и исполнительного двигателя 10, соединенного через редуктор с валом ротора 8. Контур следящей системы образуется путем установки коммутатора 11 в положение 22 (слежение) под действием сигнала отметчика 12 конца предыдущего контрольного участка и начала последующего. Таким образом, в начале каждого контрольного участка одновременно от этого сигнала происходит переключение шагового переключателя 8 на следующую ламель, благодаря чему с ламельного делителя 2 поступает напряжение, соответствующее задан207966 ной про-раммной скорости V; в конце данного E-го коп рольного участка, начало которого зафиксировано отметчиком 12. Сигналом от того же датчика отключается электромагнитная муфта И, и вал датчика б с помощью 5 спира тьной пружины (или электромагнитной упругости) возвращается в исходное положение S=0 на короткое время (порядка нескольких десятков или сотен миллисекунд), необходимое для приведения следящей систе- 10 мы 9, 10 в согласованное положение, после чего муфта 18 снова сцепляег вал датчика б с колесной парой (устройство повторного вклю:)ения на фиг. 1 не показано); контакт коммутатора II переходит в положение Iб 15 (управление), исполнительный двигатель 10 останавливается, и ротор 8 остается на все время движения по первому контрольному участку в неизменном положении с углом поворота а; (устройство повторного переклю- 20 чения контакта коммутатора 11 по условию согласования следящей системы на фиг. 1 не показано).
Согласно принципу дейсввия синусно-косинуисного поворотного трансформатора в режи- 25 ме построителя угол а, в равновесном состоянии следящей системы определяется на основании уравнения 1, как
I и;=arctg(- ) arcrg(b;), (3) ( что соответствует отсутствию напряжения управления U на зажимах обмотки ротора, т. е.
U,„— О. (4 35
При отклонении скорости поезда V от условия 1 и, следовательно, 4, появится напряжение V,,7 ;0 со знаком, соответствующим знаку отклонения скорости Р от условия 1. 40
Тикки oopaao,r, U,,;=.. уу(усу), и синусно-кссинусный поворотный трансформатор 4 является индикатором движения поезда со скоростью, соответствующей заданному закону 1.
Напряжение V,, подается через усилитель 9 45 в блок тяги 14 или торможения 15 в зависимости от знака (фазы) этого напряжения, что определяется логическим блоком «ИЛИ» 17, служащим для подключения сигнала управления AV,,; к блоку тяги 14 или торможения so
15 в зависимости от знака этого сигнала. Управление тягой и торможением может происходить как непосредственно по напряжению рассогласования Л)У,, так и по интегралу от этого рассогласования. Управляющие цепи могут включать в себя дополнительно блоки задержки и другие логические элементы для достижения нужного качества переходных процессов с учетом динамических и статических характеристик агрегатов тяги и торможения. Схема фиг. 1 предусматривает один из возможных видов коррекции по времени в случае нарушения графика движения. Схема коррекции построена на том, что в момент прохождения через точку конца контрольного участка регистрируется разность ЛТ между программным временем, получаемым от блока 18, и текущим временем от датчика 19.
Эта разность подается в форме напряжения в сравнивающее устройство 20, регистрирующее ее на своих выходных зажимах по сигналу от приемного локомотивного устройства точечного отметчика 12 конца контрольного участка.
Блок 21 преобразует разность ЛТ по закону, связывающему эту разность с корректирующей поправкой 41-Л1У, добавляемой к программному значению скорости на конце, сооТвстствующего контрольного участка, П р е д м е т,и з о б р е т е н и я
Устройство для автоматического управления электровозом, содержащее соединенные с колесной парой датчики скорости, например тахогенераторы, программные задатчики скорости и длин контрольных участков, вычислительное устройство, точечный и непрерывный датчики пройденного пути, корректор скорости, коммутатор и логический блок, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в нем вычислительное устройство, служащее одновременно и органом сравнения, содержит синусно-косину сный транс(1)орматор со следящим микроприводом, одна из статорных обмоток трансформатора подключена к зажимам датчика скорости, соединенного с зажимами программного задатчика скорости и корректора скорости, а вторая соединена с зажимами датчика пройденного пути и задатчика длины контрольного участка, роторная обмотка,синусно-косинусного трансформатора через уси.титель подключена к коммутатору, который присоединен первым контактом к обмотке управления следящего микродвигателя, а вторым — через логический блок — к устройствам управления тяговыми двигателями или тормозной системе.
207966
Уиг. f "
Составитель il. И. Лебедева
Редактор Б. Б. Федотов Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: 3. И. Тарасова и Т. Д. Чунаева
Заказ 340/9 Тираж 530 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
