Способ управления электроприводом для точной остановки механизма при двух концевых выключателях

Область применения - регулируемые электроприводы. Технический результат – минимизация времени на точную остановку механизма. Способ управления электроприводом для точной остановки механизма при двух концевых выключателях, предварительного замедления и окончательного торможения, реализуется устройством управления, задающим закон изменения скорости между концевыми выключателями согласно выражению: , обеспечивающий замедление электропривода с начальной до пониженной скорости на заданном отрезке пути, где S_T - расстояние между концевыми выключателями, а_З - максимально допустимый темп замедления, V_н.макс - максимально возможная скорость механизма в начале процесса остановки, V_п - пониженная скорость механизма в момент срабатывания концевого остановки, где t - текущее время, V_н - скорость механизма в начале процесса точной остановки, t₁ - время, в течение которого механизм продолжает работу после момента срабатывания выключателя предварительного замедления на начальной скорости торможения, определяемое из выражения 4 ил.

 

Изобретение относится к области автоматизации механизмов средствами электропривода и может быть использовано для эффективного управления точным остановом механизмов при использовании двух концевых выключателей на участке замедления перед остановкой.

Известен способ управления точным остановом механизма с электроприводом и использованием двух концевых выключателей, один из которых дает сигнал на предварительное замедление до пониженной скорости, а второй - на окончательную остановку [1]. Недостатком такого технического решения является отсутствие возможности формирования закона изменения скорости на участке замедления до пониженной скорости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления точной остановкой транспортных средств [2], согласно которому при поступлении сигнала от концевого выключателя предварительного замедления осуществляется торможение с рабочей скорости V_н в начале процесса остановки (в момент срабатывания выключателя предварительного замедления) до пониженной скорости V_п по заранее заданному закону, после чего происходит движение на пониженной скорости до момента срабатывания концевого выключателя окончательной остановки, затем происходит окончательная остановка. Профиль процессов изменения скорости электропривода при таком способе управления точной остановкой механизма при различных начальных скоростях (V_н1, V_н2, V_н3) приведен на фиг. 1а.

Недостатком данного технического решения является отсутствие условий для минимизации времени остановки, из-за того, что не предполагается изменение закона торможения в зависимости от величины максимально возможная производительность приводимого в движение механизма.

Технической задачей предлагаемого изобретения является формирование такого закона снижения скорости электропривода на заданном участке пути механизма от срабатывания концевого выключателя предварительного замедления до срабатывания концевого выключателя в точке окончания движения механизма, при котором достигается желаемый технический результат, заключающийся в уменьшении затрат времени на точный останов механизма.

Это достигается тем, что предлагаемый способ управления электроприводом для точной остановки механизма при двух концевых выключателях предварительного замедления и окончательного торможения, реализуемый устройством управления, задающим закон изменения скорости, обеспечивающий замедление электропривода с начальной до пониженной скорости на заданном отрезке пути, при этом минимизируют время замедления электропривода с начальной скорости до пониженной установкой расстояния между выключателями предварительного замедления и окончательного торможения согласно выражению

в котором

S_Т - расстояние между концевыми выключателями предварительного замедления и окончательного торможения, представляющее собой задаваемый отрезок пути механизма при остановке,

а ₃ - максимально допустимый темп замедления, известный из конструктивных особенностей механизма и его электропривода,

V_н.макс - максимально возможная скорость механизма в начале процесса точной остановки, задаваемая из условий работы механизма,

V_п - пониженная скорость механизма в момент срабатывания концевого остановки, задаваемая из условий работы механизма,

при этом закон изменения скорости в процессе точного останова на заданном отрезке пути между концевыми выключателями формируется устройством управления согласно выражению

в котором:

t - текущее время, отсчитываемое с момента срабатывания выключателя предварительного замедления;

V_н - скорость механизма в начале процесса точной остановки, известная из текущих условий работы механизма;

t₁ - время, в течение которого механизм продолжает работу после момента срабатывания выключателя предварительного замедления на начальной скорости торможения, определяемое из выражения

Такое управление позволяет на заданном пути за наименьшее время снизить скорость движения с начальной V_н до пониженной V_п.

На фиг. 1 изображены законы изменения задания скорости в процессе точного останова для прототипа (фиг. 1а) и для предлагаемого способа (фиг. 1б). На фиг. 2 изображена структура устройства точного останова. На фиг. 3 изображен график задания скорости при точном останове за минимальное время. На фиг. 4 представлен алгоритм работы устройства управления.

Известная система характеризуется тем, что в ней применен регулятор скорости перемещения транспортного средства; используются два выключателя: предварительного замедления и окончательного останова, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга и производится процесс торможения по заранее заданному закону таким образом, чтобы к моменту достижения транспортным средством второй метки скорость транспортного средства была бы близка к нулевой.

Закон изменения задания скорости в процессе точного останова для прототипа при различных начальных скоростях приведен на фиг. 1а.

Отличие предлагаемой системы заключается в том, что заданный закон торможения формируется таким образом, чтобы обеспечивался минимум затрат времени до достижения выключателя окончательного останова. Закон изменения задания скорости в процессе точного останова для предлагаемого способа при различных начальных скоростях приведен на фиг. 1б, из которого видно (как будет показано ниже), что уменьшается время точного останова.

Устройство, реализующее предлагаемый способ точного останова, работает следующим образом. На участке точного останова расположены концевые выключатели предварительного замедления D₁ и окончательного останова D₂, установленные на расстоянии S_т друг от друга. На фиг. 2 приведена структура устройства точного останова, в которой имеется устройство управления 1, вход которого соединен с выходом устройства 2 измерения текущей скорости V и выходом блока 3 концевых выключателей D₁ и D₂. Выходной сигнал устройства управления 1 подается на вход устройства регулирования скорости 4. Закон изменения задания скорости во времени при торможении V(t), обеспечиваемый предлагаемым устройством, представлен на фиг. 3. В устройство управления 1 вводятся сигналы с выключателей замедления и окончательной остановки 3 и, по предложенному алгоритму, приведенному на фиг.4, формируется закон изменения задания скорости, приведенный на фиг. 3, обеспечивающий торможение электропривода за минимальное время с текущей начальной скорости до пониженной при ограничении по темпу замедления.

Расстояние между выключателями предварительного замедления и окончательной остановки S_т численно равно площади между графиком V(t) и осью времени. В процессе точного останова в законе изменения задания скорости учтены следующие ограничения: скорость V не должна увеличиваться в процессе торможения и темп замедления не должен превосходить максимальную величину а₃. С учетом отмеченных ограничений для получения минимального времени торможения закон изменения скорости состоит из двух участков (фиг. 3): на первом участке задание скорости постоянно, а на втором - задание скорости уменьшается с максимально допустимым темпом а₃. Путь, пройденный на втором участке, численно равен площади под графиком задания скорости.

Любое отклонение закона изменения задания скорости в сторону его уменьшения приведет к увеличению времени точного останова, так как тормозной путь, численно равный площади под графиком скорости, должен остаться тем же самым. С другой стороны, любое увеличение задания скорости невозможно в силу наложенных ограничений по скорости и темпу замедления. Таким образом, точный останов по предлагаемому закону задания скорости происходит за минимальное время.

Работа устройства по предлагаемому способу управления точным остановом реализуется следующим образом. Сначала, согласно алгоритму работы устройства управления 1 (фиг. 4) определяется текущее время торможения t, отсчитываемое с момента срабатывания выключателя замедления D₁. Если выключатель замедления еще не сработал D₁=0, то начальная скорость замедления приравнивается к текущей скорости V_н=V и отсчет времени торможения не начинается, т.е. t=0. Если выключатель замедления сработал D₁≠0, то по выражению

вычисляется время движения со скоростью V_н, после чего по выражению:

вычисляется заданная скорость V. Затем текущее время торможения увеличивается на единицу дискретности t=t+Δt и, если сработал выключатель окончательной остановки D₂=1, то обнуляются задание скорости V=0 и текущее время торможения t=0. Работа устройства управления 1, вычисляющего закон изменения задания скорости торможения происходит в циклическом режиме с интервалом времени дискретности Δt.

Использование способа управления электроприводом для точной остановки механизма при двух концевых выключателях позволяет уменьшить затраты времени на точный останов механизма.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Марголин Ш.М. Точная остановка электроприводов, Москва, Энергоатомиздат, 1984, стр. 104).

2. Патент RU 2397094 C1, 18.03.2009.

Способ управления электроприводом для точной остановки механизма при двух концевых выключателях предварительного замедления и окончательного торможения, реализуемый устройством управления, задающим закон изменения скорости, обеспечивающий замедление электропривода с начальной до пониженной скорости на заданном отрезке пути, отличающийся тем, что минимизируют время замедления электропривода с начальной скорости до пониженной установкой расстояния между выключателями предварительного замедления и окончательного торможения согласно выражению

в котором

S_Т - расстояние между концевыми выключателями предварительного замедления и окончательного торможения, представляющее собой задаваемый отрезок пути механизма при остановке,

а ₃ - максимально допустимый темп замедления, известный из конструктивных особенностей механизма и его электропривода,

V_н.макс - максимально возможная скорость механизма в начале процесса точной остановки, задаваемая из условий работы механизма,

V_п - пониженная скорость механизма в момент срабатывания концевого остановки, задаваемая из условий работы механизма, при этом закон изменения скорости в процессе точного останова на заданном отрезке пути между концевыми выключателями формируется устройством управления согласно выражению

в котором:

t - текущее время, отсчитываемое с момента срабатывания выключателя предварительного замедления,

t - текущее время, отсчитываемое с момента срабатывания концевого выключателя предварительного замедления;

V_н - скорость механизма в начале процесса точной остановки, известная из текущих условий работы механизма;

t₁ - время, в течении которого механизм продолжает работу после момента срабатывания концевого выключателя предварительного замедления на начальной скорости торможения, определяемое из выражения