Двухканальная система регулирования скорости
Союз Советскнд
Соцналнстнческнх
Реслублнк (ii) 9() 0256 (61) Дополнительное к ант, свид-зу— (22) Заявлено 290580 (2! ) 29 34674/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет
Опубликовано 230182. Бюллетень Но 3
Дата опубликования описания 230182 р )у к з
G 05 В 11/01
Государственный комитет
СССР по делам иэобретений и открытий (333 УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения
3.Г. Церцнадзе, Г.Д. Вачиберидзе, В.H. Б и Ю.Н. Гривна (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ
СКОРОСТИ
Изобретение относится к двухканальным многосвязным системам автоматического регулирования и может быть применено в механизмах стабилизации и регулирования скорости, например для регулирования скорости вращения двухфазной синхронно-редукторной электрической машины.
Известна система регулировки скорости, содержащая двухфазный синхронный двигатель, двухфазный тахогенератор, датчик угла (сельсин), усилитель и фазочувствительные выпрямители (фазовые детекторы).
Обмотка возбуждения датчика угла подключена к задатчику скорости, а его фазные обмотки через фаэочунстнительные выпрямители с последовательно соединенными фазными обмотками тахогенератора подключены к входам усилителей, выходы которых соединены с фазными обмотками исполнительного двигателя (1).
Недостатками этой системы являются ее конструктивная сложность, так как она содержит три электрические машины (исполнительный двигатель, датчик угла и тахогенератор) и относительно низкое быстродействие в связи с тем, что входной сигнал системы поступает на обмотку возбуждения датчика, который является инерционным зненом.
5 Известна также двухканальная многосвязная си тема регулирования скорости, содержащая в каждом канале регулирования последовательно соединенные измеритель рассогласования и регулятор, выход которого соединен с соответствующим входом измерителя рассогласования, причем выходы измерителя рассогласования и регулятора одного иэ каналов соединены с соответствующими входами регулятора другого канала (2).
Недостатком такой системы является ее низкая точность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является двухканальная система регулирования скорости, например синхронно-редукторной электрической машины, содержащая два канала регулирования, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных функционального преобразователя, сумматора и усилителя мощности, причем первый выход объекта регулирования соединен с сигнальным входом функционального преобразователя первого канала регу900256 ()1Ч "ти хх х (хх )х) ((„> OJ Cdt (ин + р) ГДЬ ш угловая скорость вращения вала электрической машины 1, умноженная на количество зубцов ротора
16 (коэффициент редукции); начальная угловая фаза (электрическая) магнитной 60 нейтрапи вращающегося индуктора; амплитуда напряжения тахогенераторной обмотки, пропорциональная скорости 65
Трах.лирования и вторым входом сумматора второго канала регулирования, а второй вход объекта регулирования соединен с сигнальным входом функционального преобразователя второго канала регулирования и вторым входом сумматора первого канала регулирования, 5 а входы объекта регулирования соеди нены с выходами усилителей мощности
I соответствующих каналов регулирования (3).
Недостаток известной системы состоит в ее низкой точности и быстродействии.
Цель изобретения — повышение точности и быстродействия системы регулирования скорости. 15
Поставленная цель достигается тем, что в системе управляющие входы функциональных .преобразователей соединены между собой и подключены ко входу системы, а каждый функциональный пре- g() образователь содержит последовательно соединенные интегратор и блок умножения, причем вход интегратора, второй вход и выход блока умножения подключены соответственно к сигнальному и управляющему входам и выходу функционального преобразователя.
На чертеже представлена Функциональная схема пре лагаемого устройства.
Система содержит объект 1 регулирования (например, синхронно-редукторная электрическая машина), интеграторы 2 и 3, блоки 4 и 5 умножения, сумматоры 6 и ?, усилители 8 и 9 мощности, вход 10 системы, обмот- З5 ку 11 возбуждения, фазные обмотки управления, т.е. двигательные обмотки 12 и 13, Фазные вторичные тахогенераторные обмотки 14 и 15, ротор
16 синхронно-редукторной электричес- г(() кой машины, функциональные преобразователи 17 и 18. Блоки 2,4,6 и 8 образуют первый канал регулирования, а блоки 3 5,7 и 9 — второй канал регулирования.
Система работает следующим образом.
Работа первого канала осуществляется так.
На первой Фазе вторичной обмотки
14 формируется напряжение вращения вала электрической машины
К вЂ” коэффициент передачи перЧЧ вой фазы тахогенераторной обмот и 14.
Напряжение Ц,„ интегрируется интегратором 2, на выходе которого формируется напряжение
Кг 0титах
5(и (ЫФ + Ф)=Кг К„„si,и(ИК+) 7 коэффициент передачи интегратора 2; — коэффициент передачи. т.е.крутизна фазы тахогенераторной обмотки 14.
Напряжение U поступает на первый вход блока 4 умйожения, на второй вход которого поступает входной сигнал системы Уь„ . Выходное напряжение блска умножения выражается формулой где К
0Ч КЧ Кг Кт. Usx s((+< V) где К Ч вЂ” коэффициент передачи блока умножения, имеющий размерность 1 В.
Выходное напряжение блока 4 умножения поступает на первый вход сумматора б, реализованного, например, на операционном усилителе, на второй (инвертирующий) вход которого поступает напряжение со второй фазы тахогенераторной обмотки 15
"ь= КтКь (((q ((g () х - ьь) 3 st ( = К„ Кт (т.е. в данном случае принимаем, что коэффициенты передачи или крутизна обеих Фаз тахогенераторных обмоток 34 и 15 одинаковы). Напряжение с выхода сумматора б поступает на вход усилителя 8 мощности, который имеет внутреннюю обратную связь по току, поэтому его выходной ток пропорционален входному напряжению независимо от величины нагрузки. Выход усилителя 8 мощности соединен с фазной двигательной об-, моткой 12. Выходной ток усилителя мощности, т.е. ток фазной двигательной обмотки выражается формулой 4г т Кь кв (ч г Них хг) ьхи(и/Ф+т)г где к — коэффициент передачи усилителя 8 мощности, имеющий размерность проводимости. О р= "т„,„<„х. ги(ьМ+Ч )=К сд ьхи (щ + а) ! ! где К, — коэффициент передачи второй фазы тахогенераторной обмотки 15. Выходное напряжение сумматора б равно 900256 Аналогичным образом работает второй канал регулирования, поэтому ток фазы двигательной обмотки 12 выражается формулс»й у
Намагничивающая сила фазы двигательной обмотки 12 равна t0 о- кт (с ") Kr и (К„ к »» К» МСК» К -У „-И)s иf&t+9) 15 где К =К =К вЂ” коэффициент намагC И б ничивающей силы; W=W =W — число витков фазы Ц 13 двигательной обмотки; К„ =K =К вЂ” коэффициент переда6 чи сумматоров; К =К8 =К вЂ” коэффициент переда- 25 чи усилителей мощности; К =K =К вЂ” коэффициент передаи и з чи интеграторов; K„ =K< = K — коэффициент переда- 30 чи блоков умножения, т.е. принимается, что эквивалечтные блоки обоих каналов регулирования имеют .35 одинаковые характеристики. Если ось дей-.твительных чисел комплексной пло=кости совместить с осью фазы двигательной обмотки 13, а ось мнимых чисел — с осью фазы двигательной обмотки 12, то результирующая пространственная намагничивающая сила составит 55 (кх "н Оэ»-(»») где К = Ф К К„° К,„° К W. В установленном режиме М» = М, где М c — статический момент нагрузки, 65 Таким образом, результирующая намагничивающая сила вращается в пространстве с той же скоростью, что 50 и нал двигателя, а ее ось всегда совпадает с осью магнитной нейтрали вращающегося индуктора. Это обуславливает наличие момента вращения в любом положении индуктора. Момент вращения электрической машины МФв равен произведению магнитного потока возбуждения Ф и. намагничинающей силы т.е. К ° (К„ K> U«И) = И у откуда u) = К„К U«М /К. Так как коэффициент К всегда достато но велик, то и) К„К„Б»», т.е. скорость вращения вала сийхронно-редуктарной электрической машины пропорциональна величине входного сигнала Us» . При скорости вращения, равной нулю, входные напряжения тахогенераторных обмоток 14 и 15 равны нулю, поэтому для запуска системы необходимо задать интеграторам 2 и 3 начальные условия, т.е. подать на их входы напряжения, соответствующие положению ротора. Сначала подается напряжение на обмотку 11 возбуждения, а через некоторое время подается на вход системы входной сигнал U« . В связи с наличием переходных процессон в электрической машине 1 конденсаторы, содержащиеся н интеграторах 2 и 3, заряжаются до величин, соответствующих начальной угловой фазе ротора 9 . Предлагаемое устройство позволяет повысить точность регулирования скорости примерно в три раза, а быстродействие — примерно в 4,5 раза. Формула изобретения 1.Двухканальная система регулирова" ния скорости, содержащая два канала регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных функционального преобразователя, сумматора и усилителя мощности, причем первый выход объекта регулирования соединен с сигналь:-:ым входом функционального преобразователя первого канала регулирования и вторым входом сумматора второго канала регулирования, а второй вход объекта регулирования соединен с сигнальным входом функционального преобразователя второго канала регулирования и вторым входом сумматора первого канала регулирования, а входы объекта регулирования соединены с выходами усилителей мощности соответствующих каналов регулирования, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повы-, шения быстродействия и точности си«: стемы, в ней управляющие входы функциональных преобразователей соединены между собой и подключены ко входу системы. 2. Система по и. 1 о т л и ч а ющ а я с я тем, что функциональныи преобразователь содержит последовательно соединенные интегратор и блок умножения, причем вход интегратора, второй вход и выход блока умножения подключены соответстненно, к сигнальному и управляющему входам и выходу функционального преобразователя. 900256 Составитель Г. Нефедова Техред С.Мигунова Корректор И Швыдкая Редактор Л. Филиппова Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 12181/65 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 433447, кл. G 05 В 11/06, 1972. 2. Новоселов Б.В. Проектирование квазиоптимальных следящих систем комбинированного регулирования. М., Энергия, 1972, с. 50. 3. Воронов A.A.Îñíîâû теории автоматического регулирования. М., Энергия, 1970, ч. 3, с. 212-256, рис. 8-2 (прототип).
