Устройство автоматического управления выемочной машиной

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б! ) Дополнительное к авт. саид-ву «К. 757706 (22) Заявлеио09.01.81 (21) 3234509/18 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет —, Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.82 (5l)M. Кл.

E 21 С 35/24

3Ъоударотеенный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (,53 ) Ул К 622.232.

-72 (088.8) В.А. Резников, Л.A. Сукач, В.И. Силаев и К.. Ждац

«

« т

Научно-производственное объединение по соэданйю и выпуску, средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к угледобываюшей промышленности и предназначено для автоматизации управления режимами ра» боты привода горных и других машин.

По основному авт. св. % 757706 известно устройство, содержашее канатно регулирования по скорости подачи, вклточакхций эадатчик и датчик скорости по- дачи, элемент сравнения сигналов скорости подачи, на выходе которого включены репейные усилители управления сервоприводом механизма подачи, реле контроля превышения фактической скорости подачи над заданной, элементы выделения наиболее шего и наименьшего сигналов, и канал регулирования по нагрузке, вклточаютциа задатчик и датчик нагрузки, элемент cpasнения но нагрузке, на выходе которого включены релейные элементы недогрузки перегрузки, привод механизма по- 20 дачи, дополнительный элемент выделе ния наибольшего сигнала, первый вход которого соединен с релейным элементом недогрузки, второй вход - с цатчиком ско 2 рости подачи, а выход подключен к одному иэ входов реле контроля превышения фактической скорости над заданной, другой вход которого через элемент выделе ния наименьшего сигнала подключен к выходу релейного элемента перегрузки, причем выход реле контроля превышения фактической скорости над заданной через элементы выделения наибольшего сигнала подключен на выходы элемента сравнения сигналов скорости подачи )lj.

Однако устройству присуши следующие недостатки.

Вапервых, в связи с особенностями процесса резания угля и перемещения машины вдоль забоя, сигнал рассогласования по нагрузке состоит из медленно меняющегося среднего значения (полезный сигнал) и периодической составляющей (помеха), характеризующаЯся достаточной большой амплитудой и переменной часто той, изменяющейся в процессе перемещения машины от 0,5 до 3 Гп. Реакция

3 95456 устройста w периодическую составляю-" щую в силу инерционных свойств обьекта приведет к появлению в системе автоколебаний, т. е. существенно снизится, качество стабилизации нагрузки электродвигателя резания. Причем, в силу переменности частоты колебаний периодической ооставляющей введение в устройство пассивного фильтра, настроенного на определенную постоянную частоту, либо t0 не устранит указанных автоколебаний, либо существенно повысит инерционность всей системы.

Во-вторых, устройство может быть применено только на машинах с жесткой 15 механической характеристикой привода подачи (например, с гидроприводом подачи), у которых скорость подачи практически не зависит от сил сопротивления. У ма шин же с мягкой механической характе» 20 ристикой привода подачи (например, с электроприводом подачи, базирующемся на сериесном двигателе постоянного тока, или электромагнитной муфты скольжения) скорость подачи зависит от сил сопро- 25 тивления и потому состоит из медленно меняющегося среднего значения и периодической составляющей, характеризующейся достаточно большой амплитудой и переменНой частотой, изменяющейся в процес- З0 се перемещения машины от 0,5 до 3 Гц.

В силу инерционных и нелинейных свойств электропривода подачи сглаживания составляющей может быть осуществлено только путем существенного усложнения ка35 нала регулирования по скорости подачи, и при этом высокое качество стабилиза ции скорости подачи не всегда может быть достигнуто. В то же время резуль» таты исследований показывают что перио-!

40 дическая составляющая не оказывает влияния На работу KBHarra регулирования по нагрузке, и, следовательно, управление машиной можно вести только по средней скорости подачи, 1 45

Применение для этой цели пассивного фильтра, настроенного на определенную постоянную частоту, приведет к тому же эффекту, что и в канале регулирования по .нагрузке.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, ч,о в устройство автоматического управления выемочной машиной, введены генератор импульсов, блок выделения среднего значения сигнала рассогласования по нагр ".1ке и блок выделения среднего зна6 4 чения скорости подачи, выход которого соединен со вторым входом элемента выделения наибольшего сигнала и вторым входом выделения дополнительного эломента выделения наибольшего сигнала, вход блока выделения среднего значения скорости подачи подключен к выходу датчика скорости подачи, генератор импульсов выходом соединен с первыми входами релейных элементов недогрузки и перегрузки, со вторыми входами которых соединен выход блока выделения среднего значения сигнала рассогласования по нагрузке, первый вход которого подключен к выходу элемента сравнения по наг" рузке, а второй вход - к выходу генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления выемочной машиной; на фиг. 2 - выходной сигнал генератора импульсов.

Устройство управления выемочной ма- . шиной 1 содержит каналы регулирования по нагрузке .и скорости подачи.

Канал регулирования по скорости подачи включает задатчик 2 скорости подачи, элементы выделения 3 и наибольшего 4 сигналов, элемент 5 сравнения, датчик 6 скорости подачи, элементы 7 и 8 выделения наибольшего сигнала, реле 9 контроля превышения фактической скорости подачи над заданной и трехпозиционный релейный элемент, состоящий из двух релейных усилителей 10 и 11, управляющих сервоприводом механизма подачи.

Канал регулирования по нагрузке содержит датчик 12 нагрузки, задатчик 13 нагрузки, элемент 14 сравнения по нагрузке и релейные элементы 15 контроля недогрузки и элементы 1 6 контроля электродвигателя резания.

Для повышения качества регулирования и расширения области применения устройства дополнительно включены блок выделения среднего значения сигнала рассогласования по нагрузке 1 7, блок 1 8 выделения среднего значения скорости подачи и генератор 1 9 импульсов, при этом первый вход блока выделения среднего значения сигнала рассогласования по нагрузке связан с выходом элемента

14 сравнения по нагрузке, а вь|ход — с первыми входами элементов контроля недогрузки и перегрузки 1 6 электродвигателя резания, вход блока выделения среднего значения скорости подачи присоединен,к выходу датчика 6 скорости ггодачи, а выход - ко входам элементов 7 и 8 выделения наибольшего сш-н нн1, Bhl»

9Р4566 6 4= ср ЦР ход генератора импульсов подключен ко вторым входам блока 17 выделения сред него значения сигнала рассогласования по нагрузке и элементов недогрузки 15 и перегрузки 1 6 электродвигателя резания.

Блок 17 выделения среднего значения сигнала рассогласования по нагрузке может представлять собой либо известный (аналоговый или цифровой) вычислитель 10

cpeAHего значения с памятью, либо соединение импульсного элемента, вырабатывающего единичные импульсы одинак вой длительности, по наэной полярности, соответствуюппщ счетчиков и памяти.

В первом случае выходом блока 17 является сигнал ь асср, пропорциональный непосредственно среднему значению сигнала рассогласования по нагрузке, а во втоРом - сигнал h p, выРажеНный чеРез 20 разность положительных и отрицательных единичных импульсов. При любом способе реализации блока 17 основной принцип его работы заключается в следующем: во вРемЯ 63 со -той паУзы генеРатоРа 25

19 импульсов производится измерение сигнала d 3, расчет и запоминание сит нала b.3ср, во время 1 -ого импульс са блок выделения среднего значения сигнала рассогласования отсоединяется от 50 выхода элемента сравнения по нагрузке

l4 и возвращается в исходное (нулевое) состояние, при этом вычисленный во время 1 -ой паузы сигнал Ь3 подается на первые входы элементов 15 и 16 вплоть до окончания (+l )- той пау« зы, т. е. смена значения сигнала происходит с частотой работы генерато ра 1 9 импульсов. Такой принцип обуслов»лен, во первых, тем фактом, что при регулировании по нагрузке основное энат чение имеет не оперативность, а качест» во регулирования, во- вторых, возросшими мощностями привода резания выемочных машин, что позволяет стабилизировать не мгновенные значения нагрузки, а в среднем по длине лавы.

Поскольку цри регулировании по скорости подачи основное значение имеет оперативность управления, блок выделения среднего значения скорости подачи

l8 непрерывно измеряет входной сигнал

Vg, однако сигиал7 с на его,выходе появляется только в те моменты времени, когда периодическая составляющая сигнала Ч равна нулю, чем достигается из55 мерение именно среднего значения скорооти подачи. Учитывая инерционность привода подачи, а также тот факт, что частота сме» ны информации на выходе блока 18 в esi раза выше частоты изменения периодичвокой составляющей сигнала У, можно утверждать, что при любом типе привода подачи на входе элементов 7 и 8 имеет место непрерывный сигнал, пропорциональ ный среднему значению скорости подачи выемочной машины.

Генератор 1 9 импульсов представляет собой известный элемент, выходной снт нал которого характеризуется следующи ми параметрами (фиг. 2): длительность импульса (ц ) равна времени, которое необходимо для изменения скорости пода чи на зарннее заданную величину (ступень по скорости подачи), а длительность пау зы (t>) - наибольшему периоду изме нений периодической составляющей сигна ла рассогласования по нагрузке.

Устройство работает следующим обра зом.

Если при Vqp = 1 в конце 1 -той паузы на выходе блока 17 сформировался. сигнал 4-3ср, больший первого порогового значения элемента перегрузки 16, то независимо от значения сигнала Цц сигнал 0 ig О, à "ig =Ов>Ццщах ° I де

V o„- максимальное напряженйв уста- новки скорости .подачи, V Vq, U V

Цф ="т "и ="щ ° 8 щ "5 нениа скорости подачи не происходит.

Если приУ ср=У -в конце -той паузы сигнал аЭ больше второго порогового значения элемента 16, то независимо от значения сигнала U q сигна лы Ц(= Ц(6 О, UЗ О т = фср

09 О, U4 0„08=Vgср, с О, включает ся один из элементов 10 и ll в сторону уменьшения скорости подачи, причем это уменьшение будет происходить до . конца (j +1)-той паузы.

Если;при Ч .с> = Vg в конце -той паузы сигнал J5 Эср больше перввго, но меньше второго пороговых значений элемента 16, то при U,< =1, имеем: u„u„=О,u О, u V< с,, с

Ц9 004 О ue VacP 09 включается один из элементов 10 и 11 в сторону уменьшения скорости подачи, а при Ц", =0 имеет:

01 "-О,ц(е="e "s= у (поскольку в результате уменьшения скс -. рости подачи, произведенного на преды

7 М4 душем шаге Vg < Vg, U j = U, O = U ù

И5 =О. изменение скорости подачи не происходит. Следовательно; в этом случае изменение скорости подачи происхо дит олько при наличии импульса, что 5 обуславливает уменьшение скорости подачи на заданную величину (ступень).

Если при 7 .ср = К в конце -ro6, паузы. сигнал(ЬЭ„р меньше второго по рогового значения элемента 15, то неза1Q висимо от значения сигнала u Ig сигналы

,=0„- „,и =О„, U7 =U ид =о, I/4="7, u> =V<<> Ц > =О, ИзМеиеине скорости подачи не происходит.

Если при7 q -- g Ь конце --ой

15 паузы сигнал Ь Jcp больше второго, но меньше первого пороговых значений элемента 15, то при. u 1 =1 имеем:0 =0у

=ll,U,,==7„,0 =U Ц =0,LI4=7< .,0 =У, Il =О, а при U " =О, имеем: 0 =О, LI,= "т U>= V< U = p =0„п U<- U

Ug= U, U> =-О, т. е. в этом случае, изменение скорости подачи не происходит.

Если при Ч с с Vq в конце < -той паузы сигнал b. J больше первого порогового значения элемента 1 5, но меньше первого порогового значения элемента 16, то независимо от значения сигна-! лай3,р eeM: U t5 =О, uIe = "т з = Vч, U>=Vg

, и4 =U> U Q<

U =О, изменение скорости подачи не происходит.

Если при7» Р/ в конце 4, -той паузы сигнал Ь3с больше первого порс 35 гового значения элемента 15, но меньше первого порогового значения элемента

16, то независимо от значения сигнала у =Од =о, U,==у,u,==у

ug =0 .U4 =Vq ug=Vgу Vg а О, скорость 4® подачи уменьшается до тех пор, пока сигнал рассогласования по скорости не ста нет меньше зоны нечувствительности элементов lQ и 11.

4$

Если при 7 <У в конце -той

:,паузы сигнал ь 3<р меньше второго порогового значения элемента 15, то не= зависимо от значения сигнала "щ имеем:.

UÄÄ=UI< = и, U>>=V, UIÄ =U, и> -о, LI, - V>, U< г „, u, > о,." скорость подачи увеличивается, причем это увеличение происходит либо до окончания (g +1 )-той паузы, когда произойдет смена информации на выходе элементов 1 5 и 1 6, либо до тех пор, пока сщ$3 нал рассогласования по скорости не сганет меньше зоны нечувствительности элементов 10 и 11.

566 8

Если при (V в конце 4 -той паузы сигнал и J больше второго но меньше первого йороговых значений элемента 1 5 то при 0 ", =1 имеем:

035 =u tbue и 3 Чч Ц7 и f„09 О

LI4 Óö в > p +<, р, О, «r 0з -орость подачи увеличивается, .а при U "", " =О, имеем: 0 =О,LI ь=0,„, tJ — V, М =Ч .сР Ug 0 1 U4 = Ug = Uyq Uy =О „ изменение скорости подачи не происходит.

Таким ооразом, в этом случае изменение скорости подачи происходит только при наличии импульса, что обуславливает увеличение скорости подачи на заданную величину (ступень).

Приведенные описания принципов работы вновь вводимых блоков и всего устройства-в целом показывают, что испол зование блока выделения среднего знач ния сигнала рассогласования по нагрузке, блока выделения среднего значения скорости подачи и генератора импульсов в соединении с уже известными элементами выгодно отличает предлагаемое устройство

or прототипа, так как позволяет повысить качество регулирования по нагрузке и рас» ширить область применения устройства при сохранении оперативности в управлении скоростью подачи.

Формула изобретения

Устройство автоматического управле ния выемочной машиной по авт. св, № 757706, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены генератор импульсов, блок выделения среди . го значения сигнала рассогласования по нагрузке и блок выделения среднего значения,скорости подачи, выход которого соединен с вторым входом элемента выделения наибольшего сигнала и вторым входом выделения дополнительного элемента выделения наибольшего сигнала, вход блока выделения среднего значения скорости подачи подключен к выходу датчика скорости подачи, генератор импульсов выходом соединен с первыми входами релейных элементов недогрузки и перегрузки, с вторыми входами которых соединен выход блока выделения среднего значения сигнала р,ассогласования по нагрузке, первый вход которого подключен к выходу элемента сравнения по нагрузке, а второй вход— к выходу генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР ,й 757706, кл. Е 21 С 35/24, 1978 прототип) .

954566

Составитель И. Швед

Редактор Е. Лушникова Техред А;Бабннеп Корректор Н Король

Заказ 6384/29 Тираж 623 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент ; r. Ужгород, уп. Проектная, 4