Регулируемый электропривод

 

Союз Соаетсних

Социалистических республик

OrINCAHHK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 957397 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 12.12.80(2I) 3218055/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень РВ 33

Дата опубликования описания 07.09.82 (5l)M. Кл.

Н 02 Р 5/06

9куллрстваннай камнтет ььйр нв авлам нзвбратеннй н етхрытнй (53) УДK 621.316. . 71 8. 5(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Кузьмин и К. К. Гололобов (73) Заявитель

Горьковское станкостроительное производственное обьединение

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в электроприводах металлорежущих станков.

Известен электропривод с подчиненным регулированием тока и частоты Вра» щения электродвигателя постоянного тока, содержащий ПИ-регулятор тока и

ПИ-регулятор скорости, позволяюший нос- @ ледовательно производить оптимизацию контуров тока и частоты вращения (lf

В электроприводе с подчиненной структурой имеется четыре взаимно неэавиаимых параметра, подлежащие расчету и настройке и определяющие качество переходного процесса скорости в малом.

Это две постоянные упреждения и две постоянные интегрирова".ия регуля- 20 торов тока и скорости.

В линейной системе с предельныы быстродействием, определяемым так на- зываемыми малыми постоянными времени, с двигателем постоянного тока в качестве объекта pei"óëèðoâàíèÿ это количество настраиваемых параметров не является минимальным. Причем только постоянные интегрирования регуляторов тока и скорости настраиваются по форме кривых переходных процессов тока и скорости, а постоянные упреждения устанавливаются на основе расчетных соотношений, что снижает точность согласования регуляторов с обьектом регулирования.

В известном приближении, заключающемся в аппроксимации, контура тока апери одическим звеном первого порядка и в пренебрежении обратной связью по ЭДС. электродвига геля, передаточная функция системы подчиненного регулирования имеет дифференцируюшую часть, стоя шую в числителе, а в знаменателе полипом третьего порядка. О6а фактора приводят к увеличению перерегулирования и колебательности системы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регул руе»:ь.й элоктропривод, с ?-;ержащий последовательно соединенные электродви»гатель ..стоян;-:.;го тока, силовой преобразо, ;; тель, регулятор скорости, один выход которого соединен с источником задающего напряжения, а второй — с твхогенератором, вал которого сочленен с ьалом электродвигателя (2) 7 4

К выходу усилителя 5 подключена схема

9 ограничения напряжения.

Регулируемый электропривод работает следующим образом.

Оптимальное согласование с обьектом регулирования достигве гся за счет обес печения регулятором 3 .передаточной функпии вида

2Р ЪР ре?(Р) = "п

„ ) lg )gal где k „— коэффипиент усиления пропорционального звене регулятора 3;

Т„ — постоянная интегрирования регулятора 3;

Р„ - постоянная дифференцирования регулятора 3;

T — постоянная демпфирования регулятора 3;

2 К> T„(IIIe K» коэффициенг про порцйонвльного усиления ПД вЂ” канала регулятора 3).

Полное согласование регулятора 3 с электродвигателем 1 происходит при Т» =

=Т.Э и T2=TM, где Тэ

ТЭ вЂ” электромеханическая постоянные времени электродвигателя.

Электропривод позволяет последовательно настроить параметры регулятора

3 Т» =Т и Т1=Т „ по виду кривой переходного процесса тока якоря, a K> - по виду кривой переходного процесса частоты вращения.

На усилителе 5 выполнено пропорциональное звено с коэффициентом передачи по напряжению твхогенераторв 4 KÄ.=, = К / Вг. В переходных режимах пуска и горможения выходное напряжение усилителя 5 ограничивается схемой9 ог, раничения нв уровне Uo . При этом величина формирующегося динамического то ка g электродвигателя 1 определяется выражением

Регулятор скорости и этом устройстве 16 реализует Передаточную функцию аида

7р71р » Кр 7- р+1 ф,. »д(Р «Ц» — » Pg=.

,Р 1Р

"О?Д

3(-.kp Ксп ) Э и Я где

g„Pg Р

КЭ - эквивалентное акгивное сопротивление якорной цепи алектродвигвтеля 11

К „- статический коэффициент nepei дачи силового преобразователя 2.

Практическая настройка nap9Merpos регулятора 3 осуществляется следующим образом.

Сначала производится установка резистором < „соотношения Г„=,С„- Ç . Лля где 1 р — коэффпциент пропорционального усиления П-канала;

Т вЂ” постоянная интегрирования И-ка1 нала; 36

7 — и остоянная дифференцирования

Д-канала, недостатком устройства является отно<-.ительно невысокое быстродействие в связи с тем, гго вид передаточной функ::егуляторв скорости не является опги1:.» влъным.

Лель изобретения — повькюние быстродействия и улучшение качестве регулиро-вв-,»я злектропривода, ..:оставленная цель достигается тем, рег -.Iop скорости состоит из пропо; ционвльного усилителя, выход которого ?ереэ «пггегрирующий усилитель соедине-:. с про??орционвльным входом, а через

:: лертирующий усилитель — с пропорци? ., агап..но-дифференцирующим входом . впериодяческого усилителя, выход которого является выходом; зегулятора.

На фиг. 1 приведена блок-схема регулируемого электропривода; нв фиг, 2схема регулятора скорости.

Регулируемый электрспривод (фиг. 1) содержит последовательно соединенные электродвигатель 1 постоянного тока, силовой преобразователь 2, регулятор 3 скорости, один выход которого соединен с источникоЫ задающего напряжения, а вгорой — с тахогенервтаром 4, ввл которого сочленен с валом электродвигателя 1. Ю

Регулятор 3 скорости состоит из про«

- яорционвльного усилителя 5, выход ко торого через интегрирующий усилитель 6 соединен с пропорционажным входом, а epåà иивертирукящий усилитель 7 с пропорционально-.дифференцируккцим входом впериодического усилителя 8, .выход которого является выходом регулятора 3.

Для настройки переходного процесса частоты вращения ча оптимальное эначе" ние относительного коэффициента демпфирования g =0,5 поступают следующим образом. Йа вход системы подается скачок задающего напряжения такой величины, чтобы выходное напряжение усилителя 5 не превышало уровня ограничения, а выходное напряжение усилителя 8 уровня насьпцения. При атом на экране осциллографа по напряжению тахогенератора наблюдается кривая переходного процесса частоты вращения.

Резистор R устанавливается в такое положение, при котором перерегулирование в кривой переходного процесса составляет

15%. Это будет соответствовать ): - 0,5.

Повышение точности настройки регулятора с одновременным упрощением настройки позволяет более полно практически реализовать потенпиальные динамические возможности системы регулирования ..

Увеличение эа счет этого <жстродействия системы с улучшением качества переходного процесса по управлению при исполь-- зовании ее в качестве привода подачи металлорежущих станков позволяет повысить точность и чистоту при контурной обработке, а также точность позиционирования.

Формула изобретения

Регулируемый электропривод, содержащий последовательно соединенные алек тродвигатель постоянного тока, силовой преобразователь, регулятор скорости, один вход которого соединен с источником задающего напряжения, а второй — с тахогенератором, вал которого сочленен с валом электродвигателя, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, и улучшения качества

l5 № 635585, кп, И 02 P 5/06, 1978

2. Заявка ФРГ ¹ 2508434, кл. G- 05 B 11/42, 27.02.75, S 9573 этого вал электродвигателя 1 зажимается, размыкается перемычка а-б (фиг. 2), на вход подается скачвк задающего напряжения, на экране осциллографа наблюдается переходной процесс тока двигателя. При точном соответствии Т =ТЭ переходный процесс тока имеет акспоненпиальный характер с постоянной времени

7 Я С и описывается выражением !

О

>- «р «,„— „(-Е «)

Э (.ледующе и производится установка резистором РЭ соотношения 7 =7„;, где

) Т = К Ч ;"P = — С R, для этого восстанавливается перемычка а-б, двигатель переводится в режим холостого хода, на вход системы подается скачок задающего напряжения, на экране оспиллографа на- 26 бпкдается переходной процесс динамиФеского тока 3д электродвигателя. При установленном соотношении T>-T переходный процесс тока носит экспоненциальный характер с постоянной времени « = RC и описывается выражением

t (" си -Е « )

Э

При настройке параметров Т„и Т предполагалось, что силовой преобразователь работает в режиме непрерывного тока. Выполнение условий настройки параметров регулятора Т„=Т и Т =Тщ позволяет описать систему регулирования 35 инерционным звеном второго порядка с передаточной .функцие и т (Р) Р,! ц 4= =,, )

"ъад(Р) 7 71p p< где Т Т /К, — постоянная интегрирова1 ния контура регулирования частоты вра- РегУлиРованиЯ, РегУлЯтоР скорости состоит из пропорционального усилителя, вы о и с««се нтуриы ход которого через интегрирующий усипостоянная ЗДС двигателя; К г литель соединен с пропорпиональиым sxw коэффициент передачи тахогенератора. дом, а через инвертируккций усилитель

При оптимальном значении относитель- . с пропорционально-дифференпируюшим входом апериодического усилителя, выход которого является выходом рет улятора.

=0,5 частота среза разомкнутой систе« - 1 Источники информации,

9 57397

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Н. Безродная Техред Т.Маточка Корректор А. Иэятко

Заказ 6620/47 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

113035, -Москва, Ж-35, Раушсиая наб. д. 4-/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4