Устройство для управления механизмом передвижения подвешенного на гибкой связи грузозахватного органа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗТ1РАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОДВЕШЕННОГО НА ГИБКОЙ СВЯЗИ ГРУЗОЗАХВАТНОГО ОРГАНА , содержащее.задатчик скороста, состоящий из последовательно включенных колебательного звена и интегратора , управляемого преобразователя, вход которого соединен с выходом задатчика скорости, а к выходу подключен приводной двигатель механизма передвижения, датчик длины гибкой связи, связанный со входом задатчика скорости, и ксжандоаппарат, выход которого подсоединен к входу элемента задержки времени, о т л и ч а е е с я тем, что, с целью повьшения точности управления в широKott диапазоне изменения дпины гибкой связи, оно снабжено источником эталонного напряжения, вход которого подключен к второму выкдду крмандоаппарата , нуль-органом, входы которого подсоединены соответственно к выходу источника эталонного напряжения и выходу задатчика скорости, релейным элементом, вход которого соединен с третьим выходом командо аппарата, а выходы подключены к соответствующим входам колебательного звена и интегратора, и ключом, посредством которого выход нуль-органа соединен со вторым входом релейного элемента, а управляющий вход ключа подсоединен к выходу элемента задержки времени.

2300 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (I 1) 4 () В 66 С 13/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

N ABTQPCNOMV C TIIV

Г0СЩЖгТ8ЕНННЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 2749759/29-11 (22) 30.03.79 (46) 23.03.,85. Бюл. У 11 (72) Л.Б.Масандилов (71) Московский. ордена Ленина энергетический институт (53) 621.873/874(088.8) (56) 1. Carbon Zudwig "Automafisierung von Greiferkranen" Siemens Е, 1975, 49, 2, с. 93-98.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке Ф 2529199/11, кл, В 66 С 13/06, 1977 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МЕХАНИЗМОМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОДВЕШЕННОГО . НА ГИБКОЙ СВЯЗИ ГРУЗОЗАХВАТНОГО ОРГАНА, содержащее задатчик скорости, состоящий иэ последовательно включенных колебательного звена и интегратора, управляемого преобразователя, вход которого соединен с выходом задатчика скорости, а к выходу подключен приводной двигатель механизма передвижения, датчик длины гибI кой связи, связанный со входом задатчика скорости, и командоаппарат, вызод которого подсоединен к входу элемента задержки времени, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности управления в кироком диапазоне изменения дпины гибкой связи, оио снабжено источником эталонного напряжения, вход которого подключен к второму выходу коиандоаппарата, нуль-органом, входы которого подсоединены соответственно к выходу источника эталонного нанряжеиия и выходу задатчика скорости, релейным элементом, вход которого соединен с третьим выходом «омандоаппарата, а выходы подключены к соответствующим входам колебательного звена и интегратора, и ключом, посредством которого выход нуль-органа соединен со вторым входом релейного элемента, а управляющий вход ключа подсоединен.к выходу элемента задержки времени.

1 . 982

Изобретение относится к подъемнотранспортному машиностроению, а именно к устройствам для подавления колебаний грузозахватного органа, подвешенного на гибкой связи. 5

Известно устройство для управления механизмом передвижения подвешенного на гибкой связи грузозахватного органа, содержащее задатчик скорости, 1. связанный с управляемым преобразова- 10 телем, к которому подключен. приводной двигатель механизма передвижения, а,также датчик длины гибкой связи и командоаппарат (1 1.

Недостатком известного устройства является его сложность при демпфировании колебаний груэозахватного органа., Известно также устройство для управления механизмом передвижения подвешенного на гибкой связи грузоэахватного органа, содержащее задатчик скорости, состоящий из последовательно включенных колебательного звена и интегратора, управляемого преобразо вателя, вход которого соединен с вы- ходом задатчика скорости, а к выходу подключен приводной двигатель механизма передвижения, датчик длины гибкой связи,связанный со входом задатчика скорости, и командоаппарат, выход которого подсоединен к входу элемента задержки времени $23.

Известное устройство позволит демпфировать колебания грузозахватного органа к концу наперед заданного вре-. мени переходного процесса.

Недостатком известного устройства является сравнительно низкая точность управления, обусловленная сравнительно большой разницей между заданной скоростью равномерного движения механизма передвижения и его действительной скоростью в момент окончания работы узла демпфирования колебаний грузозахватного органа при широком диапазоне изменения длины гибкой связи.

Целью изобретения является повышение точности управления в широком диапазоне изменения длины гибкой связи.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено источником эталонного напряжения, вход которого подключен к второму выходу командо- Й

r аппарата, нуль-органом, входы которого подсоединены соответственно к выходу источника эталонного напря300 жения лейль динен парат

c òвую на и ством динен элеме подсо ки вр мени. фиг. 1 изображена функциональема устройства; на фиг. 2 — по+. грузозахватный орган на гибвязи, на фиг. 3 — график изменетносительной скорости механизма вижения во времени. тройство для управления механизередвижения подвешенного на гибвязи груэозахватного органа сот задатчик 1 скорости, состоящий следовательно включенных колеба—.! ого звена 2 и интегратора 3. управляемого преобразователя 4 нен с выходом задатчика 1, а к его ,подключен приводной двигамеханизма передвижения. Датдлины гибкой связи соединен с задатчика 1. Выход 7 командоата 8 подсоединен к входу элеНа ная с казан кой с ния о п еред

Ус тел

Вхо сое выхо тель чик вход аппа мента 9 задержки времени.

Вход источника 10 эталонного напряже ия подключен к второму выходу

11 ко андоаппарата 8.

Вх ды нуль-органа 12 подсоединены к выходу источника 10 и выходу задатчика 1. Вход 13 релейного элемента

14 со динен с третьим выходом 15 командо ппарата 11, а выходы подключены к ходам колебательного звена 2 и интег атора 3. Выход нуль-органа 12 соеди ен со вторым входом 16 релейПр нцип действия устройства для случая пуска тележки 21 состоит в следу щем. В среднем нулевом поло( л 11 жени командоаппарата 8 состояние релейного элемента 14 (который может ного управ динен

Гр на ги котор рабан перед враще

Ус разом и выходу эада1чика скорости, реэлементом, вход которого соес третьим выходом командоапа выходы подключены к соответим входам колебательного звентегратора, и ключом, посредкоторого выход нуль-органа соесо вторым входом релейного та, а управляющий вход ключа динен к выходу элемента задержлемента 14 через ключ 17, яющий вход 18 которого подсоек выходу элемента 9. зозахватный орган 19 подвешен кой связи 20, например канате, |й закреплен, например, на батележки 21 крана. Механизм ижения тележки: 21 приводит во ие двигатель 5. ройство работает следующим обt0

3 9823 быть выполнен контактным или бесконтактным) обеспечивает отключение входа интегратора 3 от выхода колебательного звена 2. На вход зацатчика поданы задания начальных условий звена 2 ьт датчика 6 до длины гибкой связи. Напряжение на входе звена 2 равно

0 awk 1 (11

1 % где k — постоянный коэффициент, Š— длина гибкой связи, ф — ускорение .свободного падения.

При этом напряжения на элементах звена 2 не изменяются во времени и определяются заданными начальными условиями (1).

Когда оператор, управляющий тележкой 21, переводит командоаппарат 2 в положение, соответствующее заданной скорости движения тележки 21, релейный элемент 14 срабатывает, подклю-. чая вход интегратора 3 к выходу колебательного звена 2, и обеспечивает работу колебательного звена 2, из- 25 менение во времени выходного напряжения 02 кОтОрОгО задается В Виде следующего дифференциального уравнения. д Π— tlg 0 =К % (21 ь 2 2 о где Ф и К вЂ” постоянные величины, причем A связана с заданным временем Т переходного процесса тележки 21 соотношением 35

5,-," (> а

В этом случае зависимость U от вр емени равна

Ц (тК ф 1+ Я вЂ”.-1)соз Й 1), (41

Og (63$ ) что следует.из решения дифференциаль00 4

g {g =uР.К, 02(t), а где U> (О) — начальное значение напряжения О, к — постоянный коэффициент, в данном случае, когда u (0) О., напряжение (U изменяется во времени следующим образом: l

u,ui=r te +(Р „.щ (т)

З O © У где К вЂ” постоянная величина..

При переводе-.командоаппарата 8 в указанное выше положение по его командам. появляется эталонное напряжение О на выходе источника 10, 1Е а элемент 9 выдержки времени отрабатывает заданный интервал времени, который выбирается несколько меньшим, чем заданное время T переходного процесса. По истечении выбранного интервала времени элемент 9 срабатывает и создает условия для передачи сигнала о выходе нуль-органа 12 через ключ .17 на вход 16 релейного элемента 14. Когда выходное напряжение задатчика 1 скорости сравняется с эталонным напряжением 0 источника 10

10 эталонного напряжения, нуль-органа

12 срабатывает, на его выходе появляется напряжение, которое через ключ 17 подается на вход 16 релейнаго элемента 14,,что вызывает отпускание последнего. При этом вновь напряжения на элементах звена 2 поддерживаются неизменными во времени, выход звена 2 отключается от входа интегратора 3, и напряжение на его выходе перестает изменяться. Следовательно, при работе описанного устройства напряжение 0 равно Ona О

3 ного уравнения (2) при начальных условиях (см. формулу (1):

О при

U2(O)**0 =К—

6 1

30 (о =о

Поскольку заданная конечная скорость М тележки 21 пропорциональна

1 эталонному напряжению 01, то в соот50 ветствии с формулой (8) при работе предлагаемого устройства. реализуется для случая пуска тележки 21 следующий закон изменения заданной скорости.Ч,,„д тележки 21 во времени:Ьр»М

Ч "Р" САТО

1, и при дополнительном условии, что между постоянными величинами К, и К1 установлена выбором параметров звена 2 связь

Выходное напряжение Ug интегратора 3 связано с напряжением 0 выражением

К шt+ N — - эьЖ 4 ори 0444 Т 2Е

3 04

Ь . (В) ( 1 1

В 4+ (5 — 1) з МЧ tl nag Oc

Пр относ

В 982300

Закон изменения во времени теку- откло щей скорости Ч тележки незначитель- следу но отличается от заданной Ч „при ус0 и лавин, что для данного устройства использован электропривод тележки

21, который содержит управляемый о преобразователь 4 и двигатель 5 и обладает следующим свойством: ско- 0 при рость двигателя во времени изменяет- Сл ся весьма близко к тому, как изменя- 10 ного ется сигнал задания скорости, при этом отличие закона изменения во времени скорости двигателя от зако1 на изменения во времени указанного задающего сигнала тем меньше, чем 15 медленнее темп изменения во времени задающего сигнала. Такими электрона за приводами для механизмов горизонтального передвижения электрических кра- нов, переходные процессы которых . 20 ение х, изменяется во времени щим образом

OVAL — (1-соей t) ври 0 t < T (13)

o* фъT довательно, по окончании заданремени Т переходного процесса и когда >Т х (Я) =0 с}х (1С1

В () о0 фй олебаний грузозахватногр оргавремя полностью успокаиваведенные на фиг. 3 эависимост тельной скорости тележки от

Q 0ÐÈ t 60 Ро

< <(М вЂ”" <« -, .р. e««t о 6

0 ири t AT (10)

При этом отклонение; хв грузоэахват,ного органа 19 от положения равнове» сия,связано с ускорением а тележжи

:дифференциальным уравнением

4 Х, Ф + Х 0 (11) о т

S0 при нулевых начальных условиях для отклонения . Фо и производной JA 0 / 4 этого отклонения

Х,(0} 0 с}х о (0)в0

cd (12} сравнительно длительны и составляют обычно не менее 4-8 с, являются электроприводы с двигателями постоянного или переменного тока с управляемыми преобразовательн и контурами 2S скорости, включающими регулятор скорости и датчик .скорости двигателя (например, известная система с последовательной коррекцией и подчиненным регулированием параметров с дви- щ .гателем постоянного тока).

Еспи при укаэанных-условиях. текущая скорость тележки изменяется согласно формулы (9), то ускорение тележки, связанное с ее.скоростью как

Qr = + /4< равно време

Yet со ватно

Т„= (1g} ог Ц на ха цессе больш измен се ее

Пр вает праце

Тв, н связи гибко

1,5. теле подаю связи ловия няетс с кри дующе связи

Т-/ в зве (5) с кой с от вр но кр время указа одина ахва

1ессо и иллюстрируют влияние периода ственных колебаний грузозахо органа, равного актер изменения скорости в пропуска. тележки, а именно: чем

Тor тем в больших пределах ется скорость тележки. в процеспуска . длагаемое устройство обеспечиостоянное время переходного са тележки, равное заданному зависима от длйны 6 гибкой

Действительно,, пусть длина связи 20 такова, что T /1в огда перед пуском двигателя 5 и 21 в колебательное звено 2 ся .от датчика 6 длины. гибкой соответствующие. начальные ус(5), и скорость тележки иэмево времени.в соответствии ой 22 на фиг. 3. Если при слепуске тележки 21,ппина гибкой

20 изменилась, так что стало

2,5, то перед этим пуском о 2 подаются начальные условия ответствующие новой длине гибязи 20, и скорость тележки 21 менн будет изменяться согласвой 23 на фиг. 3. При этом пуска тележки 21 для обеих ных длин гибкой связи 20 будет овым, причем колебания грузоного органа к концу этих пропуска станут нулевыми.

00 к (Ф) =- x (a) (18) 7 9823

Устройство обеспечивает успокоение колебаний груэозахватного органа за,заданное время 1 не только при пуске, но и при торможении тележки 21. В самом деле, если оператор, управляющий тележкой 21., переводит командоаппарат 8 из положения, соотвествующего.заданной скорости, в нулевое положение, то по команде командоаппарат 8 выходное напряжение 10 источника 10 уменьшается до нуля, начинает отрабатывать заданное время элемент 9 выдержки времени и срабатывает релейный элемент 14, который обеспечивает. подключение вы- 15 хода звена 2 ко входу интегратора

3. При это командоаппарат 8 обес- печивает изменение знака выходного напряжения колебательного звена 2 по сравнению с рассмотренным ранее Эр случае пуска. Начальное значение выходного напряжения интегратора 3 равно 0„, которое соответствует началь- . ной скорости V при торможении. Сигнал заданной скорости Ч „д изменяет- 25 ся во времени следующим образом:

М= Ч„-Ч„„(ц в соответствии с чем

".«(и--6 (1 (и1 т.е. закон изменения во времени уско рения тележки при ее торможении: fr -равен взятому с обратным знаком закону изменения — ускорения а тележки при ее пуске, а в таком случае для нулевых начальныхусловий (12) зависимости от времени отклонения х, грузоэахватного органа при торможении равна взятой с обратным знаком зависимости (13) отклонения груза при пуске

Следовательно, при торможении тележки.за заданное время T колебания груза устраняются, а скорость тележки доводится до нулевого значения. Наличие в предлагаемом устройстве элемента 9 выдержки времени, ключа

17, нуль-6ргана 12 и источника 10 эталонного напряжения обеспечивает получение по окончании переходного процесса пуска или торможения заданной конечной скорости тележки 21 с высокой точностью, так как вход интегратора 3 отключается от выхода звена 2 в функции скорости тележки 21, когда эта скорость достигает заданного значения, определяемого выходным напряжением источника 10, блогодаря чему повышается точность управления механизмом передвижения в широком диапазоне изменения длины гибкой связи.