CS214159B1 - Zapojení pro řízení stavu elektrických pohonů - Google Patents

Description

(54) Zapojení pro řízení stavu elektrických pohonů

Vynález se týká zapojení pro řízení stavu elektrických pohonů, kde se řeší problém řízení hierarchicky uspořádaného systému regulátorů stavových veličin u elektrických pohonů s předem volenou úrovní první a druhé derivace řídící veličiny.

K řešení tohoto problému se užívá bu3 malých číslicových počítačů u nichž se výsledku dociluje programovými prostředky nebo zapojeními analogového charakteru určenými pro daný sneciální nřipad. Tato pracují však v omezeném rozsahu zadaných vstupních veličin a často . nelze dosáhnout požadovaného průběhu řízení bez výměny některých prvků zapojení.

Nevýhodou řešení s ííslicovým'počítačem jsou poměrně vysoké náklady, takže toto řešení není vhodné nro většinu nohonů s běžnými nároky na přesnost.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro řízení stavu elektrických pohonů podle vynálezu, jehož podštata snočívá v tom, že výstup odchylkového členu je současně připojen na první vstup části pro modelování parabolické závislosti a na vstup odchylkového zesilovače, jehož výstup je připojen na vstup řiditelného omezovače, jehož hladinový vstup je spojen s vvsti.ipem části nro modelování parabolické závislosti, na jejíž druhý vstup je připojen třetí vstup zapojení pro úroveň druhé derivacě řídící veličiny, který je současně připojen na hladinový vstup části s řiditelnou úrovní první a druhé derivace, na jejíž vstup je přiveden výstup z omezovače úrovně první derivace, na jehož vstup je připojen výstup přiditelného omezovače, přičemž na hladinový vstup omezovače úrovně první derivace je připojen druhý vstup zapojení pro úroveň první derivace řídící veličiny.

Použitím tohoto zaDojení je možno dosáhnout optimálního průběhu stavových- veličin elektrického pohonu, přičemž řízenými stavovými veličinami může být rychlost a její první a druhá derivace, nebo poloha, rychlost a první derivace rychlosti, aniž by se na zapojení cokoliv měnilo. Mění se pouze přiřazení stavových veličin jednotlivým výstupům popisovaného zapojení, které jsou řídícími veličinami, vektorem řízení, pro regulátory jednotlivých stavových veličin. Úrovně výstupů zapojení jsou spojitě řiditelné v širokém rozsahu prostřednictvím napětí úměrného řídící veličině na prvním vstupu zapojení, napětí úměrného první derivaci řídící veličiny na druhém vstupu zapojení a napětí úměrného druhé derivaci řídící veličiny na třetím v vstupu zapojení.

Řízení lze ovlivňovat změnou vstupních veličin i v průběhu řídícího pochodu. Při realizaci zapojení se překročí rozsah jednoho modulu evropského stavebnicového systému. To znamená podstatně nižší náklady než při užití číslicového řídícího počítače, takže lze tohoto způsobu řízení s výhodou využít i v běžných elektrických pohonech.

Praktické provedení předmětu vynálezu je na přiloženém výkresu, na kterém je zobrazena struktura zapojení.

Na první vstup odchylkového členu 1, je připojen první vstup 10 zapojení ;r'n požadovanou úroveň řídící veličiny W^. Výstup 13 odchylkového členu 2 je připojen jednak na první vstup 71 části 7 pro modelování parabolické závislosti a jednak na vstup 21 odchylkového členu 2_. Výstup 22 z odchylkového členu je připojen na vstup 31 řiditelného omezovače 3, na jehož hladinový vstup 32 je připojen výstup 73 části 7 nro modelování parabolické závislosti, na jejíž druhý vstup 72 je připojen třetí vstup 30 zapojení pro požadovanou úroveň druhé derivace řídící veličiny W^¹*. Výstup 33 řiditelného zesilovače je připojen na vstup 41 omezovače 4 úrovně první derivace, na jehož hladinový vstup 42 je připojen druhý vstup 20 zapojení pro požadovanou úroveň první derivace řídící veličiny W^’. Výstup 43 omezovače 4 úrovn$ první derivace je zapojen na vstup 51 části s řiditelnou úrovní první a druhé derivace, na jejíž hladinový vstup 52 je připojen třetí vstup 30 zapojení pro požadovanou úroveň druhé derivace řídící vel ičiny W-, ’ ’. První výstup 53 části £ s řiditelnou úrovní prvé i druhé derivace je jednak přippjen na vstup 61 výstupního integrátoru 6. jehož výstup je výstupem řídící veličiny X^, a jednak je výstupem prvé derivace řídící veličiny X^’. Druhý výstup 54 části jj s řiditelnou úrovní první a druhé derivace je výstupem druhé derivace řídící veličiny X^”. Výstup z výstupního integrátoru 6 je zpětnovazebně spojen se zpětnovazebním vstupem 12 odchylkového členu 1.

V odchylkovém členu 1. se vytváří odchylka mezi požadovanou úrovní řídící veličiny na prvním vstupu 10 zapojení pro požadovanou úroveň řídící veličiny a řídící veličinou X-^ výstupu výstupního integrátoru 6, která je zavedena na zpětnovazební vstup 1? odchylkového členu Výstup 13 odchylkového členu 3. je připojen jednak na vstup gl odchylkového zesilovače 2., jednak na vstup 71 části 7 pro modelování parabolické závislosti. Tato závislost je modelem nulové stavové trajektorie a je vytvořena jako odmocnina ze součinu absolutní hodnoty výstupu 12 z odchylkového členu ,1 a odmocniny požadované úrovně druhé derivace řídící veličiny která je přivedena na druhý vstup 72 části 7 pro modelování parabolické závislosti. Jejím výstupem 73 je řízen prostřednictvím hladinového vstupu 32 řiditelný omezovač 2» ^na jehož vstup 31 je přivedené signálové napětí z výstupu 22 odchylkového zesilovače 2. Při dostatečném zesílení odchylkového zesilovače 2 a pro větší hodnoty výstupu 13 z odchylkového členu 1 bude tedy absolutní hodnota výstupu z řiditelného omezovače 2 rovna velikosti výstupu z části 2 P^r° modelování parabolické závislosti. Pro menší hodnoty výstupního napětí z odchylkového zesilovače 2 než je napětí na hladinovém vstupu 32 řiditelného omezovače 2 k omezení nedojde a proto napětí na výstupu 33 řiditelného omezovače 2 bude rovno výstupnímu napětí odchylkového zesilovače 2_.

Výstup řiditelného omezovače 2. tudíž přejde z parabolické závislosti na závislost lineární, čímž je zaručena stabilita zapojení v okolí ustáleného stavu.

Výstup 3J z řiditelného omezovače 2 je přiveden na vstup 41 omezovače 4 úrovně první derlvace, na jehož hladinový vstup 42 je přiveden druhý vstup 20 zapojení pro požadovanou úroveň první derivace W^>. Tím na výstupu 43 omezovače 4 vznikne průběh napětí, který respektuj úrovně první a druhé derivace W·^» a W]/’ > a kterým je řízena část 2 s řiditelnou úrovní první a druhé derivace, jejíž zapojení je všeobecně známé pod různými názvy, např. rozběhová jednotka, jednotka s omezenou strmostí a ppd. Její vstup 51 je spojen s výstupem omezovače 4 úrovně první derivace, přičemž na její hladinový vstup 52 je přivedena úroveň druhé deriva ce řídící veličiny z třetího vstupu 30 zapojení pro požadovanou úroveň druhé derivace řídící veličiny W^’’ . Výstup 53 části 2 s řiditelnou úrovní první a druhé derivace je již první derivací řídící veličiny X^* a výstup 54 je druhou derivací řídící veličiny X^” . Řídící veličina X-^ se získá z vstupního integrátoru 2 tím, že výstup 53 části 2 s řiditelnou úrovní první a druhé derivace je připojen na vstup 61 integrátoru 6.

Popisované zapojení má kromě toho, že umožňuje optimalizaci funkce celého poháněného zařízení, také tu podstatnou výhodu, že omezuje strmost změny momentu motoru a tím i rázy v převodech noháněného mechanismu. Užití tohoto způsobu řízení je nezbytné u pohonů rychlovýtahů, pohonů studených pásových tratí, regulace tahu v pásu, apod.

U řízení nolohy je popisované zapojení výhodné především proto, že přímo řeší problém komutace momentu motoru ve správném okamžiku, aniž by musela být činěna speciální opatření ve struktuře regulátorů pohonu. Řídící veličině X^ je potom přiřazena poloha, první derivací řídící veličiny X^ ♦ je přiřazena rychlost a druhé derivaci řídící veličiny X·^” je přiřazeno zrychlení, t.,j. dynamický moment motoru.

Obecný význam popisovaného zapojení je v tom, že'vytváří na základě zadaných úrovní ří-

tor řízení X.^ , X^’ , X^” , sloužící k optimálnímu řízení regulačního pohonu, případně i jiných regulovatelných systémů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro řízení stavu elektrických pohonů sestávající z části pro moďéíóvání parabolické závislosti, odchylkového Sienu, odchylkového zesilovače, řiditelného omezovače, omezovače úrovně první derivace, části s řiditelnou úrovní první a druhé derivace a výstupního in214159 tegrátoru vyznačené tím, že výstup (13) odchylkového členu (l) je současně připojen na první vstup (71) části (7) pro modelování parabolické závislosti a na vstup (21) pdchylkového zesilovače (7), jehož výstup (22) je připojen na vstup (31) řiditelného omezovače (3), jehož hladinový vetup (32) je spojen s výstupem (73) části (7) pro modelování parabolické závislosti, na jejíž druhý vstup (72) je připojen třetí vstup (30) zapojéní pro úroveň druhé derivace řídící veličiny (W^”), který je současně připojen na hladinový vstup (52) části (5) s řiditelnou úrovní první a druhé derivace, na jejíž vstup (51) je připojen výstup (43) omezovače (4) úrovně první derivace na jehož vstup (41) je připojen výstup (33) řiditelného omezovače (3), nřičemž na hladinový vstup (42) omezovače (4) úrovně první derivace je připojen dru hý vstup (20) zapojení pro úroveň první derivace řídící veličiny (W^’).