CS217029B1

CS217029B1 - Device for shortening the reaction time of controlled drive

Info

Publication number: CS217029B1
Application number: CS720780A
Authority: CS
Inventors: Petr Hercik; Bohumil Falc
Original assignee: Petr Hercik; Bohumil Falc
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1982-12-31

Abstract

Vynález se týká zařízení pro zkrácení reakcního času řízeného pohonu, určeného zejména k pohonu válcovacích stolic. Vynálezem se řeší zkrácení mrtvé doby reverzace a zajištění předpovědi znaménka žádosti buzení při rozběhu z klidu a při velmi rychlých změnách zadání rychlasti. Podstatou vynálezu je zapojení jednotlivých bloků, které sestává z čidla rychlosti, programátoru zadávané veličiny, tří vyhodnocovacích bloků a definičníhe bloku. Výstupního signálu definičního bloku se pak využívá k předpovědi změny žádosti smyslu budicího proudu a tím i k urychlení reakce řízeného pohonu.The invention relates to a device for reducing the reaction time of a controlled drive, intended in particular for driving rolling mills. The invention solves the problem of reducing the dead time of reversal and ensuring the prediction of the sign of the excitation request when starting from rest and during very rapid changes in the speed input. The essence of the invention is the connection of individual blocks, which consists of a speed sensor, a programmer of the input quantity, three evaluation blocks and a definition block. The output signal of the definition block is then used to predict the change in the direction of the excitation current request and thus to accelerate the response of the controlled drive.

Description

Vynález se týká zařízení pro zkrácení reakčního času řízeného pohonu, např. pahanu válcovací stolice, apod.The invention relates to a device for reducing the reaction time of a controlled drive, eg a mill stand, etc.

Až dosud ů investičních celků. Jak· jsou např. válcovaoí tratě, bývá z úsporných důvodů kotva stejnosměrného měniče, zatímco buzení o podstatně meněím výkonu je napájen· a reverzního měniče. Takové*· uspořádání je ekonomicky výhodné a používá se u dynamicky nenáročných pohonů. Reverzní měnič spolu a nereverzním měničem jsou zapojeny tak, že umožňuji čtyřkvadrantový provoz momentu pohonu. Definice smyslu buzení se odvozuje od smyslu odohylky rychlosti ve vyhodnocovacím bloku žádosti budicího proudu a zpraoavává se v logice reverzaoe buzení. Výstup logiky reverzaoe buzení se již pak přímo stará e příslušné zablokování a odblokování kotevního měniče a o příslušné znaménka budicíhe proudu. Vůči poruchám, a chybám ve vyhadnooení odchylky rychlosti je pohon chráněn poměrně velkou hystorézí a dála dlouhou časovou konstantou bloku reverzaoe buzení.Until now investment units. For example, for example rolling mills, the DC converter armature is an economical reason, while the excitation of substantially less power is supplied to the reverse converter. Such an arrangement is economically advantageous and is used in dynamically undemanding drives. The reverse drive together with the non-reverse drive are wired to allow four-quadrant drive torque operation. The definition of the excitation sense is derived from the sense of speed variation in the excitation current request evaluation block and is corrected in the excitation reverse logic. The output of the excitation reversal logic then takes care of the appropriate blocking and unblocking of the anchor converter and of the corresponding excitation current signs. Due to disturbances and errors in the deviation of velocity deviation, the drive is protected by a relatively large hystoresis and gives a long time constant of the excitation block.

Příčin, proč uvedené řešení se používá u dynamicky nenáročných pohonů,je celá řada. Lejvážnější příčina spočívá v rozdílném chování obvodu kotvy a obvodu buzení motoru. Proudové e změny v čase jsou v obvodu buzení průměrně o 1 až 2 řády pomalejší, než v obvodu kotvy, Lavic při reverzaci buzení se motor dostává ds stádia, kdy úroveň nabuzení .bez ohledu ha okamžitý jeho smysl klesá pod přípustnou minimální hodnotu z hlediska stability stroje, komutačních schopností, stá. Je tedy bezpodmínečně nutné po časový interval, kdy absolutní hodnota nabuzení se nedostane nad zmíněnsu hodnotu, přerušit proud v obvodu kotvy motoru. To tedy znamená, Že po dobu reverzaoe momentu motoru prostřednictvím změny smyslu buzení je kotevní měnič zablokován a pohon es stává neřízeným. Tento stav nastává i při reverzaci momentu změnou smyslu kotevního proudu u zapojení bez okruhových proudů, kdy je třeba zablokovat jeden směr proudu a po jistou bezpečnou dobu neotevírat druhý můstek. Taková časová pauza, včetně přechodového jevu proudu je ovšem, jak již bylo řečeno, o 1 až 2 řády kratší. T t.zv. mrtvé době, kdy regulační systém ztrácí vliv nad pohonem, se tento může rychlostně i polohově dostat do tak nepříznivých stavů, že návrat k řízení pravidelně působí silné poruchy-skokové změny- regulovaných veličin, včetně kotevního proudu motoru. To má pochopitelně negativní vliv na kvalitu zpracovávaného materiálu.There are many reasons why this solution is used for dynamically undemanding drives. The more subtle cause lies in the different behavior of the armature circuit and the motor excitation circuit. The current e changes over time are on average 1 to 2 orders slower in the excitation circuit than in the anchor circuit. Bench in reversing the excitation motor gets ds stage when the excitation level decreases below the allowable minimum value in terms of stability. machines, commutation abilities, hundreds. It is therefore absolutely necessary to interrupt the current in the motor armature circuit for a period of time when the absolute excitation value does not exceed this value. This means that during the reversing of the motor torque by changing the direction of the excitation, the anchor converter is blocked and the actuator becomes uncontrolled. This situation occurs even when the torque is reversed by changing the direction of the anchor current in the circuit without circuit currents, where one current direction must be blocked and the other bridge must not be opened for a certain safe time. However, such a time pause, including the current transient, is 1 to 2 orders shorter, as has already been said. T t.zv. in a dead time when the control system loses its influence over the drive, it can quickly and positively become so unfavorable that the return to control regularly causes severe disturbances - step changes - of the controlled variables, including the motor anchor current. This, of course, has a negative effect on the quality of the material being processed.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro zkrácení reakčního času řízeného pohonu podle vynálezu, sestávající z čidla rychlosti, programátoru zadávané veličiny, tří vyhednocevaoích bloků a definičního bloku.These disadvantages are overcome by the device for reducing the reaction time of the controlled drive according to the invention, consisting of a speed sensor, a programmer of the input variable, three single block and a definition block.

Podstatou zařízení podle vynálezu je ta, že derivační výstup programátoru zadávané veličiny je paralelně připojen na derivační vstup prvního vyhodnocovacího bloku a na definiční vstup definičního bloku, jehož výstup je spojen a definičním vstupem prvního vyhodnocovacího bloku. Výstup čidla ryohlosti je pak paralelně zapojen no druhý informační vstup definičního bloku a na informační vstup třetího vyhodnocovacího bloku, jehož výstup je spojen s úrovňovým vstupem druhého vyhodnocovacího bloku, jehož výstup je připojen na uvolňovací vstup definičního bloku.The essence of the device according to the invention is that the derivative output of the programmer of the input variable is connected in parallel to the derivative input of the first evaluation block and to the definition input of the definition block whose output is connected and the definition input of the first evaluation block. The speed sensor output is then connected in parallel to the second information block of the definition block and to the information input of the third evaluation block, the output of which is connected to the level input of the second evaluation block, the output of which is connected to the release input of the definition block.

Výhodou zařízeni podle vynálezu je to, že umožňuje extrémní zkrácení t.zv. mrtvé doby revérzaoe a zajištění předpovědi znaménka Žádosti buzení při rozběhu z klidu a při velmi rychlých změnách zadání rychlosti. Tím se upraví dynamioké vlastnosti pohonu na arovnstelnau úraveň a uspořádáním a reverzním měničem v obvodu kotvy stejnosměrného motoru.An advantage of the device according to the invention is that it allows an extreme shortening of the so-called " dead time reversing and ensuring the prediction of the wake-up call sign when starting from standstill and at very fast speed changes. This adjusts the dynamic properties of the drive on the armory and the arrangement and the reverse converter in the anchor circuit of the DC motor.

Zařízení pra zkrácení reakčního času řízeného pohonu podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu.The device for reducing the reaction time of the controlled drive according to the invention is illustrated schematically by way of example in a block diagram in the accompanying drawing.

Jak patrno z blokového schématu sestává zařízení podle vynálezu z čidla 4 rychlosti, což je např. tachodynamo, programátoru lg zadávané veličiny, realizovaného např. kombinací operačního zesilovače a komparátoru, prvního a druhého vyhodnocovacího bloku 11,13, což jsou v daném případě komparátery, třetího vyhodnocovacího bloku 14, což je např. operační zesilovač v nelineárním zapojení a definičního bloku 11.1, tvořeného např. integrátorem a komparétorem. Zařízení podle vynálezu pak navazuje na obvod k řízení poháněcího motoru 3, který •e·* aoetává z prvního napájecího bloku 5, což je v daném případě řízený ventilový nereverzní měnič pro napájecí kotvy poháněcího motoru 3, včetně proudového regulátoru a vlastního řízení, druhého napájecího bloku 6, tvořeného řízeným ventilovým reverzním měničem pro napájení budicího vinutí 3.1 poháněcího motoru 3, včetně proudového regulátoru a vlastního řízení, omezovacího bloku 7, tvořeného kombinací operačního zesilovače a komparátoru a regulátoru 8 rychlosti, sestaveného v daném případě z operačních zesilovačů. Dále pak obvod k řízení poháněcího motoru 3 sestává z regulátoru 9 elektromotorického napětí, sestaveného z operačních zesilovačů, bloku 10 logiky reverzaoe buzení, což je např. kombinace logických jednotek a komparátoru, čidla 15 elektromotorického napětí, čidla 16 kotevního proudu, čidla 17 budicího proudu a bloku 18 logického součtu. Pro názornost je ještě na obrázku připojeného výkresu nekreslen poháněný mechanismus 1, což je v daném případě válcovací stolic· s tvářeným materiálem 2. Jednotlivé bloky 4 až 18 a poháněči motor 3 včetně budicího vinutí 3.1 jsou zapojeny tak, že výstup čidla 4 rychlosti je paralelně připojen na zpětnovazební vstup / regu ”As can be seen from the block diagram, the device according to the invention consists of a speed sensor 4, such as a tachodynamo, a programmable value programmer 1, realized e.g. by combining an operational amplifier and a comparator, the first and second evaluation blocks 11,13. a third evaluation block 14, which is, for example, an operational amplifier in a non-linear circuit, and a definition block 11.1, e.g. consisting of an integrator and a comparator. The device according to the invention then follows a circuit for controlling the drive motor 3 which runs from the first supply block 5, which in this case is a controlled valve non-reversing converter for the supply anchors of the drive motor 3, including the current regulator and the control itself. block 6, consisting of a controlled valve reversing converter for supplying the drive winding 3.1 of the driving motor 3, including a current regulator and self-control, a limiting block 7 consisting of a combination of an operational amplifier and a comparator and a speed regulator 8 composed of operational amplifiers. Furthermore, the drive motor control circuit 3 consists of an electromotive voltage regulator 9 composed of operational amplifiers, an excitation logic block 10, such as a combination of logic units and a comparator, an electromotive voltage sensor 15, anchor current sensor 16, an excitation current sensor 17 and logic sum block 18. For the sake of clarity, the drive mechanism 1, which in this case is a roll mill with molded material 2, is not shown in the drawing. The individual blocks 4-18 and the drive motor 3 including the field winding 3.1 are connected so that the output of the speed sensor 4 is parallel. connected to feedback input / reg ”

látoruHrychlesti, na druhý informační vstup s prvního vyhodnocovacího bloku 11, na druhý informační vstup u definičního bloku 11.1 a na informační vstup ch třetího vyhodnocovacího bloku 14, Jhhož výstup je spojen a úrovňovým vstupem w druhého vyhodnocovacího bloku 13. ^najehož definiční vstup x je zapojen výstup čidla 16 kotevního proudu. Blokovací vstup £ druhého vyhodnocovacího bloku 13 je pak spojen s výstupem nezakresleného zařízení pre vyhodnocování nulové rychlosti. Výstup druhého vyhodnocovacího bloku 13 je připojen na uvolňovací vstup v definičního bloku 11.1, jehož výstup je zapojen na definiční vstup £ prvního vyhodnocovacího bloku 11, jehož derivační vstup je spojen jednak s derivačním vstupem T definičního bloku 11.1 a jednak s derivačním výstupem programátoru 12 zadávané veličiny, iadávací vstup £ programátoru 12 zadávané veličiny je paralelně spojen s ovladačem v nezakresleném ovládacím pultu, s predikčním vstupem n bloku 10 logiky reverzace bizení, a prvním informačním vstupem £ definičního bloku 11.1 a s prvním informačním vstupem r prvního vyhodnocovacího bloku 11, jehož výstup je zapojen na řídicí vstup m bloku 10 logiky reverzace buzení, jehož zapisovací vstup o, je připojen k výstupu druhého napájecího bloku 6, k získání signálu pro potvrzení minimálního budicího proudu. Druhý logický výstup 2 bloku 10 logiky reverzace buzení je pak spojen s logickým vstupem h druhého napájecího bloku_£ a první logický výstup i. a prvním logickým vstupem^ bloku 18 logického součtu, jehož výstup je připojen na logický vstup d prvního napájocíhe bloku 5.· Zpětnovazební vstup b prvního napájecího blokuj je zapojen na výstup čidla 16 kotevního proudu a řídicí vstup a na výstup omezovacího bloku 7, o jehož řídícím vstupem < je spojen výstup reguláteru _8_ rychlosti, k jehož zadávacímu vstupuj je připojen programový vstup i programátoru 12 zadávaná veličiny.to the second information input of the first evaluation block 11, to the second information input of the definition block 11.1 and to the information inputs of the third evaluation block 14, whose output is connected and the level input w of the second evaluation block 13 ^to whose definition input x is connected anchor current sensor 16 output. The blocking input 6 of the second evaluation block 13 is then coupled to the output of a non-drawn zero rate evaluation device. The output of the second evaluation block 13 is connected to the release input in the definition block 11.1, the output of which is connected to the definition input 6 of the first evaluation block 11, whose derivation input is connected both to the derivation input T of the definition block 11.1 and , the input input 6 of the programmer 12 of the input variable is connected in parallel to the controller in the control panel (not shown), the prediction input n of the wake reversal logic block 10, and the first information input 6 of the definition block 11.1 and the first information input r at the control input m of the excitation reversal logic block 10, whose write input o is connected to the output of the second power supply block 6, to obtain a signal to confirm the minimum excitation current. The second logic output 2 of the field reversal logic block 10 is then coupled to the logic input h of the second power block 64 and the first logic output i and the first logic input 18 of the logical sum block 18 whose output is connected to logic input d of the first power block 5. The feedback input b of the first power block is connected to the output of the anchor current sensor 16 and the control input and to the output of the limiting block 7, the control input 8 of which is connected to the output of the speed controller 8.

K nezakresléné rozvodné síti elektrické energie je pak přes čidla 16 kotevního proudu připojen silový vstup o prvního napájeóího blaku jehož výstyp je spojen jednak a katvau poháněčíhe motoru 3 poháněného mechanizmu 1 a jednak přes čidlo 15 elektromotorického napětí se zpětnovazebním vstupem 1 regulátoru 9 elektromotorického napětí, jehož zadávací vstup k je připojen k potenciometru, umístěného ve vaně nezakresleného tenhnologického regulátoru. Výotup regulátoru 9 elektromotorického napětí jo zapojen na Tídicí vstup o druhého napájecího bloku 6,. na jehež zpětnovazební vstup f je připojen výstup čidle 17 budicího .proudu, přes které jo silový vstup £ tohoto druhého napájecího bloku 6 spojen s nezakreelcnou rozvodnou sítí elektrické energie. K silovému vstupu £druhého napájecího bloku J» je pak připojeno budicí vinutí 3.1 poháněcího motoru 3 poháněného mechanizmu lak logickému výstupu £ druhý logický vstup £ bloku 18 logického součtu.The power supply is then connected to the non-drawn power grid via anchoring current sensors 16 with a first power supply, whose discharge is connected both to the cathode of the driven motor 3 driven by the mechanism 1 and the input input k is connected to a potentiometer located in the bath of a non-drawn thermodynamic controller. The outlet of the electromotive voltage regulator 9 is connected to the sorting input of the second power supply block 6. the output of the field current sensor 17 is connected to the feedback input f via which the power input 6 of this second power supply block 6 is connected to an unrelated power grid. The drive winding 3.1 of the drive motor 3 of the driven mechanism is then connected to the power input 6 of the second supply block 11 to the logic output 8 of the second logic input 6 of the logic sum block 18.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující:The function of the device according to the invention is as follows:

Na základě jakékoliv změny zadávané veličiny rychlosti na zadávacím vstupu £ programátoru 12 zadávané veličiny a na prvních informačních vstupech r,t vyhodnocovacího bloku 11 a definičního bloku 11.1, reaguje řízený pohon dle okamžitého pracovního momentu a úrovně rychlosti.On the basis of any change of the input velocity variable at the input input of the programmer 12 of the input variable and at the first information inputs r, t of the evaluation block 11 and the definition block 11.1, the controlled drive reacts according to the instantaneous operating torque and speed level.

Aby ee tato reakce maximálně urychlila, je v prvním vyhodnocovacím bloku 11 dynamická hystereze proměnná. Velikost hyatereze je řízena výstupním signálem definičního bloku 11.1, který vIn order to accelerate this reaction as much as possible, the dynamic hysteresis is variable in the first evaluation block 11. The size of the hyateresis is controlled by the output signal of the definition block 11.1, which in

má konstantní hednotu- nikoliv nulovou- do oksmžiku, kdy uvolňovací vstup b tohoto definičního bloku 11.1 definuje t.zv. stav nulového kotevního proudu řízeného pohonu. V tom okamžiku je spuěten integrátor uvnitř definičního bloku 11.1, jež integruje časovou závislost odchylky rychlosti společně s derivací zadávané veličiny rychlestl, která je přivedena na definiční vstup %tohoto definičního bloku 11.1. T.zv. stav nulového kotevního proudu řízeného pohonu není totožný se skutečným nulovým stavem kotevního proudu, nebei ve druhém vyhodnocovacím bloku 13 ee kompenzuje skutečný kotevní proud v porovnání se ztrátovým proudem řízeného pohonu, který se získává modelováním ztrát ve třetím vyhodnocovacím bloku 14. Výstupní signál z definičního bloku 11.1 ee snižuje ze zmíněné konstantní hadnoty na hodnotu nulovou, případně i zápornou. Tento výstupní signál svým způsobem tedy umožní předpovědět změnu žádosti smyslu budicího proudu a tím i urychlit reakoi řízeného pohonu. Dále pak ovládání řízeného pohonu probíhá obdobně, jako u dosavadního známého uspořádání. V bloku 10_ logiky reverzaoe buzení se odčasovává žádaná změna znaménka budicího proudu. Současně ae zablokuje první napájecí blok 5. Po odčasování bloku 10 logiky reverzaoe buzení ae zadá změne výstupním signálem z jeho druhého logického výstupu ne lsgický vstup h druhého napájecího bloku 6. Jakmile nastává potvrzení minimální hodnoty budicího proudu na zapisovacím vstupu o bloku 10 logiky reverzace buzení, odblokovává so první napájecí blok 5^ čímž jo dokončena reverzaoe smyslu momentu.it has a constant value - not zero - until the moment when the release input b of this definition block 11.1 defines the so-called. zero anchor current of the controlled drive. At that moment, the integrator inside the definition block 11.1 is started, which integrates the time dependence of the speed deviation together with the derivative of the input variable velocity, which is applied to the definition input% of this definition block 11.1. T.zv. the zero anchor current of the controlled drive is not identical to the actual zero anchor current state, since in the second evaluation block 13 ee compensates the actual anchor current compared to the loss current of the controlled drive, which is obtained by modeling the losses in the third evaluation block 14. 11.1 ee decreases from said constant tubing to zero or even negative. Thus, this output signal, in a way, makes it possible to predict a change in the excitation current sense request and thereby to accelerate the reaction of the controlled drive. Furthermore, the control of the controlled drive takes place in a manner similar to the prior art arrangement. In the field reversal logic block 10, the desired change in the field current is timed. Simultaneously, ae disables the first power block 5. After the timing of the wake-up reversal logic block 10, ae enters a change in the output signal from its second logic output to the non-logic input h of the second power block 6. , unlocks the first power block 5, thereby completing the reverse torque sense.

Claims

Apparatus for shortening the reaction time of a controlled drive, comprising a velocity sensor, a setpoint programmer, three evaluation flashes, and a definition block, characterized in that the derivative output CP) of the setpoint programmer (12) is connected in parallel to the block (11) and to the derivative input (Ol) of the definition block (11.1), the output of which is connected and the definition input (p) of the first evaluation block (11), the output of the speed sensor (4) connected in parallel to the second information input (u) the definition block (11.1) and the information input (s) of the third evaluation block (14), each output being connected to the level input (w) of the second evaluation block (131), the output of which is connected to the release input (v) of the definition block (11.1) .