CS241660B1

CS241660B1 - Device for control of tension mechanisms without feedback

Info

Publication number: CS241660B1
Application number: CS843906A
Authority: CS
Inventors: Milan Frydrych; Petr Hercik; Jaroslav Kotora
Original assignee: Milan Frydrych; Petr Hercik; Jaroslav Kotora
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS390684A1

Abstract

Účelem řešení je odstranit prudké dynamické změny skutečné hodnoty tahu v materiálu, způsobené při každém utržení mechanismu. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením jednotlivých bloků zařízení podle vynálezu, které sestává ze tří součtových bloků, řídicího bloku, zpožďovacího bloku, regulátoru rychlosti, Integračního bloku a zesilovacího bloku.The purpose of the solution is to eliminate the sudden dynamic changes in the actual tension value in the material caused by each tearing of the mechanism. The stated purpose is achieved by connecting the individual blocks of the device according to the invention, which consists of three summation blocks, a control block, a delay block, a speed regulator, an integration block and an amplification block.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízení tahových mechanismů bez zpětné vazby, jako např. navíječek kovových pásů, papíru, textilií, apod., kde z různých důvodů nelze měřit skutečnou hodnotu tahového napětí v materiálu.The invention relates to a device for controlling non-feedback tensile mechanisms, such as winders of metal strips, paper, textiles, and the like, where, for various reasons, the true value of the tensile stress in the material cannot be measured.

Dosud známé řešení pro definovaný způsob řízení tahu bez zpětné vazby vychází z pojetí, co možná přesně vyhodnotit dynamickou a statickou složku zadávaného kotevního proudu převážně stejnosměrného motorického pohonu s přihlédnutím na okamžitý stav mechanismu, změřené ztráty při navíjení, resp. odvíjení materiálu a okamžitý průměr svitku. Zařízení je tvořeno součtovým blokem, na jehož vstup se přivádí signál o napěťové úrovni, úměrné požadované hodnotě tahu, upravené pomocí elektronické, či elektromechanické násobičky okamžitou hodnotou nabuzení stejnosměrného stroje na signál zadávaného kotevního proudu. Podobně jsou nelineárně upravovány i signály dynamické změny rychlosti tratě od okamžitého průměru svitku tak, aby výsledný zadávaný dynamický proud respektoval moment setrvačnosti svitku a celkový moment setrvačnosti soustavy navíjecí mechaniky a pohonu. Dále je pak upravován i signál ztrát, modelovaný nelinearitami pomocí operačních zesilovačů vstupními, resp. zpětnovazebními nelineárními zpětnými vazbami v závislosti na okamžité rychlosti mechanismu a geometrii i mechanických vlastnostech navíjeného materiálu.The known solution for the defined method of tension control without feedback is based on the conception of what exactly to evaluate the dynamic and static component of the input anchoring current of a predominantly DC motor drive with respect to the instantaneous state of the mechanism. material unwinding and instantaneous roll diameter. The device consists of a sum block whose input is supplied with a voltage level signal proportional to the required tension value, adjusted by an electronic or electromechanical multiplier by the instantaneous value of energizing the DC machine to the signal of the specified anchor current. Similarly, the dynamic change of track speed from the instantaneous coil diameter is adjusted non-linearly so that the resulting dynamic current respects the moment of inertia of the coil and the total moment of inertia of the winding mechanism and drive system. Furthermore, the loss signal, modeled by nonlinearities using operational amplifiers by input, resp. non-linear feedbacks depending on the instantaneous velocity of the mechanism and geometry and mechanical properties of the material being wound.

Nevýhodou uvedeného řešení je, že kromě nepřesností při vyhodnocení přesné hodnoty kotevního proudu k definování požadovaného tahu nerespektuje nikterak dynamiku pružného spojení mechanismu navíjedla a vedoucího mechanismu, tj. v daném případě válcovací stolice, přes navíjený pás. Ka'ždé utržení mechanismu způsobí prudké dynamické změny skutečné hodnoty tahu v materiálu. Pokud se jedná o materiál v menších pevnostech tahu, jako je například prokládací papír, pak je takováto změna častou příčinou jeho částečné destrukce či úplného přetržení.The disadvantage of this solution is that, apart from the inaccuracies in evaluating the exact value of the anchoring current to define the desired tension, it does not in any way respect the dynamics of the elastic connection of the winding mechanism and the leading mechanism, i.e. in this case a rolling stand, over the coiled belt. Each tearing of the mechanism causes rapid dynamic changes in the actual tensile value of the material. If it is a material with lower tensile strengths, such as interleaving paper, such a change is a frequent cause of its partial destruction or total tearing.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro řízení tahových mechanismů bez zpětné vazby podle vynálezu, které sestává ze tří součtových bloků, řídicího bloku, zpožďovacího bloku regulátoru rychlosti, integračního bloku a zesilovacího' bloku.These drawbacks are overcome by the non-feedback tension control device according to the invention, which consists of three sum blocks, a control block, a speed controller delay block, an integration block and an amplification block.

Podstatou zařízení podle vynálezu je to, že výstup prvního součtového bloku je Spojen s řídicím vstupem zesilovacího bloku, jehož výstup je paralelně připojen na řídicí vstup řídicího bloku a na řídicí vstup integračního bloku. Výstup integračního bloku je pak zapojen na korekční vstup druhého součtového bloku, na jehož výstup je připojen odchylkový vstup regulátoru rychlosti, jehož výstup je spojen jednak s odchylkovým vstupem prvního součtového bloku a jednak s řídicím vstupem zpožďovacího bloku. Výstup zpožďovacího bloku je zapojen na korekční vstup třetího součtového bloku, k jehož přímému vstupu je připojen výstup řídicího bloku.The essence of the device according to the invention is that the output of the first sum block is connected to the control input of the amplification block, whose output is connected in parallel to the control input of the control block and to the control input of the integration block. The output of the integration block is then connected to the correction input of the second sum block, the output of which is connected to the deviation input of the speed controller whose output is connected both to the deviation input of the first sum block and to the control input of the delay block. The delay block output is connected to the correction input of the third sum block to which the control block output is connected directly.

Přínosem zařízení podle vynálezu je to, že svými dynamickými vlastnostmi se přibližuje kvalitám přímé regulace tahu, takže je téměř její plnohodnotnou náhradou, a to při značně levnějších provedení. Dále zajišťuje odregulováním dynamických tahových poruch, vznikajících při regulaci tloušťky, vygenerování odpovídajícího dynamického kotevního proudu, čímž zvyšuje účinnost regulace tloušťky pásu. Dalším přínosem zařízení podle vynálezu je to, že regulací výstupu regulátoru rychlosti na zadanou proudovou úroveň je umožněna regulace tahu ve velkém rozsahu, přičemž korekce zadávaných akceleračních, případně brzdných proudů poháněcího motoru, je zajištěna podle skutečných poměrů na trati.The advantage of the device according to the invention is that its dynamic properties are close to those of direct tension control, so that it is almost a full-blown replacement, with considerably cheaper designs. Furthermore, by regulating the dynamic tensile failures arising from the thickness control, it generates a corresponding dynamic anchorage current, thereby increasing the efficiency of the strip thickness control. Another advantage of the device according to the invention is that by regulating the output of the speed regulator to a specified current level, the thrust is controlled to a large extent, with correction of the input accelerating or braking currents of the driving motor being ensured according to actual conditions on the track.

Zařízení pro řízení tahových mechanismů bez zpětné vazby podle vynálezu, je příkladně schematicky znázorněno blokovým Schématem na připojeném výkresu.The device for controlling non-feedback tensile mechanisms according to the invention is exemplified schematically by a block diagram in the accompanying drawing.

Zařízení podle vynálezu sestává ze tří součtových bloků 1, 2, 3, realizovaných například váhovými odpory operačního zesilovače řídicího bloku 11, což je v daném případě operační zesilovač pro úpravu úrovně signálu, zpožďovacího bloku 13, což je též operační zesilovač, avšak pro dynamické zpoždění a regulátoru 13 rychlosti, tvořeného operačním zesilovačem. Dále zařízení podle vynálezu sestává z integračního bloku 15, realizovaného- operačním zesilovačem v integračním zapojení s externím blokováním výstupu a zesilovacího bloku 16, což je opět operační zesilovač. Dalšími bloky jsou navíjedlo 4, poháněči motor 4.1 navíjedla 4 a čidlo 4.2 úhlové rychlosti navíjedla 4, což je např. tachodynamo, silový blok 5, tvořený tyristorovým měničem, čidlo- 5.1 kotevního proudu, což je např. proudový transformátor, převáděcí váleček 6, měřicí váleček 7 rychlosti pásu a čidlo 7.1 rychlosti pásu, což je opět např. tachodynamo. Nedílnou součástí celého zařízení jsou ještě tři upravovači bloky 3, 9, 10, z nichž prvé dva jsou tvořeny oddělovacím galvanickým členem a operačním zesilovačem a třetí je tvořen operačním zesilovačem se zpětnou vazbou a výběrový blok 14, což je například kontaktní nebo bezkontaktní spínač, včetně odporové váhy, modelový blok 17, realizovaný operačním zesilovačem s nelineární vazbou, programátor 18 rychlosti tratě a programátor 19 zadávaného tahu, tvořeného kombinací operačních zesilovačů a blok 20 logiky, což jsou v daném případě relé a diodové spínače. Jednotlivé bloky 1 až 3, 4.1, 4.3, 5, 7.1 až 20 jsou pak zapojeny tak, že výstup čidla 4.2 úhlové rychlosti navíjedla 4 je spojen s inormačním vstupem z druhého upravovaného bloku 9, jehož výstup je paralelně připojen na zpětnovazební vstup n druhého součtového bloku 2 aThe device according to the invention consists of three summing blocks 1, 2, 3, realized, for example, by the weighting resistors of the opamp of control block 11, in this case an opamp for adjusting the signal level, delay block 13 which is also an opamp but dynamic delay. and a speed controller 13 formed by an operational amplifier. Furthermore, the device according to the invention consists of an integration block 15 implemented by an operational amplifier in an integrated circuit with external output blocking and an amplification block 16, which is again an operational amplifier. The other blocks are the winding machine 4, the driving motor 4.1 of the winding machine 4 and the sensor 4.2 of the angular speed of the winding machine 4, such as the tachodynamo, a power block 5 formed by a thyristor transducer. a belt speed measuring roller 7 and a belt speed sensor 7.1, which is again, for example, a tachodynamo. An integral part of the device are three conditioning blocks 3, 9, 10, the first two of which are a galvanic isolation element and an operational amplifier, and the third of the feedback amplifier and a selection block 14, such as a contact or contactless switch, including resistance scales, model block 17, implemented by an operational amplifier with a non-linear coupling, a track speed programmer 18, and an input thrust programmer 19 formed by a combination of operational amplifiers and a logic block 20, which in this case are relays and diode switches. The individual blocks 1 to 3, 4.1, 4.3, 5, 7.1 to 20 are then connected in such a way that the output of the winding angular velocity sensor 4 is coupled to the information input from the second processing block 9 whose output is connected in parallel to the feedback input n of the second summation. block 2 a

241680 na první informační vstup g modelového bloku 17, jehož druhý informační vstup h ije zapojen na ovládač v nezakresleném oyládacím impulsu, nebo na výstup nezakresleného bloku nadřazeného informačního systému. Výstup modelového bloku 17 je připojen na ztrátový vstup c prvního součtového bloku 1, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem f zesilovacího bloku 1S, jehož výstup je paralelně připojen na řídicí vstup g řídicího bloku 11 a na řídicí vstup j integračního bloku 15. Výstup integračního bloku 15 je pak zapojen na korekční vstup k druhého součtového bloku 2, na jehož výstup je připojen odchylkový vstup o regulátoru 13 rychlosti, jehož výstup je spojen jednak s odchylkovým vstupem b prvního součtového bloku 1 a jednak s řídicím vstupem p zpožďovacího bloku 12. Výstup zpožďovacího bloku 12 je zapojen na korekční vstup u třetího součtového bloku 3, k jehož přímému vstupu s je připojen výstup řídicího bloku 11. Výstup čidla 7.1 rychlosti pásu, mechanicky spojeného s měřicím válečkem 7 rychlosti pásu, na který je pás přiváděn z navíjedla 4 přes převáděcí váleček 6, je spojen s informačním vstupem γ prvního upravovacího bloku 8, na jehož blokovací vstup 5 je zapojen čtvrtý blokova,cí výstup τ bloku 20 logiky a jehož výstup je připojen na zadávací vstup m druhého součtového bloku 2. Na manipulační vstup 1 druhého součtového bloku 2 je pak zapojen výstup výběrového bloku 14, k jehož výběrovému vstupu r je připojen definiční vstup p bloku 20 logiky, s jehož informačními vstupy vi až v_n jsou pak spojeny výstupky z nezakreslených bloků logiky souvisejících technologických zařízení a s řídicími vstupy μι až μ_η vstupy nezakreslených bloků logiky následujících technologických zařízení. Třetí blokovací výstup ψ bloku 20 logiky je připojen na blokovací vstup i integračního bloku 15 a druhý blokovací výstup φ na logický vstup e programátoru 19 zadávaného tahu v pásu, jehož výstup je spojen se zadávacím vstupem a prvního součtového bloku 1 a řídicí vstup d s ovládačem v nezakresleném ovládacím pultu. Prv»ní blokovací výstup ε bloku 20 logiky je pak připojen na logický vstup β programátoru 18 rychlosti tratě, na jehož řídicí vstup a ,je zapojen výstup ovládače v nezakresleiném ovládacím pultu a jehož výstup je spojen se změnovým vstupem τ třetího součtového bloku 3. Výstup třetího součtového bloku 3 je připojen na řídicí vstup v třetího upravovacího bloku 10, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem w silového bloku 5, na jehož zpětnovazební vstup x je zapojen výstup čidla 5.1 kotevního proudu, přes které je silový vstup y silového bloku 5 připojen k nezakreslené napájecí síti, přičemž na výstup silového bloku 5 je zapojen poháněči motor 4.1 navíjedla 4.241680 to the first information input g of the model block 17, the second information input h of which is connected to the actuator in a non-plotted control pulse, or to the output of a non-plotted block of the parent information system. The output of the model block 17 is connected to the loss input c of the first sum block 1, the output of which is coupled to the control input f of the amplification block 1S, whose output is connected in parallel to the control input g of control block 11 and the control input j of the integration block 15. block 15 is then connected to the correction input to the second sum block 2, the output of which is connected to the deviation input of the speed controller 13, the output of which is connected both with the deviation input b of the first sum block 1 and the control input p of the delay block 12. The delay block 12 is connected to the correction input of the third sum block 3, to whose direct input s the output of the control block 11 is connected. The output of the belt speed sensor 7.1 mechanically coupled to the belt speed measuring roller 7 to which the belt is fed the transfer roller 6 is connected to the information input γ of the first processing block 8, to whose blocking input 5 the fourth blocking output τ of the logic block 20 is connected and whose output is connected to the input input m of the second sum block 2. The output block of the selection block is then connected to the manipulation input 1 of the second sum block 2. 14, to whose selection input r is connected the definition input p of the logic block 20, to whose information inputs vi to v _n are connected the projections from the non-plotted logic blocks of related technological equipment and the control inputs μι to μ _η . The third blocking output ψ of the logic block 20 is connected to the blocking input i of the integration block 15, and the second blocking output φ to the logic input e of the input belt programmer 19 whose output is coupled to the input input and the first sum block 1 and control input d with the control panel not shown. The first blocking output ε of logic block 20 is then connected to the logic input β of the track speed programmer 18, to whose control input a, the driver output is connected in a non-drawn control panel and its output is connected to the change input τ of third sum block 3. the third sum block 3 is connected to the control input in the third conditioning block 10, the output of which is coupled to the control input w of the power block 5, to whose feedback input x the anchor current sensor output 5.1 is connected through which the power input y of the power block 5 to the power supply network (not shown), the winding drive motor 4.1 is connected to the output of the power block 5.

Fpnkce zařízení podle vynálezu je následující. Při vlastní tahové funkci, kdy manipulační vstup 1 druhého součtového bloku 2 je bez signálu, provádí regulátor 13 rychlosti ve funkci tzv. pseudoregulátoru rychlosti součet okamžité odchylky zadávané a požadované rychlosti, vyjádřené buď v úhlových, nebo obvodových hodnotách navíjecího, resp. odvíjecího hubnu navíjedla 4 s korekčním signálem na korekčním vstupu k druhého součtového bloku 2, který je současně výstupním signálem integračního bloku 15. Relativně rychlý signál se jednak zpožďuje přes zpožďovací blok 12 a působí jako statická korekce na korekčním vstupu u třetího součtového bloku 3, to znamená, že jde o větev statickou a jednak se současně odečítá na odchylkovém vstupu b prvního součtového bloku 1 od součtu dvou v podstatě stacionárních signálů, a to zadávacího na zadávacím vstupů a a ztrátového na ztrátovém vstupu c tohoto prvního součtového bloku 1. Výsledný signál, po příslušném zesílení v zesilovacím bloku 18 přes řídicí blok 11, slouží pak jako rychlá dynamická korekce na přímém vstupu s třetího součtového bloku 3. Navíc, aby pro předem programové změny rychlosti tratě se vzniklá odchylka trati, tzn. i pružné podélné zakmitání materiálu, snížila na minimum, je ke zmíněným signálům na korekčním vstupu u a přímém vstupu s třetího součtového bloku 3 aditivně přidáván signál, informující o potřebném zrychlení, respektive zpomalení mechanismu. Tento signál je získáván z programované rychlosti tratě a okamžitého průměru svitku na navíjedle 4 programátorem 18 rychlosti tratě. Zařízení podle vynálezu má ještě jednu další pozitivní vlastnost. V případě, že blok 20 logiky vyhodnotí přetržení materiálu či jiný defekt na trati, pak jednoduchým způsobem zablokuje výstupy prvního upravovacího bloku 8 a integračního bloku 15. Regulátor 13 rychlosti pak působí klasicky jako skutečný regulátor rychlosti s nulovým zadáním na odchylkovém vstupu o, což způsobí zasťavení pohonu bez dalších prodlev a přídavných negativních jevů. Pro manipulaci se vybere výběrovým vstupem r ve Výběrovém bloku 14 příslušné zadání rychlosti co do úrovně i smyslu. U modelového bloku 17 se v simulačním modelu vedle okamžité úhlové rychlosti respektuje i tloušťka materiálu a průměr svitku.The function of the device according to the invention is as follows. In the actual tensile function, where the manipulation input 1 of the second sum block 2 is without a signal, the speed controller 13 performs the sum of the instantaneous deviation of the set and desired velocities, expressed in angular or circumferential values of the winding respectively. The rewind spool of the winding coil 4 with the correction signal on the correction input to the second sum block 2, which is also the output signal of the integration block 15. The relatively fast signal delays through the delay block 12 and acts as a static correction means that it is a static branch and, on the other hand, it is subtracted at the deviation input b of the first sum block 1 from the sum of two substantially stationary signals, input on input inputs and a loss on loss input c of this first sum block 1. For example, a corresponding gain in the amplifier block 18 via the control block 11 serves as a rapid dynamic correction on the direct input from the third sum block 3. Even the elastic longitudinal oscillation of the material, reduced to a minimum, a signal informing about the necessary acceleration or deceleration of the mechanism is added to said signals at the correction input u and the direct input from the third sum block 3, respectively. This signal is obtained from the programmed track speed and the instantaneous roll diameter on the reel 4 by the track speed programmer 18. The device according to the invention has yet another positive feature. If the logic block 20 evaluates a material rupture or other defect on the track then it simply blocks the outputs of the first conditioning block 8 and the integration block 15. The speed controller 13 then acts as a true speed controller with zero input at the deviation input o, causing drive stop without further delays and additional negative phenomena. For manipulation, the appropriate input of speed and level is selected by selection input r in Selection block 14. In model block 17, in the simulation model, in addition to the instantaneous angular velocity, the material thickness and coil diameter are also taken into account.

Claims

SUBJECT

A device for controlling non-feedback traction mechanisms, consisting of three sum blocks, a control block, a delay block, a speed controller, an integration block and a boost block, characterized in that the output of the first sum block (1j) is coupled to the control input (fj) (16), the output of which is connected in parallel to the control input (q) of the control block (11j) and to the control input (jj of the integration block (15), the output of which is connected to a correction

OUTPUT (kj of the second sum block (2), to which the output of the deviation input (oj) of the speed controller (13) is connected, the output of which is connected both to the deviation input (b) of the first sum block (1j) block (12), the output of which is connected to the correction input (u) of the third sum block (3), to whose direct input (s) the output of the control block (11) is connected.