CS260815B1 - Zařízení k stabilizaci regulačního systému tahu navíjeného materiálu - Google Patents

Abstract

Účelem zařízení je zvýšit tlumení regulačního systému tahu tak, aby tah byl spolehlivě udržen i v dynamických stavech takového mechanismu. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením zařízení podle vynálezu, které sestává z čidla rychlosti majoritního mechanismu, čidla úhlové rychlosti tahového mechanismu, dvou upravovačích bloků, výběrového bloku, integračního bloku a řídicího bloku.

Description

Vynález se týká zařízení k stabilizaci regulačního systému tahu navíjeného materiálu, např.pasů, drátů, lan a pod.

Až dosud byl regulační systém tahu v navíjeném,resp.odvíjeném materiálu tvořen klasickým regulátorem tahu a tlumícími obvody pružných kmitů v materiálu. Není podstatné, zda se jedná o analogové nebo diskrétní provedení. Při analogovém provedení je k realizaci regulátoru použito operačního zasilovače o proporcionálně integračním přenosu na vstupní odchylku, získanou z rozdílu žádané a skutečné hodnoty tahu. Někdy je možno z určitých důvodů oddělit realizaci každé složky zvláší do samostatného operačního zesilovače, V případě diskrétní realizace je analogový integrátor nahrazen sumátorem. Tlumící obvod výše uvedeného regulačního systému byl až dosud tvořen dynamickým korektorem, v některých případech doplněným přídavnou rychlostní vazbou. Fyzikální princip dynamické korekce spočívá v generování kmitů> které jsou v podstatě shodné s kmity ve vlastní mechanické soustavě pružného napínaného materiálu, vybuzenými regulačními zásahy. Tyto kmity jsou pak zpětně použity k úpravě řídícího signálu- jako antikmity - tak, aby navenek mechanický systém byl maximálně tlumen. V analogovém provedení korektoru je tedy mechanická soustava simulována sériovým spojením dvou operačních zesilovačů v integračníq/zapojení. V podstatě při systémovém přístupu jde o aperiodický člen druhého řádu s přesně definovanými parametry k řízené soustavě. Potřeba zavést doplňující přídavnou rychlostní vazbu vychází z představy, co v podstatě rychlost navíjecího mechanizmu fyzikálně ve vztahu k tahu v napínaném materiálu je. Představíme-li si materiál jako pružinu, tak vzájemná poloha konců vůči nenapnutému stavu definuje tah a změna této polohy, t.j. rychlost, je derivací tahu. Proto tlumení systému, odvozené od rychlosti má značný vliv na celkovou stabilitu. Přídavná rychlostní vazba však k tomu, aby vedle sledovaného cíle, t.j. tlumení systému, nepůsobila trvale jako porucha pro regulátor tahu, musela být doplněna o žádanou hodnotu rychlosti opačného znaménka, t.j. musel být vytvořen regulátor úhlové rychlosti

- 2 260 815 navíjecího mechanizmu. Pro ustálený režim by měl být výstup tohoto regulátoru nulový, pouze při pružných výkyvech pásu jeho odchylka působí jako tlumící, a to bez ohledu, jde-li o navíjení či odvíjení pružného materiálu. Dosavadní koncepce spočívá ve vytvoření t.zv. žádané veličiny úhlové rychlosti. V podstatě jsou jen dvě možná řešení. Buá lze měřit rychlost pásu rychlostním čid lem, umístěným na některém z pomocných válečků na trati, např. na převáděcím či měřícím válečku a z této veličiny úpravou dle okamžitého průměru navíjeného, resp.odvíjeného materiálu vyhodnotit úhlovou rychlost, nebo měřit úhlovou rychlost na majoritním mechanizmu, t.j. majoritním ve smyslu rychlosti trati, a pod. a z něho odvodit potřebnou úhlovou rychlost naví jecího, resp. odví jecího mechanizmu.

Obě řešení mají své specifické nevýhody. V prvém případě jsou v informaci rychlosti materiálu, t.zn. v rychlosti totožné s obvodovou rychlostí pomocného válečku, obsaženy pružné kmity elastického materiálu, event. i mikroprokluzy snímacího válečku vůči materiálu. V druhém případě je chybové vyhodnocení v rychlosti vystupujícího pásu z majoritního mechanizmu,t.zn., že trvalá chyba existuje i v obvodové a žádané úhlové rychlosti. Případ snímání rychlosti materiálu rychlostním čidlem, umístěným na některém z pomocných válečků, má trend při urychlování nebo brzdění mechanizmu namísto tlumicího efektu na celý systém řízení tahu, efekt vybuzování kmitů pružné mechanické soustavy. V druhém případě snímání,pro relativně vysoké zesílení soustavy, způsobuje trvalou nenulovost výstupního signálu z regulátoru rychlosti, a to i pro případ dynamického ustálení. Tato nenulovost může pak svou hodnotou prakticky paralizovat astatismus integračního bloku regulátoru tahu a tedy znehodnotit jeho vlastní efekt vůči nepřimé regulaci tahu.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k stabilizaci regulačního systému tahu navíjeného materiálu podle vynálezu, které sestává z čidla rychlosti_ymajoritního mechanizmu, čidla úhlové rych losti· tahového mechanizmu, dvou upravovačích bloků, výběrového bloku, integračního bloku, vyhodnocovacího bloku a řídícího bloku

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že první hodnotový výstup řídícího bloku je spojen s definičním vstupem druhého upravovacího bloku, druhý hodnotový výstup s prvním informačním vstupem, třetí hodnotový výstup s druhým informačním

- 3 260 815 vstupem a diskrétní výstup s logickým vstupem výběrového bloku· Výstup výběrového bloku je pak zapojen na definiční vstup prvního upravovacího bloku, na jehož informační vwtup je připojen výstup čidla rychlosti majoritního mechanizmu. Výstup upravovacího bloku je spojen s rychlostním vstupem druhého upravovacího bloku, jehož výstup je zapojen na první informační vstup vyhodnocovacího bloku, k jehož druhému informačnímu vstupu je připojen výstup čidla úhlové rychlosti tahového mechanizmu a k třetímu informačnímu vstupu výstup integračního bloku. Výstup vyhodnocovacího bloku je paralelně spojen s odchylkovým vstupem integračního bloku a třetím signálovým vstupem prvého součtového bloku, čtvrtým definičním vstupem druhého součtového bloku a třetím inf&rmačním vstupem třetího součtového bloku regulačního systému tahu.

Přínosem zařízení podle vynálezu je podstatné zvýšení tlumení regulačního systému tahu, což má za následek udržení tahu i v dynamických stavech tahového mechanizmu. Tím se zvyšuje kvalita navíjení, např. vyválcovaného pásu,a tím i jeho geometrie a vnitřní struktura. Takto konstruovaný systém získává regulační robustnost, t.j, zachovává si své. regulační vlastnosti bez ohledu na změnu parametrů regulované soustavy.

Zařízení k stabilizaci regulačního systému tahu navíjeného materiálu podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu.

«

Zařízení podle vynálezu sestává z čidla 1.2 rychlosti majoritního mechanizmu 1 a čidla 2.2 úhlové rychlosti tahového mechanizmu 2, což jsou v daném případě ^J tachodynama. Dále zařízení podle vynálezu sestává z prvního upravovacího blokul3> tvořeného analogovou násobičkou, druhého upravovacího bloku 19, což je analogová dělička, výběrového bloku 14» což je v daném případě bez>kontaktní nebo kontaktní přepínač, integračního bloku 16, tvořeného operačním zesilovačem s kapacitní zpětnou vazbou, vyhodnocovacího bloku 17, což je opět operační zesilovač a řídícho bloku 18, tvořeného např. programovatelným mikropočítačem. Zařízení podle vynálezu pak navazuje na regulační systém tahu, který je tvořen čidlem 4»í tahu, což je např. tensometrická tlaková vložka, třemi součtovými bloky 5,6,7 sestavený/αί z operačních zesilovačů a převáděcím blokem 8, což je např. převodník napětí/proud. Nedílnou součástí regulačního systému tahu je též akční blok 9, což je v daném případě ventilový měnič včetně regulátoru kotevního proudu, čidlo 9.1 kotevního proudu, v daném případě se jedná o proudový

- 4 260 815 transformátor, zesilovací blok 10, tvořený operačním zesilovačem, astatioký blok 11, což je opět operační zesilovač s kapacitní zpětnou vazbou a korekční blok 12, tvořený dvěma integračními zesilovači zapojenými v sérii. Majoritní mechanizmus í, v daném případě válcovací stolice, je ovládán poháněcím motorem í.l a tahový mechanizmus 2,např. navíječka,je ovládán poháněcím motorem 2.1 . Materiál 19 - pás- jez tahového mechanizmu 2 veden přes pomocné válečky jí »4 do majoritního mechanizmu I. Jednotlivé bloky 1.2, 2.2, 4.1 až 18 jsou· pak zapojeny následovně. První hodnotový výstup řídicího bloku 18 je spojen s definičním vstupem £ druhého upravovacího blolu 15, druhý hodnotový výstup W2 s prvním informačním vstupem , třetí hodnotový výstup W3 ⁸ druhým informačním vstupem n2 a diskrétní výstup m s logickým vstupem 1 výběrového bloku 14, jehož výstup je zapojen na definiční vstup k prvního upravovacího bloku 13, na jehož informační vstup £ je připojen výstup čidla 1.2 ry-chlosti poháněcího motoru 1.1 majoritního mechanizmu 1. Výstup upravovacího bloku 13 je spojen s rychlostním vstupem o druhého upravovacího bloku 15, jehož výstup je zapojen na první informační vstup vyhodnocovacího bloku 17, k jehož druhému informačnímu vstupu Γ2 j® připojen výstup čidla 2.2 poháněcího motoru 2.1 tahového mechanismu 2 a k třetímu informačnímu vstupu r^ výstup integračního bloku 16. Výstup vyhodnocovacího bloku 17 je paralelně spojen s odchylkovým vstupem £ integračního bloku 16 a třetím signálovým vstupem 33 prvého součtového.bloku 5, čtvrtým definičním vstupem d4 druhého součtového bloku 6 a třetin informačním vstupem hj třetího součtového bloku 7 regulačního systému tahu, na jehož druhý signální vstup a2 prvního součtového bloku 5, je zapojen výstup převáděcího bloku 8,. jehož informační vstup £ je připojen k výstupu čidla 4.1 tahu, umístěném na druhém pomocném válečku 4· První signálový vstup al prvního součtového bloku £ je spojen s ovládačem v nezakresleném ovládacím pultu. Výstup prvního součtového bloku 5 je pak paralelně zapojen na odchylkový vstup £ astatického bloku 11 a odchylkový vstup b zesilovacího bloku 10, jehož výstup je připojen jednak na první definiční vstup dj druhého součtového bloku 6 a jednak na první informační vstup hi třetího součtového bloku 7, jehož výstup je spojen se zadávacím vstupem i korekčního bloku 12, jehož integrační výstup v je připojen na čtvrtý informační vstup h4 třetího součtového bloku 2· Výstup astatického bloku 11 je pak paralelně, spojen s druhým informačním vstupem h2 třetího součtového bloku 2 a druhým definičním vstupem d2 druhého součtového

260 815

- 5 bloku 6, na jehož třetí definiční vstup d3 je zapojen derivační výstup u korekčního bloku 12· Výstup druhého součtového bloku 6 je připojen na zadávací vstup _e akčního bloku 2» jehož silový vstup £ je přes čidlo 9·! spojen s nezakreslenou napájecí, sítí, přičemž výstup čidla 9,Í kotevního proudu je zapojen na zpětnovazební vstup f akčního bloku 2» k jehož výstupu je připojen poháněči motor 2,½ tahového mechanizmu 2.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující. Signál na informačním vstupu j. prvního upravovacího bloku 13 je úrovňově upraven signálem na definičním vstupu k tak, aby výstup prvního upravovacího bloku 13 odpovídal s co největší přesností rychlosti materiálu 19, vstupujícího nebo vystupujícího z majoritního mechanizmu 1. K tomuto účelu slouží signály na informačních vstupech ηχ, ng výběrového bloku 14, odpovídající přirychlení,resp. zpoždění rychlosti materiálu 19 vůči rychlosti majoritního mechanizmu 1. Zda-li jde o přirychlení nebo zpoždění je definováno diskrétním výstupem m řídicího bloku 18. Zmíněná rychlost materiálu 19, přivedená na rychlostní vstup o druhého upravovacího bloku 15, je zde upravená pomocí signálu na definičním vstupu jo, dle příslušného okamžitého průměru materiálu 12, navinutého na tahovém mechanizmu 2. Výstupní signál z druhého upravovacího bloku 15, který již odpovídá s jistou přesností potřebné úhlové rychlosti tahového mechanizmu 2,je porovnáván se skutečnou úhlovou rychlostí tohoto tahového mechanizmu 2 a současně je upravován výstupním signálem integračního bloku 16, který tak koriguje nenulovou odchylku v ustáleném stavu zmíněných dvou signálů na nulu. Výstupní signál vyhodnocovacího bloku 17 v sobě vedle oddbylky rychlosti zahrnuje ještě navíc její derivaci, t.j. zrychlení. Obě informace jsou použity k výraznému tlumení regulačního systému tahu, a to jejich převedením na první až třetí součtový blok 5,6,2 zmíněného regulačního systému.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   260 815

   Zařízení k stabilizaci regulačního systému* tahu navíjeného materiálu, sestávající z čidla rychlosti majoritního mechanizmu, čidla úhlové rychlosti tahového meehanizmu, dvou upravovačích bloků, výběrového bloku, integračního bloku, vyhodnocovacího bloku a řídícího bloku, vyznačující se tím, že první hodnotový výstup (w?f) řídícího bloku (18) je spojen s definičním vstupem (p) druhého upravovacího bloku (15), druhý hodnotový výstup (w2) š prvním informačním vstupem (n^), třetí hodnotový výstup (wj) s druhým informačním vstupem (n2) a diskrétní výstup (m) slogickým vstupem (1) výběrového’bloku (14), jehož výstup je zapojen na definiční vstup (k) prvního upravovacího bloku (13), na jehož informační vstup (j) je připojen výstup čidla (1.2) rychlosti majoritního mechanizmu (df) a jehož výstup je spojen s rychlostním vstupem (o) druhého upravovacího bloku (15), jehož výstup je zapojen ha první informační vstup (r^j vyhodnocovacího bloku (17), k jehož druhému informačnímu vstupu (r2) je připojen výstup čidla (2.2) úhlové rychlosti tahového mechanizmu (2) a k třetímu informačnímu vstupu (r^) výstup integračního bloku (16), přičemž výstup vyhodnocovacího bloku (17)' je paralelně spojen s odchylkovým vstupem (s) integračního bloku (16) a třetím signálovým vstupem (a>) prvého součtového bloku (5), čtvrtým definičním vstupem (d^) druhého součtového bloku (6) a třetím informačním vstupem (I13) třetího součtového bloku (7) regulačního systému tahu.