RU159707U1

RU159707U1 - Устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода

Info

Publication number: RU159707U1
Application number: RU2015131144/07U
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Добробаба; Артем Юрьевич Луценко
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-02-20

Abstract

Устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода, содержащее первый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с входом второго интегрального блока, третий интегральный блок, выход которого соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, второй генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, третий генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, четвертый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, пятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, шестой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, седьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, отличающееся тем, что в устройств

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в промышленных установках для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Наиболее близким к заявляемому устройству для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода, является устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по минимуму потребляемой электроэнергии диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с постоянным моментом сопротивления с ограничениями максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода. / Луценко А.Ю., Махова В.А., Виноградова И.Н. Разработка устройства, формирующего оптимальную по минимуму потребляемой электроэнергии диаграмму перемещения исполнительного органа электропривода с ограничениями максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода // Научные труды КубГТУ, 2015, №2. Ссылка на интернет ресурс: http://ntk.kubstu.ru/file/332, которое принимается за прототип.

Прототип содержит: первый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, второй генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, третий генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора; четвертый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора; пятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора; шестой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, седьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора.

Прототип формирует сигнал, соответствующий оптимальной по минимуму потребляемой электроэнергии диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с постоянным моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Устройство работает совместно с системой автоматического регулирования положения исполнительного органа электропривода.

Прототип разработан для систем, в которых не учитывается момент сопротивления, зависящий от скорости. Использование прототипа в системах, содержащих момент сопротивления, зависящий от скорости, приведет к несанкционированному движению.

При разработке математической модели силовой части позиционного электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления приняты следующие допущения: реакция якоря не учитывается; момент на валу электродвигателя равен электромагнитному моменту; не учитывается гистерезис в магнитной цепи машины; не учитывается влияние индуктивности якорной цепи электродвигателя. Таким образом, электропривод постоянного тока описывается системой дифференциальных уравнений второго порядка.

Задачей является разработка устройства для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода за счет введения дополнительных блоков, корректирующих влияние момента сопротивления, зависящего от скорости.

Технический результат достигается тем, что устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода содержит первый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с входом второго интегрального блока, третий интегральный блок, выход которого соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, второй генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, третий генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, четвертый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, пятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, шестой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, седьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, дополнительно введены восьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с первым входом пятого блока алгебраического сумматора, выход пятого блока алгебраического сумматора соединен с входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с первым входом первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом шестого блока алгебраического сумматора, девятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, десятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора, одиннадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого блока произведения, двенадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора, тринадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора, выход восьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с первым входом девятого блока алгебраического сумматора, выход девятого блока алгебраического сумматора соединен с входом пятого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с входом пятого интегрального блока, выход пятого интегрального блока соединен со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора, четырнадцатый генератор ступенчатого сигнал, выход которого соединен со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора, пятнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора, шестнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом десятого блока алгебраического сумматора, выход десятого блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом второго блока произведения, семнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора, выход второго интегрального блока соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора, первый выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего интегрального блока, второй выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого пропорционального блока, третий выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора, выход шестого пропорционального блока соединен с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора.

Энергосберегающая диаграмма перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления с ограничениями максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода сформирована следующим образом, // Добробаба Ю.П., Луценко А.Ю. Разработка энергосберегающих диаграмм для малых перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2014. - №10 (104). - IDA [article ID]: 1041410119. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/10/pdf/119.pdf/. В момент времени t=0 ток якорной цепи скачком изменяется от величины

до величины I_доп, при этом первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода скачком увеличивается от нуля до величины максимального значения первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

. На первом этапе в интервале времени 0≤t≤t₁ ток поддерживается постоянным и равен допустимому значению I_доп, первая производная угловой скорости уменьшается от величины

до величины

, угловая скорость исполнительного органа электропривода увеличивается от нуля до

. На втором этапе в интервале времени t₁≤t≤(t₁+t₂) поддерживается постоянное минимальное значение второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

, первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода линейно снижается от величины

до нуля, угловая скорость исполнительного органа электропривода увеличивается от величины ω₁ до величины максимально допустимого значения угловой скорости исполнительного органа электропривода ω_доп, ток якорной цепи меняется от допустимого значения I_доп до величины

. На интервале времени (t₁+t₂)≤t≤(t₁+t₂+t₃) первая производная угловой скорости исполнительного органа равна нулю, угловая скорость исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению угловой скорости исполнительного органа электропривода ω_доп, ток якорной цепи поддерживается постоянным и равен I_я1. В интервале времени (t₁+t₂+t₃)≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄) поддерживается постоянное значение второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

, первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода снижается от нуля до величины

и имеет отрицательное значение, поэтому угловая скорость исполнительного органа электропривода снижается от величины ω_доп до

, ток якорной цепи меняется от величины I_я1 до величины допустимого значения тока якорной цепи со знаком «минус» -I_доп. На интервале времени (t₁+t₂+t₃+t₄)≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) ток поддерживается постоянным и равен допустимому значению со знаком «минус» -I_доп, первая производная угловой скорости увеличивается от величины

до величины

, угловая скорость исполнительного органа электропривода снижается от величины ω₂ до нуля. В момент времени t=(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅)=T_ц первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода скачком меняется от величины

до нуля, угловая скорость исполнительного органа электропривода равная нулю, ток якорной цепи меняется скачком от величины -I_доп до величины

. На всем интервале времени 0≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅)=T_ц угол поворота исполнительного органа электропривода увеличивается. В момент времени t=(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) электропривода достигает конечного значения φ_кон.

Для энергосберегающей диаграммы справедливы соотношения:

где M_со - постоянный по величине момент сопротивления электропривода, Н·м;

С_м - коэффициент пропорциональности между током и электромагнитным моментом электродвигателя, В·с;

φ_нач ^_ начальное значение угла поворота исполнительного органа электропривода, рад;

J - момент инерции электропривода, кг·м²;

K_с - коэффициент пропорциональности между скоростью и моментом сопротивления электропривода,

;

T_ц - длительность цикла перемещения, с;

t₁ - длительность первого этапа, с;

t₂ - длительность второго этапа, с;

t₃ - длительность третьего этапа, с;

t₄ - длительность четвертого этапа, с;

t₅ - длительность пятого этапа, с.

Длительности этапов определяются при решении системы, состоящей из уравнений (2), (3), (4), (5) и (8).

Для рассмотренной энергосберегающей диаграммы перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода необходимо выполнение следующего условия - максимальное значение скорости исполнительного органа электропривода должно быть равно максимально допустимому значению скорости.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода содержит первый генератор ступенчатого сигнала 1, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора 2, выход первого блока алгебраического сумматора 2 соединен с входом первого интегрального блока 3, выход первого интегрального блока 3 соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора 4, выход второго блока алгебраического сумматора 4 соединен с входом второго интегрального блока 5, третий интегральный блок 6, выход которого соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора 7, второй генератор ступенчатого сигнала 8, выход которого соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора 2, третий генератор ступенчатого сигнала 9, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора 4, четвертый генератор ступенчатого сигнала 10, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора 7, пятый генератор ступенчатого сигнала 11, выход которого соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора 2, шестой генератор ступенчатого сигнала 12, выход которого соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора 4, седьмой генератор ступенчатого сигнала 13, выход которого соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора 2, восьмой генератор ступенчатого сигнала 14, выход которого соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора 15, выход четвертого блока алгебраического сумматора 15 соединен с входом первого пропорционального блока 16, выход первого пропорционального блока 16 соединен с первым входом пятого блока алгебраического сумматора 17, выход пятого блока алгебраического сумматора 17 соединен с входом второго пропорционального блока 18, выход второго пропорционального блока 18 соединен с первым входом первого блока произведения 19, выход первого блока произведения 19 соединен с входом четвертого интегрального блока 20, выход четвертого интегрального блока 20 соединен с первым входом шестого блока алгебраического сумматора 21, девятый генератор ступенчатого сигнала 22, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора 15, десятый генератор ступенчатого сигнала 23, выход которого соединен со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора 17, одиннадцатый генератор ступенчатого сигнала 24, выход которого соединен с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора 25, выход седьмого блока алгебраического сумматора 25 соединен со вторым входом первого блока произведения 19, двенадцатый генератор ступенчатого сигнала 26, выход которого соединен со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора 25, тринадцатый генератор ступенчатого сигнала 28, выход которого соединен с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора 29, выход восьмого блока алгебраического сумматора 29 соединен с входом четвертого пропорционального блока 30, выход четвертого пропорционального блока 30 соединен с первым входом девятого блока алгебраического сумматора 31, выход девятого блока алгебраического сумматора 31 соединен с входом пятого пропорционального блока 32, выход пятого пропорционального блока 32 соединен с первым входом второго блока произведения 33, выход второго блока произведения 33 соединен с входом пятого интегрального блока 34, выход пятого интегрального блока 34 соединен со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора 21, четырнадцатый генератор ступенчатого сигнал 35, выход которого соединен со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора 29, пятнадцатый генератор ступенчатого сигнала 36, выход которого соединен со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора 31, шестнадцатый генератор ступенчатого сигнала 37, выход которого соединен с первым входом десятого блока алгебраического сумматора 38, выход десятого блока алгебраического сумматора 38 соединен со вторым входом второго блока произведения 33, семнадцатый генератор ступенчатого сигнала 39, выход которого соединен со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора 38, выход второго интегрального блока 5 соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора 21, первый выход шестого блока алгебраического сумматора 21 соединен с входом третьего интегрального блока 6, второй выход шестого блока алгебраического сумматора 21 соединен с входом шестого пропорционального блока 40, третий выход шестого блока алгебраического сумматора 21 соединен с входом третьего пропорционального блока 27, выход третьего пропорционального блока 27 соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора 17, выход шестого пропорционального блока 40 соединен с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора 31.

Устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода, работает следующим образом. В момент времени t=0 восьмой генератор ступенчатого сигнала 14 подает на первый вход четвертого блока алгебраического сумматора 15 сигнал, соответствующий допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя I_доп, одиннадцатый генератор ступенчатого сигнала 24 подает на первый вход седьмого блока алгебраического сумматора 25 сигнал равный единице. В момент времени t=t₁: первый генератор ступенчатого сигнала 1 подает на первый вход первого блока алгебраического сумматора 2 сигнал, соответствующий минимальному значению второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

; девятый генератор ступенчатого сигнала 22 подает на второй вход четвертого блока алгебраического сумматора 15 сигнал, соответствующий допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя со знаком «минус» -I_доп, двенадцатый генератор ступенчатого сигнала 26 подает на второй вход седьмого блока алгебраического сумматора 25 сигнал равный единице со знаком «минус». В момент времени t=(t₁+t₂) второй генератор ступенчатого сигнала 8 подает на второй вход первого блока алгебраического сумматора 2 сигнал, соответствующий минимальному значению второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода со знаком «минус»

. На интервале времени 0≤t≤t₁ выходной сигнал четвертого блока алгебраического сумматора 15 равен допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя I_доп, выходной сигнал седьмого блока алгебраического сумматора 25 равен 0. Выходной сигнал с четвертого блока алгебраического сумматора 15 поступает на первый пропорциональный блок 16. Первый пропорциональный блок 16 умножает свой входной сигнал на коэффициент C_м; выходной сигнал первого пропорционального блока 16 равен C_мI_доп.Выходной сигнал с первого пропорционального блока 16 поступает на первый вход пятого блока алгебраического сумматора 17. Десятый генератор ступенчатого сигнала 23 подает на второй вход пятого блока алгебраического сумматора 17 сигнал, соответствующий величине постоянного момента сопротивления электропривода со знаком «минус», -M_со. На третий вход пятого блока алгебраического сумматора 17 подается сигнал с третьего пропорционального блока 27 со знаком «минус» -K_сω. На интервале времени 0≤t≤t₁: выходной сигнал пятого блока алгебраического сумматора 17 равен (C_мI_доп-M_со-K_сω); второй пропорциональный блок 18 умножает свой входной сигнал на величину

, поступающий с пятого блока алгебраического сумматора 17; выходной сигнал второго пропорционального блока 18 равен

; выходной сигнал со второго пропорционального блока 18 поступает на первый вход первого блока произведения 19; выходной сигнал с седьмого блока алгебраического сумматора 25 поступает на второй вход первого блока произведения 19 и служит для обнуления сигнала равного

; четвертый интегральный блок 20 интегрирует сигнал, поступающий с первого блока произведения 19; выходной сигнал четвертого интегрального блока 20 соответствует величине угловой скорости исполнительного органа электропривода ω; на первый вход шестого блока алгебраического сумматора 21 поступает сигнал с четвертого интегрального блока 20. В момент времени t=(t₁+t₂+t₃) пятый генератор ступенчатого сигнала 11 подает на третий вход первого блока алгебраического сумматора 2 сигнал, соответствующий минимальному значению второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

. В момент времени t=(t₁+t₂+t₄) седьмой генератор ступенчатого сигнала 13 подает на четвертый вход первого блока алгебраического сумматора 2 сигнал, соответствующий минимальному значению второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода со знаком «минус»

; тринадцатый генератор ступенчатого сигнала 28 подает на первый вход восьмого блока алгебраического сумматора 29 сигнал, соответствующий допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя со знаком «минус» -I_доп; шестнадцатый генератор ступенчатого сигнала 37 подает на первый вход десятого блока алгебраического сумматора 38 сигнал равный единице. В интервале времени t₁≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄) на выходе первого блока алгебраического сумматора 2 формируется сигнал, соответствующий минимальному значению второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

; первый интегральный блок 3 интегрирует сигнал, поступающий с первого блока алгебраического сумматора 2; выходной сигнал с первого интегрального блока 3 соответствует первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода ω⁽¹⁾; выходной сигнал с первого интегрального блока 3 подается на первый вход второго блока алгебраического сумматора 4. В момент времени t=t₁ третий генератор ступенчатого сигнала 9 подает на второй вход второго блока алгебраического сумматора 4 сигнал, соответствующий значению первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

. В момент времени t=(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅)=T_ц шестой генератор ступенчатого сигнала 12 подает на третий вход второго блока алгебраического сумматора 4 сигнал, соответствующий величине первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

; четырнадцатый генератор ступенчатого сигнала 35 подает на второй вход восьмого блока алгебраического сумматора 29 сигнал, соответствующий допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя I_доп; семнадцатый генератор ступенчатого сигнала 39 подает на второй вход десятого блока алгебраического сумматора 38 сигнал равный единице со знаком «минус». На интервале времени (t₁+t₂+t₃+t₄)≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) выходной сигнал восьмого блока алгебраического сумматора 29 равен допустимому значению тока якорной цепи электродвигателя со знаком «минус» -I_доп, выходной сигнал десятого блока алгебраического сумматора 38 равен 0. Выходной сигнал с восьмого блока алгебраического сумматора 29 поступает на четвертый пропорциональный блок 30. Четвертый пропорциональный блок 30 умножает свой входной сигнал на коэффициент C_м; выходной сигнал четвертого пропорционального блока 30 равен -(C_мI_доп). Выходной сигнал с четвертого пропорционального блока 30 поступает на первый вход девятого блока алгебраического сумматора 31. Пятнадцатый генератор ступенчатого сигнала 36 подает на второй вход девятого блока алгебраического сумматора 31 сигнал, соответствующий величине постоянного момента сопротивления электропривода со знаком «минус», -M_со. На третий вход девятого блока алгебраического сумматора 31 подается сигнал с шестого пропорционального блока 40 со знаком «минус» -K_cω. На интервале времени (t₁+t₂+t₃+t₄)≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅): выходной сигнал девятого блока алгебраического сумматора 31 равен -(С_мI_доп-M_со-K_cω); пятый пропорциональный блок 32 умножает свой входной сигнал на величину

, поступающий с девятого блока алгебраического сумматора 31; выходной сигнал пятого пропорционального блока 32 равен

; выходной сигнал с пятого пропорционального блока 32 поступает на первый вход второго блока произведения 33; выходной сигнал с десятого блока алгебраического сумматора 38 поступает на второй вход второго блока произведения 33 и служит для обнуления сигнала равного

; пятый интегральный блок 34 интегрирует сигнал, поступающий со второго блока произведения 33; выходной сигнал пятого интегрального блока 34 соответствует величине угловой скорости исполнительного органа электропривода ω; на второй вход шестого блока алгебраического сумматора 21 поступает сигнал с пятого интегрального блока 34. На интервале времени t₁≤t≤(t₁+t₂) первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода линейно снижается от величины

до нуля. На интервале времени (t₁+t₂)≤(t₁+t₂+t₃) первая производная угловой скорости исполнительного органа равна нулю. На интервале времени (t₁+t₂+t₃)≤(t₁+t₂+t₃+t₄) первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода линейно снижается от нуля до величины минимального значения первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

. На интервале времени (t₁+t₂+t₃+t₄)≤t≤(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода увеличивается от величины минимального значения первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода

до

Второй интегральный блок 5 интегрирует сигнал, поступающий со второго блока алгебраического сумматора 4; выходной сигнал второго интегрального блока 5 соответствует величине угловой скорости исполнительного органа электропривода ω; на третий вход шестого блока алгебраического сумматора 21 подается сигнал со второго интегрального блока 5. На интервале времени 0≤t≤T_ц=(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) на выходе шестого блока алгебраического сумматора 21 формируется сигнал, соответствующий угловой скорости исполнительного органа электропривода ω; на вход третьего пропорционального блока 27 подается сигнал с третьего выхода шестого блока алгебраического сумматора 21, третий пропорциональный блок 27 умножает входной сигнал, поступающий с третьего выхода шестого блока алгебраического сумматора 21, на коэффициент K_с; выходной сигнал третьего пропорционального блока 27 равен K_сω; на вход шестого пропорционального блока 40 подается сигнал со второго выхода шестого блока алгебраического сумматора 21, шестой пропорциональный блок 40 умножает входной сигнал, поступающий со второго выхода шестого блока алгебраического сумматора 21, на коэффициент K_с; выходной сигнал шестого пропорционального блока 40 равен K_сω; третий интегральный блок 6 интегрирует сигнал, поступающий с первого выхода шестого блока алгебраического сумматора 21; выходной сигнал с третьего интегрального блока 6 подается на первый вход третьего блока алгебраического сумматора 7. В момент времени t=0 четвертый генератор ступенчатого сигнала 10 подает на второй вход третьего блока алгебраического сумматора 7 сигнал, соответствующий начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода φ_нач; на выходе третьего блока алгебраического сумматора 7 формируется сигнал, соответствующий углу поворота исполнительного органа электропривода φ. В момент времени t=Т_ц=(t₁+t₂+t₃+t₄+t₅) угол поворота исполнительного органа электропривода достигает конечного значения φ_кон.

Предлагаемое устройство качественно обеспечивает формирование сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Точность формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода не зависит от задания на перемещение.

Разработано, реализовано и экспериментально исследовано устройство на базе программируемого контроллера, для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода.

Claims

Устройство для формирования сигнала, соответствующего энергосберегающей диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода постоянного тока с зависящим от скорости моментом сопротивления при ограничениях максимального и минимального значений тока якорной цепи электродвигателя и скорости электропривода, содержащее первый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с входом второго интегрального блока, третий интегральный блок, выход которого соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, второй генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, третий генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, четвертый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, пятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, шестой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, седьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, отличающееся тем, что в устройство введены восьмой генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с первым входом пятого блока алгебраического сумматора, выход пятого блока алгебраического сумматора соединен с входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с первым входом первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом шестого блока алгебраического сумматора, девятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, десятый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора, одиннадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого блока произведения, двенадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора, тринадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора, выход восьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с первым входом девятого блока алгебраического сумматора, выход девятого блока алгебраического сумматора соединен с входом пятого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с входом пятого интегрального блока, выход пятого интегрального блока соединен со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора, четырнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора, пятнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора, шестнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен с первым входом десятого блока алгебраического сумматора, выход десятого блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом второго блока произведения, семнадцатый генератор ступенчатого сигнала, выход которого соединен со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора, выход второго интегрального блока соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора, первый выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего интегрального блока, второй выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого пропорционального блока, третий выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора, выход шестого пропорционального блока соединен с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора.