RU1774457C - Многодвигательный электропривод - Google Patents

Abstract

Использование1 может найти применение дл  регулировани  и поддержани  соотношений усилий нат жени  материала в отдельных зонах мпогодвигательныхтзхно- логических линий, Сущность: в данном электроприводе дополнительно введен блок динамической коррекции задани . На выходах указанного блока формируютс  сигналы управлени  по уровню на несколько пор дков выше, чем уровэнь сигналов электропомех . Благодар  этому повышаетс  помехозащищенность электрического привода . Упрощаетс  схема электропривода, т к. аппаратурно уменьшаетс  количество сумматоров, необходимых дл  формировани  сигналов управлени . 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к области автоматизации технологических процессов и может найти применение, например , при регулировании и поддержании соотношений усилий нат жени  материала в отдельных зонах многодвигательных технологических линий при производстве многослойных полимерных материалов.

Известна система непосредственного регулировани  усили  нат жени  обрабатываемого материала в многодвигательных технологических лини х, содержаща  датчики усилий нат жени , подключенные к регул торам ведомых двигателей, регул тор ведущего двигател , замкнутый обратной св зью по скорости и общий задатчик скорости , соединенный со входами регул торов двигателей через элементы сравнени , на входы которых, кроме того, подаютс  обратные св зи по скорости индивидуальных приводов. Система электропривода поддерживает соотношение усилий нат жени  материала только в статических режимах

работы, что  вл етс  недостаточным. Система электропривода поддерживает соотношение усилий нат жени  материала только в статических режимах работы, что   лпетс  недостаточным.

Известны также системы автомагического регулировани  технологически пзаи- мосв занныхэлектроприводов,

содержащие локальные системы управлени  каждым электродвигателем, общий формирователь сигнала задани , задатчик интенсивности, регул торы-ограничители и сумматоры, Задатчик интенсивности состоит из инерционного и интегрирующего звеньев, соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной св зью. Регул торы-ограничители имеют регулируемые зоны нечувствительности. На сумматор между звень ми задатчика ичтсм сивности поступают корректирующие сигналы от каждого электропривода Ограничение выходных напр жений основных регул торов осуществл етс  путем возСП

с

4 vj

Јь

СЛ -NJ

действи  на формирование задани , которое не будет приводить к насыщению основных регул торов. Задающий сигнал поступает на вход всех систем подчиненного регулировани . Из-за пеиндентичности динамических свойств локальных систем управлени  поддерживать соотношение усилий нат жени  материала, обрабатываемого , например, в зонах технологических многодвигательных линий в переходных режимах работы весьма затруднительно, что  вл етс  существенным недостатком приведенных систем управлени .

Кроме того, известен многодвигательный электропривод содержащий п электродвигателей т нущих валков, система управлени  которыми построена по принципу подчиненного регулировани ,  корна  обмотка каждого из электродвигателей подключена к преобразователю, в цепь управлени  которым включены последовательно св занные регул тор скорости и регул тор нат жени , датчики скорости электродвигателей подключенные ко входам регул торов скорости, сумматоры по числу электродвигател , ко входам которых подключены датчики и задатчики нат жени , выход каждого из сумматоров св зан с соответствующим регул тором нат жени , (п-1) дополнительных сумматоров, блок формировани  усред- ненного значени  ошибок и вычислительные блоки по числу электродвигателей , при этом входы блока формировани  усредненного значени  ошибок соединены с выходами сумматоров, а выход

-с входом каждого из вычислительных блоков , другие входы каждого из вычислительных блоков соединены с выходами дополнительных сумматоров, первые и вторые входы каждого из которых соединены с выходами i-ro и (i+1)-ro сумматоров, выходы вычислительных блоков соединены с входами соответствующих регул торов нат жени . Известный многодвигательный электропривод представлен в виде функциональной схемы. Электропривод содержит электродвигатели М1-МЗ т нущих валков В1-ВЗ. Якорные обмотки электродвигателей подключены к преобразовател м А1- АЗ, в цепь управлени  каждого из которых включены последовательно соединенные соответственно регул торы тока РТ1-РТЗ, регул торы скорости РС1-РСЗ и регул торы- нат жени  РН1-РНЗ. Датчики тока ДТ1- ДТЗ и датчики скорости ДС1-ДСЗ подключены ко входам соответствующих регул торов тока и скорости. Сумматоры S1-S3 первым входом подключены соответственно к датчикам нат жени  ДН1-ДНЗ, а

вторым входом - к задэтчикам нат жени 

ЗН1-ЗНЗ. Кроме того, электропривод содержит дополнительные сумматоры S4-S5, блок формировани  усредненного значени  ошибок БФУЗ и вычислительные блоки

ВБ1-ВБЗ, причем входы блока БФУЗ соединены с выходами сумматоров 51-53, а выход - со входом каждого из блоков ВБ1-ВБЗ. Другие входы каждого из вычислительных блоков соединены с выходами

0 дополнительных сумматоров S3, S5. Первые и вторые входы каждого из дополнительных сумматоров S4, S5 соединены с выходами соответственно сумматоров S1-S3. Выходы блоков ВБ1-ВБЗ соединены с входами соот5 ветствующих регул торов нат жени  РН1- РНЗ.

Электропривод выполнен по двухуровневому принципу управлени . На первом уровне поддерживаетс  заданное соотно0 шение усилий нат жени  материала в отдельных зонах технологической линии. Цель управлени  второго уровн  - стабилизаци  заданного значени  выходных величин. Оба уровн  управлени  при работе электропри5 вода функционируют одновременно. Число сумматоров (S1-S3) дл  формировани  ошибок рассогласовани  заданного и фактического усилий нат жени  материла в зэнах технологической линии, число дополнитель0 ных сумматоров (S4-S5) дл  формировани  ошибок заданного соотношени  усилий нат жени  материала между зонами линии и число вычислительных блоков зависит от количества .регулируемых приводов. Поэтому

5 при переходе в многодвигательном электроприводе от меньшего числа управл емых, двигателей к большему наращиваетс  число указанных сумматоров и блоков, что излишне усложн ет электропривод. Требуемые

0 суммарные сигналы управлени  электроприводами , подаваемые с выхода вычислительных блоков (ВБ1-ВБЗ) на входы ПИД - регул торов нат жени  (РН1-РНЗ), формируютс  из ошибок рассогласовани  згдан5 ных усилий нат жени  и ошибок рассогласовани  заданного соотношени  усилий нат жени  материала. Эти сигналы по амплитуде малы и, как результат, многодвигательный электропривод становитс 

0 чувствительным к электропомехам, к сопротивлению переходных контактов между вычислительными блоками и регул торами нат жени , что понижает точность системы регулировани  соотношени  усилий нат 5 жени  материала,

Целью изобретени   вл етс  упрощение схемы и повышение помехоустойчивости электропривода, Это достигаетс  тем, что в многодвигательный электропривод дополнительно введен блок динамической

коррекции задани , имеющий два входа и выходы по числу приводов, причем первый вход этого блока соединен с задатчиком управл ющего сигнала по усилию нат жени , второй вход соединен с выходом формировани  усредненного значени  управл емых величин, а выходы блока динамической коррекции задани  соединены с первыми входами регул торов усили  нат жени . Блок динамической коррекции задани  содержит сдвоенный потенциометр, инвертор с регулируемыми выходами по числу приводов и сумматор, входы которого соединены с движками первого и второго резисторов сдвоенного потенциометра, а выход - со входом инвертора.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что за вл емое устройство отличаетс  дополнительно введенными признаками и их св з ми, изложенными в отличительной части формулы изобретени , что соответствует критерию новизна, а про вл емые свойства отличительными признаками не обнаружены ни в прототипе ни в других известных технических решени х , что позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого устройства критерию существенные отличи .

На фиг.1 изображена функциональна  блок-схема многодвигательного электропривода , например, дл  регулировани  соотношени  усилий нат жени  материала в зонах технологической линии; на фиг.2 приведена функциональна  схема блока формировани  задани . Т нущие пары валов 1, 2, 3 транспортируют обрабатываемый материал 4 с заданной линейной скоростью 7Л. Скорость определ ют подающие валы 5, автономный электропривод которых работает в режиме поддержани  заданной частоты вращени  и на блок-схеме условно не показан . Валы 1,2,3 привод тс  во вращение от электродвигателей 6, 7, 8. Управление этими электродвигател ми производитс  от регулируемых тиристорных преобразователей . Каждый преобразователь содержит силовой блок 9 (10, 11) и систему управлени . Система управлени  силовым блоком преобразовател  построена по принципу подчиненного регулировани  с внутренний контурами регулировани  тока и скорости электродвигател  и внешним контуром регулировани  нат жени  обрабатываемого материала. Контуры регулировани  тока содержат регул торы тока 12, 13, 14, на входы которых подаютс  сигналы обратной св зи по току, снимаемые с датчиков тока 15, 16, 17 и выходные сигналы регул торов скорости 18, 19, 20. Частота вращени  вала каждого электродвигател  измер етс 

датчиками скорости 21, 22, 23, сигналы с которых поступают на вторые входы регул торов 18, 19, 20 соответственно. Внешние контуры регулировани  нат жени  материала содержат регул торы усили  нат жени  24, 25, 26, датчики усили  нат жени  27, 28, 29, соединенные со вторыми входами регул торов 24, 25, 26 соответственно. Первыми входами регул торы усили  нат жени  сое0 динены с регулируемыми входами блока динамической коррекции задани  30, а выходы регул торов 24, 25, 26 соединены с первыми входами регул торов скорости 18, 19, 20. Кроме того, сигналы датчиков 27, 28,

5 29 подаютс  на входы блока формировани  усредненного значени  управл емых величин 31, выход которого подключен на второй вход блока 30. Первый вход блока 30 соединен с задатчиком управл ющих сигналов по

0 усилию нат жени  32. Задатчик 32 представл ет собой регулируемый резистор, на который подаетс  стабилизированное напр жение от источника питани , а с движка этого резистора снимаетс  задающий сиг5 нал и подаетс  на первый вход блока динамической коррекции задани  30. Блок 30 содержит сдвоенный потенциометр с резисторами 33, 34, инвертор 35 с регулируемыми выходами, собранными на резисторах 36

0 по числу приводов и сумматор 37. Еходы сумматора 37 соединены с движками рези- , сторов 33, 34 сдвоенного потенциометра. Выход сумматора подключен на вход инвертора 35. Резисторы 33,34 сдвоенного потен5 циометра соединены таким образом (см.фиг.2), что сигналы, снимаемые с них, завис т от положени  резисторов. При этом, если движки резисторов наход тс  в крайнем левом положении, но на сум0 матор 37 поступаеттолько задающий сигнал по усилию нат жени  материала с резистора 33, так как движок резистора 34 будет соединен с общей точкой схемы. При нахождении движков резисторов в крайнем пра5 вом положении на сумматор 37 подаетс  только сигнал, поступающий с блока формировани  усредненного значени  управл емых величин 31.

Многодвигательный электропривод ра0 ботает следующим образом. Задатчиком 32 устанавливаетс  требуемый сигнал управлени . В результате этого электрический сигнал управлени  поступает на первый вход блока динамической коррекции зада5 ни  30, а именно на резистор 33. С движка последнего сигнал задани  подаетс  на вход сумматора 37. С выхода сумматора через инвертор 35 задающий сигнал раздаетс  на резисторы 36 задани  усилий нат жени  материала в зонах линии. Сигналы задани  с резисторов 36 поступают на входы регулируемых тиристорных преобразователей , которые выдают напр жени  на электродвигатели 6, 7, 8. По мере разгона двигателей датчики скорости 21, 22, 23 вырабатывают электрические сигналы, которые используютс  в качестве отрицательной обратной св зи по скорости, и подаютс  на вторые входы регул торов 18, 19,20. Кроме того, перемещаемый материал 4 воздействует на датчики усилий нат жени  27, 28, 29. Последние вырабатывают электрические сигналы, которые используютс  в качестве отрицательной обратной св зи по усилию нат жени  материала в каждой зоне линии, и подаютс  на вторые входы регул торов 24, 25, 26,

Одновременно электрические сигналы датчиков 27, 28,29 подаютс  на входы блока формировани  усредненного значени  управл емых величин 31. Блок представл ет собой сумматор с равноценными коэффициентами передачи по каждому входному каналу . На выходе сумматора подключен резистор, сдвижка которого снимаетс  сигнал , равный сумме входных сигналов. Движок этого резистора установлен в

положение, позвол ющее снимать с него -

сумматорного выходного сигнала сумматора , где п - число регулируемых электроприводов , Таким образом формируетс  усредненное значение управл емых величин ХСр. С выхода блока 31 сформированный электрический сигнал поступает на второй вход блока динамической коррекции задани  30 на резистор 34. С движка резистора 34 часть сигнала усредненного значени  управл емых величин равна  (1- а) ХСр поступает на вход сумматора 37. Электрические сигналы, поступающие на вход сумматора с движков резисторов 33, 34 имеют одинаковую пол рность. Поэтому на сумматоре 37 производитс  их арифметическое суммирование и подача суммарного сигнала через инвертор 35 на резисторы 36 (индивидуальные задатчики усилий нат жени  материала в зонах технологической линии). Суммарные электрические сигналы задани  поступают на входы регул торов усилий нат жени  24, 25, 26, с выхода которых сигналы ошибок регулировани  через регул торы скорости и тока подаютс  на силовые блоки 9, 10, 11 регулируемых тиристорных преобразователей, В итоге измен ютс  напр жени  на  кор х электродвигателей 6, 7, 8. Происходит отработка требуемой частоты вращени  валов двигателей

Останов приводов осуществл етс  путем уменьшени  до нул  оигнапз управлени . Долевое соотношение сигнала управлени  и сигнала усредненного значени  управл емых величин в суммарном сигнале задани  на выходе сумматора 37 пор дка

1:100. Поэтому изменение частоты вращени  вала одного из электродвигателей вызывает изменение усилий нат жени  материала в зоне линии, Одновременно измен етс  сигнал усредненного значени  управл емых величин, а, следовательно, и суммарный сигнал задани . Если подающие валы 5 не транспортируют материала в технологические зоны линии происходит синхронное изменение частоты вращени 

остальных приводов до полной их остановки. Приведем сравнение математических описаний управл емых сигналов, используемых в прототипе и в предлагаемом многодвигательном электроприводе.

В прототипе сформированные электрические сигналы управлени  Ui, Ua, U3 каждым электроприводом равны:

U (2Yi +Y2)+aYcp, (-Yi + Y2)+aYcp,

(-Yi-2Y2)+aYcp,

(1)

где YCp 3(1 + рз) усредненное

значение ошибок регулировани ;

pi yj-Xl ,р2 тр-Х2,рз : ф-Хз- ошибки регулировани  по каждому каналу управлени ;

YI ,Y2 03-дег - разности

ошибок регулировани  смежных каналов;

Xi, X2, Хз- усили  нат жени  материала в зонах линии;

задаваемое значение усили  нат - жени  материала;

о. 0,1 -мала  положительна  величина. Дл  предлагаемого многодвигательного электропривода, исход  из вышеизложенного , выведем выражени . описывающие значени  сигналов управлени . Если представить выражени  дл  Yep, Yi, Y2, pi , fa , рз в уравнени  (1), то после алгебраических преобразований получим:

ui -1(2X1-Х2-хз)+a(V- Х1+х2+хз )xcp-xi+a(V-xc,,),

(2)

U2 -l(2X2-Xi-X3)+a(VXI +Х2 +ХЗ .v ,„(.,. v N

g) - лср - X2 +a( yj- xcp,,

U3 -1(2X3-Xl-Хз)+« ( (i+X2+X3 ) Xrp-X3+«(V;-xcp), где XCp j (Xi+X2+X3)(2з)

есть усредненное значение усилий нат жени  материала. Выражени  (2) в свою очередь можно записать в виде:

Ui /MXcp)-Xi,

U2 Vb (ХСр)--Х2,(3)

U3 % (Хср)-Хз,

где #ь(ХсР) «VKbaJXcp(За)

есть задающий сигнал, завис щий от усредненного значени  управл емых величин . В установившемс  режиме, когда управл емые величины равны своим задающим воздействи м, усредненное значение управл емых величин равно задаваемому значению усили  нат жени  материала (ХСр V)- Тогда, как следует из выражени  (За),

(Xcp) a)tj) тр, т.е. блок динамической коррекции задани  действует только при рассогласовании управл емых величин, когда ХСр тр.

Из приведенного математического описани  управл ющих сигналов видно, что при одном и том же законе управлени  возможен более экономичный вариант его решени ,

Таким образом, в предлагаемом многодвигательном электроприводе на входе каждого регул тора усили  нат жени  материала алгебраически складываютс  положительный электрический сигнал задани  (с учетом его динамической коррекции) и отрицательный электрический сигнал обратной св зи по усилию нат жени  материала в данной зоне линии. Уровни каждого из этих сигналов на несколько пор дков выше, чем уровень электрического сигнала ошибки регулировани  по усилию нат жени  материала в схеме прототипа. Линии св зи дл  передачи электрических сигналов задани  с выхода блока динамической коррекции (в предлагаемом электроприводе) и дл  передачи электрических сигналов ошибок регулировани  по усилию нат жени  материала (в прототипе) на входы систем управлени  силовыми блоками преобразователей чувствительны к электропомехам. Сигналы электропомех по модулю в этих лини х сравнимы с ошибками регулировани . Поэтому структура предлагаемого электроприводаобладаетповышенной

Claims (2)

1.Многодвигательный элек тропривод, содержащий группу электродвигателей т нущих валов, системы управлени  которыми построены по принципу подчиненного регулировани ,  корна  обмотка каждого из электродвигателей подключена к преэбразователю . в цепь управлени  которым иклю- чены последовательно соединенные по первым входам регул тор тока, регул тор скорости и регул тор усили  нат жени , а также датчики тока, датчики скорости электродвигателей , датчики усили  нат жени  по числу электродвигателей, подключенные к вторым входам регул торов тока, скорости и усили  нат жени  соответственно, блок формировани  усредненного значени  управл емых величин, входы которого соединены с датчиками усили  нат жени , и задатчик управл ющего сигнала по усилию нат жени , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  схемы и повышени  помехоустойчивости , в него дополнительно введен блок динамической коррекции задани , имеющий два входа и выходы по числу электродвигателей, причем первый вход этого блока соединен с задатчиком управл ющего сигнала по усилию нат жени , второй вход соединен с выходом бпок.а, формировани  усредненного значени  управл емых величин, а выходы блока динамической коррекции задани  соединены с

первыми входами регул торов усили  нат жени .

2.Электропривод по п.1, о т л и ч п ю- щ и и с   тем, что блок динамической коррекции задани  содержит сдвоенный потенциометр . инвертор с регулируемыми выходами по числу электродвигателей и сумматор , входы которого соединены с движками первого и второго резисторов сдвоенного потенциометра, а выход-с входом инвертора.

LSWUl i

(2)

Фиг 2