RU1817058C - Система управлени электроприводом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматиче- скому управлению в системах электропривода . Цель - повышение быстродействи  и уменьшение динамической ошибки электропривода . В систему введены второй элемент 11 сравнени  и дифференциатор 10, которые вместе с двум  инвертирующими Vll усилител ми 8, 9 и суммирующим усилителем 7 определ ют сигнал, пропорциональный сумме ошибки рассогласовани  и ее производной со своими масштабными коэффициентами и противоположной ей пол рности . Этот сигнал измен ет коэффициент умножител  в цепи обратной св зи по скорости двигател , тем самым осуществл етс  коррекци  системы электропривода. На основе суммы ошибки рассогласовани  и ее производной формируют своевременную форсирующую коррекцию при изменени х нагрузки на двигатель и сигнала задани  Системы электропривода; а перед достижением скоростью двигател  заданного значени  производитс  торможение двигател , что эффективно приводит систему электропривода в новое установившеес  состо ние , 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и может быть использовано в системах электропривода промышленных установок .

Цель изобретени  - повышение быстро- действи  и уменьшение динамической ошибки системы электропривода.

На чертеже приведена функциональна  схема системы электропривода.

Система электропривода содержит первый элемент 1 сравнени , регул тор 2, силовой преобразователь 3, двигатель 4, датчик 5 скорости, умножитель 6, суммирующий усилитель 7, первый 8 и второй 9 инвертирующие усилители, дифференциатор 10 и второй элемент 11 сравнени , на чертеже прин ты следующие обозначени : Оэ - сигнал задани , со- скорость вращени  двигател  4, е- ошибка рассогласовани , Ј- ее производна , Uoc - сигнал обратной св зи, идс - сигнал датчика 5 скорости. К - коэффициент умножител  6. Первый вход первого элемента 1 сравнени  соединен со входом системы, второй вход - с выходом умножител  6, а выход - со входом регул - тора 2, который посредством силового преобразовател  3 регулирует скорость вращени  двигател  4. выход которого соединен со входом датчика 5 скорости. Выходной сигнал датчика 5 скорости поступает на вторые входы умножител  б и второго элемента 11 сравнени , первый вход которого соединен со входом системы. Ошибка рассогласовани  Ј с его выхода через дифференциатор 10 и первый инвертирующий усилитель 8 поступает на первый вход и через второй инвертирующий усилитель 9 на второй вход суммирующего усилител  7, выход которого соединен с первым входом умножител  6.

Система электропривода работает еле- дующим образом.

Первый элемент 1 сравнени  вы вл ет разность сигналом задани  и сигналом обратной св зи, котора   вл етс  входным сигналом регул тора 2. Он управл ет силовым преобразователем 3, выходное напр жение которого определ ет скорость вращени  двигател  4. Скорость вращени  двигател  4 измер етс  датчиком 5 скорости, сигнал которого поступает на второй вход умножи- тел  6, который формирует напр жение обратной св зи.

Функци  суммирующего усилител  7 состоит в выработке напр жени  управлени  дл  умножител  6, соответствующего коэф- фициенту К. Второй элемент 11 сравнени  вы вл ет сигнал ошибки рассогласовани  е U3 -Уде, дифференциатор 10 определ ет производную Ј ошибки рассогласовани .

После инвертировани  и усилени  этих величин соответственно инвертирующими усилител ми 8 и 9 суммирующий усилитель 7 производит их суммирование с масштабными коэффициентами. Приемлемым можно считать вычисление выходного напр жени  суммирующего усилител  7 пропорциональным выражением - Ј + С к), где С - посто нный коэффициент. При малых значени х суммы -(с4С Ј ) благодар  смещению (на схеме не указано) на выходе суммирующего усилител  7 имеетс  сигнал, соответствующий значению и напр жение обратной св зи . Если сумма -(Ј+ С Ј) имеет положительное значение, то значение К возрастает, т.е. . При этом сигнал обратной св зи возрастает, выход регул тора 2 уменьшаетс , соответственно система электропривода испытывает тормоз щее действие и наоборот, при отрицательном значении суммы -(s+ С к), значение К уменьшаетс , т.е. К 1, сигнал обратной св зи также уменьшаетс , а выход регул тора 2 увеличиваетс  и система электропривода получает ускорение.

Разность задающего напр жени  U3 и 1)лс с выхода первого элемента 1 сравнени   вл етс  входным сигналом дл  регул тора 2 системы электропривода. При набросе нагрузочного момента на двигатель 4 его скорость вращени  вначале уменьшаетс , а ошибка рассогласовани  е возрастает при Ј 0. Поэтому сумма -(Ј+ С Ј) имеет отрицательное значение, что вызывает уменьшение значени  коэффициента К умножител  6, вследствие чего уменьшаетс  и сигнал Uoc. Входной сигнал регул тора 2 возрастает и система электропривода получает формирующее корректирующее действие , причем оно начинает действовать практически одновременно с .набросом нагрузочного момента, использу  сигнал производной Ј .котора  еще при малых значени х Ј имеет большое значение. В результате такой своевременной коррекции существенно уменьшаетс  динамическа  ошибка по отклонению скорости двигател  4. В точке максимального отклонени  скорости двигател  4 производна  Ј 0, но сумма - Ј +С- Ј ) сохран ет отрицательное значение благодар  большому значению Ј , поэтому корректирующее действие не мен ет-своего характера и способствует теперь более быстрому возвращению скорости двигател  4 к заданному значению. При этом производна  Ј мен ет свой знак, а ошибка е начинает уменьшатьс . Поэтому перед достижением скорости двигател  4 заданного значени  сумма -( t:+ С F. )

переходит через ноль и становитс  положительной величиной, что вызывает увеличение коэффициента К умножител  6. Сигнал Uoc резко возрастает, становитс  больше сигнала U3 и на входе регул тора 2 сигнал имеет отрицательное значение. В результате выход регул тора 2 уменьшаетс  и система электропривода оказывает тормоз щее действие на двигатель 4, что эффективно приводит систему в установившеес  состо-  ние без перерегулировани .

При набросе задающего сигнала LU и при пуске происходит разгон двигател  4 до повышенной скорости. Наэтомучасткеошиб- ка рассогласовани  к имеет положительное значение и по ходу увеличени  скорости двигател  4 уменьшаетс  до нул . В начале дан- .юго участка сумма -fe+ С е) имеет отрицательное значение ввиду малых отрицательных значений Ј, что уменьшает ко- эффициент К умножител  6, уменьшаетс  и сигнал обратной св зи иос. Входной сигнал регул тора 2 и. соответственно, его выходной сигнал дополнительна возрастают, в результате система электропривода получает дополнительное форсирующее действие. Это способствует ускорению разгона двигател  4. В процессе повышени  скорости вращени  двигател  4 ошибка рассогласовани  е уменьшаетс , а ее производна  Ј имеет отрицательное значение и растет ее модуль. Из-за этого сумма -(к + С Ј ) перед достижением скорости двигател  4 нового заданного значени  мен ет знак и становитс  положительной величиной. Ко- эффициент К умножител  6 возрастает, сигнал Uoc становитс  больше сигнала Us, на входе регул тора 2 по вл етс  сигнал отрицательного значени  и его выход резко уменьшаетс . В результате двигатель 4 испытывает тормоз щее действие. Следует отметить, что чем резче происходит разгон двигател  4, тем больше по модулю значение производной fe и тем раньше сумма -(Ј + С-- ё ) перед достижением скорости двигател  4 нового заданного значени  изменит знак и станет положительной величиной. Следовательно , торможение двигател  4 начинаетс 

своевременно, причем чем больше модуль i: , тем сильнее торможение, что исключает перерегулирование.

Аналогичный характер корректирующих действий от уменьшени  и увеличени  коэффициента К умножител  6 имеет место при сбросе нагрузочного момента на двигатель 4, а также при сбросе сигнала задани  U3.. . :

Таким образом, предлагаема  система управлени  электроприводом путем изменени  величины коэффициента умножител  6 в цепи обратной св зи по скорости вращени  двигател  4 своевременно оказывает корректирующие действи  дл  уменьшени  динамической ошибки при любых колебани х нагрузочного момента на двигатель 4, ускор ет переходной процесс при действии возмущений и изменени х задающего сигнала и перед достижением скорости двигател  4 заданного значени  производит эффективное торможение дл  исключени  перерегулировани  и успокоени  системы электропривода.

Фор мула изобретени 

Система управлени  электроприводом, содержаща  последовательно соединенные элемент сравнени , первый вход которого  вл етс  задающим входом системы, регул тор , силовой преобразователь и двигатель, выход которого через датчик скорости соединен с первым входом умножител , соединенного вторым входом с выходом суммирующего усилител , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго инвертирующих усилителей, о т- л и чающа с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и уменьшени  динамической ошибки, в нее введены второй элемент сравнени  и дифференциатор, причем первый вход второго элемента сравнени  соединен с задающим входом системы, второй вход - с выходом датчика скорости, а выход через дифференциатор - с входом первого инвертирующего усилител  и непосредственно с входом второго инвертирующего усилител , выход умножител  соединен с вторым входом первого элемента сравнени .