RU2066757C1 - Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same - Google Patents
Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2066757C1 RU2066757C1 RU93025794A RU93025794A RU2066757C1 RU 2066757 C1 RU2066757 C1 RU 2066757C1 RU 93025794 A RU93025794 A RU 93025794A RU 93025794 A RU93025794 A RU 93025794A RU 2066757 C1 RU2066757 C1 RU 2066757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- output
- input
- link
- aperiodic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к системе автоматического управления процессом выемки угля комбайнами и предназначено, в частности, для автоматического регулирования скорости подачи угольного комбайна. The alleged invention relates to a system for automatically controlling the process of coal mining by combines and is intended, in particular, for automatically controlling the feed rate of a coal combine.
Известны способы регулирования нагрузки двигателя резания угольного комбайна. Known methods of regulating the load of the cutting engine of a coal combine.
Известен способ автоматического регулирования нагрузки с помощью регулятора ИПИР-3М (см. книгу Б.М. Стариков, В.Л. Азарх, З.М. Рабинович "Асинхронный электропривод очистных комбайнов". М. Недра, 1981, стр. 187, рис. Х.5). В основу способа заложен принцип поддержания постоянства мощности привода резания угольного комбайна, используя линейную зависимость мощности на валу двигателя от скорости подачи. При этом измеряется не мощность, а мгновенное значение потребляемого двигателем тока. В условиях шахтных сетей и резкопеременной нагрузки между потребляемой мощностью и потребляемым током нет линейной зависимости, вследствие чего регулирование сопровождается появлением автоколебаний в скорости подачи комбайна. There is a method of automatic load control using the IPIR-3M controller (see the book by B.M. Starikov, V.L. Azarh, Z.M. Rabinovich "Asynchronous electric drive of shearers". M. Nedra, 1981, p. 187, fig. X.5). The method is based on the principle of maintaining the constant power of the cutting drive of a coal processor, using the linear dependence of the power on the motor shaft on the feed speed. In this case, it is not power that is measured, but the instantaneous value of the current consumed by the motor. Under the conditions of mine networks and an abruptly variable load, there is no linear relationship between the power consumption and the current consumed, as a result of which regulation is accompanied by the appearance of self-oscillations in the feed rate of the combine.
Известен способ управления горной машиной (а.с. N 1105640, кл. E 21C 35/24), обеспечивающий регулируемые нагрузки путем изменения скорости подачи, включающий задание уставки тока, соответствующей номинальной нагрузке, и уставки отсечки, соответствующей току холостого хода электродвигателя, непрерывное измерение мгновенного тока электродвигателя в заданном диапазоне частот, его сравнение с уставкой тока и уставкой отсечки. В указанном способе регулирования не учитывается изменчивость сопротивляемости резанию разрушаемого угля и, кроме того, необходимо определение производной тока. A known method of controlling a mining machine (AS N 1105640, class E 21C 35/24), providing adjustable loads by changing the feed rate, including setting the current setting corresponding to the rated load, and the cut-off setting corresponding to the idling current of the electric motor, continuous measurement of the instantaneous current of the electric motor in a given frequency range, its comparison with the current setpoint and cutoff setpoint. In this control method, the variability of the resistance to cutting of the destructible coal is not taken into account, and in addition, the derivative of the current must be determined.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления посредством серийно выпускаемого в настоящее время регулятора нагрузки типа "Уран", разработанного в институте "Донавтоматгормаш" (см. книгу Б.М. Стариков, В. Л. Азарх, З.М. Рабинович "Асинхронный электропривод очистных комбайнов". М. Недра, 1981, стр. 195, рис. Х.9), включающий задание уставок номинального тока и тока отсечки, непрерывное измерение мгновенного тока электродвигателя привода резания горного комбайна. Ввиду широкого спектра частот изменения потребляемого тока и низким быстродействием исполнительного устройства регулирования скорости подачи возникают автоколебания скорости подачи угольного комбайна. Closest to the proposed method is a control method through a currently commercially available load regulator of the Uranus type developed at the Donavtomatgormash Institute (see the book B. Asarikov, V. L. Azarh, Z. M. Rabinovich, Asynchronous electric drive of shearers ". M. Nedra, 1981, p. 195, Fig. X.9), which includes setting the nominal current and cut-off current, continuous measurement of the instantaneous current of the cutting motor of a mining combine cutting drive. Due to the wide range of frequencies of changes in the current consumption and the low speed of the actuating device for controlling the feed rate, self-oscillations of the feed rate of the coal processor occur.
Устройство по а.с. N 1105640 включает блок задания уставки тока, соответствующей номинальной нагрузке, и уставки отсечки, соответствующей току холостого хода электродвигателя, блок измерения тока электродвигателя в заданном диапазоне частот, блок сравнения с уставкой тока и уставкой отсечки. Device by A.S. N 1105640 includes a unit for setting the current setpoint corresponding to the rated load, and a cut-off setpoint corresponding to the no-load current of the electric motor, a unit for measuring the motor current in a given frequency range, a unit for comparing with the current setpoint and the cut-off setpoint.
В данном устройстве не учитывается функциональная зависимость между током двигателя и скоростью подачи. This device does not take into account the functional relationship between the motor current and the feed rate.
Наиболее близким к заявленному является устройство "Уран" (Б.Я. Стариков, В.Л. Азарх, З.М. Рабинович "Асинхронный электропривод очистных комбайнов". М. Недра, 1981, стр. 195, рис. Х.9), содержащее датчики тока и скорости подачи, элементы сравнения фактических и заданных значений тока и скорости подачи. Данное устройство ввиду низкого быстродействия и большой частоты изменения потребляемого двигателем резания тока вызывает автоколебания скорости подачи комбайна и, как следствие, отключение его отсечкой. Closest to the claimed is the Uranus device (B.Ya. Starikov, VL Azarh, ZM Rabinovich "Asynchronous electric drive of shearers". M. Nedra, 1981, p. 195, Fig. X.9) containing current and feed rate sensors, elements for comparing actual and target current and feed rates. This device, due to the low speed and high frequency of changes in the current consumption of the cutting motor, causes the oscillation of the feed rate of the combine and, as a result, shutting it off by cutoff.
Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности системы автоматического управления скоростью подачи и электродвигателя резания угольного комбайна. The aim of the proposed invention is to increase the reliability of the automatic control system for the feed rate and the cutting motor of a coal combine.
Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического управления скоростью подачи угольных комбайнов, включающем задание уставки тока, соответствующей номинальной нагрузке, уставки отсечки, соответствующей максимально допустимому току двигателя, непрерывное измерение мгновенного тока двигателя электропривода резания горного комбайна, определяют
среднее значение потребляемого тока по формуле
среднеквадратичное отклонение потребляемого тока по формуле
вероятное значение максимального тока двигателя по формуле
Imax= Icp+βσI
где i(t) текущее мгновенное значение потребляемого тока;
Iср средний ток;
σI среднеквадратичное отклонение тока;
Imax вероятный максимальный ток;
β задаваемое относительное уклонение;
T1, T2 постоянные времени апериодических звеньев, величина которых должна быть в 10-20 раз больше постоянной времени затухания корреляционной функции графика тока,
и сравнивают Iср c заданным значением тока двигателя, регулируя скорость подачи, в функции разности тока уставки и Iср Imax сравнивают с заданным значением тока отсечки, устанавливаемым автоматически в функции уровня напряжения на зажимах двигателя, и заданной вероятностью b отсутствия опрокидывания двигателя, снижая скорость подачи при вероятном максимальном токе, превышающем зону нечувствительности нелинейного элемента. Таким образом, в схеме имеются элементы, прогнозирующие вероятность превышения нагрузки двигателя резания выше допустимой и опережающие снижение скорости подачи комбайна при повышении вероятности опрокидывания его двигателя резания.This goal is achieved in that in a method for automatically controlling the feed rate of coal combines, including setting the current setting corresponding to the rated load, the cut-off setting corresponding to the maximum allowable current of the engine, continuous measurement of the instantaneous current of the motor of an electric motor cutting a mountain combine, determine
average current consumption according to the formula
standard deviation of the consumed current according to the formula
the probable value of the maximum motor current according to the formula
I max = I cp + βσ I
where i (t) is the current instantaneous value of the consumed current;
I cf average current;
σ I rms current deviation;
I max probable maximum current;
β preset relative deviation;
T 1 , T 2 time constants of aperiodic links, the value of which should be 10-20 times greater than the decay time constant of the correlation function of the current graph,
and compare I cf with the set value of the motor current, adjusting the feed rate, as a function of the difference of the set current and I cf I max compare with the set value of the cut-off current set automatically as a function of the voltage level at the motor terminals and the set probability b of the absence of motor overturn, feed rate at the probable maximum current exceeding the deadband of the nonlinear element. Thus, the diagram contains elements that predict the probability of exceeding the load of the cutting motor above the permissible one and outstripping the decrease in the feed rate of the combine with an increase in the likelihood of the overturning of its cutting engine.
Поставленная цель достигается также тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик тока и фильтр низких частот, два элемента сравнения, введены датчик напряжения, элементы, включающие среднее значение потребляемого тока и его среднеквадратичное отклонение, введены два канала регулирования, причем первый канал содержит датчик тока, выход которого соединен с входом апериодического звена, выход которого соединен с входом сумматора, а второй вход сумматора соединен с выходом датчика тока, выход сумматора соединен с первым и вторым входами квадратора, выход которого соединен с входом апериодического звена, выход которого соединен с входом вычислителя квадратного корня, выход которого соединен с входом пропорционального звена, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, а выход сумматора соединен с первым входом пропорционального звена с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом датчика напряжения, а выход соединен с входом сумматора второго канала регулирования, второй вход которого соединен с элементом задания тока двигателя, а выход сумматора соединен с вторым входом сумматора первого канала регулирования, выход которого соединен с входом схемы управления гидронасосом механизма подачи комбайна. This goal is also achieved by the fact that in the device containing a series-connected current sensor and a low-pass filter, two comparison elements, a voltage sensor is introduced, elements including the average value of the consumed current and its standard deviation are introduced two control channels, the first channel containing a sensor current, the output of which is connected to the input of the aperiodic link, the output of which is connected to the input of the adder, and the second input of the adder is connected to the output of the current sensor, the output of the adder is connected to the first and second inputs of the quadrator, the output of which is connected to the input of the aperiodic link, the output of which is connected to the input of the square root calculator, the output of which is connected to the input of the proportional link, the output of which is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the aperiodic link, and the output the adder is connected to the first input of the proportional link with a dead zone, the second input of which is connected to the output of the voltage sensor, and the output is connected to the input of the adder of the second channel Hovhan, a second input coupled to a motor current reference element, and the output of the adder is connected to the second input of the adder of the first channel regulation, whose output is connected to the input of the hydraulic pump control circuit harvester feeder.
Заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", так как хотя в науке и технике известны примененные элементы, осуществляющие математические операции, но благодаря предложенному способу их использования определяются параметры системы, не совпадающие со свойствами известных технических решений. The claimed technical solution meets the criterion of "significant differences", since although the applied elements carrying out mathematical operations are known in science and technology, but thanks to the proposed method of their use, system parameters are determined that do not coincide with the properties of the known technical solutions.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и рисунками, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, а на фиг. 2 представлена схема реализации устройства на серийных микросхемах. The essence of the alleged invention is illustrated by the following description and drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the device, and in FIG. 2 shows a diagram of the implementation of the device on serial microcircuits.
Предполагаемое устройство, фиг. 1, содержит по первому каналу последовательно соединенные датчик тока 1 и апериодическое звено 2 для осреднения значения потребляемого тока; по второму каналу последовательно соединенные датчик тока 1, сумматор 3, центрирующий отклонение мгновенного значения тока относительно его среднего значения, квадратор 4, апериодическое звено 5, блок извлечения квадратного корня 6, пропорциональное звено 7. Выходы первого и второго каналов соединены с соответствующими входами сумматора 8, выход которого соединен с первым входом пропорционального звена 9 с зоной нечувствительности, пропорциональной максимально допустимому току двигателя, второй вход этого звена соединен с выходом датчика напряжения 10, сигнал которого пропорционален напряжению на зажимах двигателя, определяющего величину зоны нечувствительности и тем самым величину максимального тока двигателя, определяющего максимально допустимый момент двигателя из условия предотвращения его опрокидывания. Выход звена 9 соединен с вторым входом элемента сравнения 11, на первый вход которого подан сигнал заданного тока двигателя резания. Выход звена 11 соединен с вторым входом элемента сравнения 12, корректирующего скорость механизма подачи комбайна 13 и тем самым среднее значение потребляемого тока двигателя резания 14. The proposed device, FIG. 1, contains on the first channel a series-connected current sensor 1 and an
На фиг. 1 обозначены элементы функциональной схемы угольного комбайна. Эти элементы являются неизменяемыми как в прототипе, так и в предлагаемом изобретении. In FIG. 1 indicates the elements of the functional diagram of the coal processor. These elements are immutable both in the prototype and in the present invention.
K1, K2 коэффициенты пропорциональности между соответственно Vп(p) скоростью подачи и моментом сопротивления Mс(p). Звено, обозначенное 1/Jр, совместно с Mс(p) и M(p) представляет собой уравнение движения ротора двигателя в операторной форме записи. Все обозначены со знаком (p) представляют собой параметры работы электродвигателя угольного комбайна: ток, момент, частоту вращения в операторной форме записи, что общепринято в электроприводе при обозначении входных и выходных параметров элементов функциональных схем.K 1 , K 2 are the proportionality coefficients between, respectively, V p (p) feed rate and the moment of resistance M s (p). The link indicated by 1 / J p , together with M c (p) and M (p) is the equation of motion of the rotor of the engine in the operator form of writing. All marked with a sign (p) represent the operation parameters of the coal processor electric motor: current, torque, rotational speed in the operator recording form, which is generally accepted in the electric drive when designating input and output parameters of functional circuit elements.
Сущность предлагаемого способа поясняется нижеследующим описанием и рис. 1. The essence of the proposed method is illustrated by the following description and Fig. 1.
Измеряемый датчиком тока (I), потребляемый двигателем ток I(p) осредняется на апериодическом звене (2) с постоянной времени, в 10.20 раз большей времени затухания коррекционной функции потребляемого двигателем резания комбайна тока. На сумматоре (3) осуществляется математическая операция DI = I(t)-Icp центрирования мгновенного значения действующего потребляемого тока относительно него среднего значения. На квадраторе (4) центрированное значение тока возводится в квадрат и на апериодическом звене (5) осредняется. Выходом этого звена является дисперсия потребляемого тока (DI). Извлекая квадратный корень (6) из дисперсии потребляемого тока, получают на выходе звена (6) среднеквадратичное отклонение потребляемого тока (σI). Умножая на пропорциональном звене (7) среднеквадратичное отклонение (σI) на относительное уклонение β 2,5.3, задаемся тем самым вероятным абсолютным отклонением максимального тока от его среднего значения. Задаваясь величиной относительного уклонения b 2,5.3, прогнозируем то, что максимальное значение потребляемого тока с вероятностью соответственно 0,98.0,995 не превысит
Imax≅Icp+βσI.
Значение Imax определяется на сумматоре (8) и, если это значение превысит зону нечувствительности элемента (9), которая равна уставке максимально допустимого тока двигателя (уставке), то с выхода элемента (9) сигнал, пропорциональный разности Imax-Iуст= ΔI6 снизит заданный ток двигателя Iзад. Одновременно на сумматоре (12) сравнивается заданный ток двигателя с его средним значением, снимаемым со звена (2), и при Iср > Iзад пропорционально снижается скорость подачи комбайна до равенства Iср Iзад. Так как перегрузочная способность двигателя по току пропорциональна напряжению на его зажимах, то зона нечувствительности звена 9 (уставка максимального тока отсечки) устанавливается автоматически пропорционально напряжению на зажимах двигателя с помощью датчика напряжения (ДН) звено 10.Measured by the current sensor (I), the current I (p) consumed by the motor is averaged over the aperiodic link (2) with a time constant 10.20 times longer than the correction function decay time of the current harvester consumed by the cutting motor. On the adder (3), the mathematical operation DI = I (t) -I cp of centering the instantaneous value of the actual current consumption relative to it is the average value. On the quadrator (4), the centered value of the current is squared and averaged on the aperiodic link (5). The output of this link is the dispersion of the current consumption (D I ). Removing the square root (6) from the dispersion of the consumed current, the root-mean-square deviation of the consumed current (σ I ) is obtained at the output of the link (6). Multiplying the proportional link (7) by the standard deviation (σ I ) by the relative deviation β 2.5.3, we set the probable absolute deviation of the maximum current from its average value. Given the relative deviation b 2.5.3, we predict that the maximum current consumption with a probability of 0.98.0.995, respectively, will not exceed
I max ≅I cp + βσ I.
The value of I max is determined on the adder (8) and, if this value exceeds the deadband of element (9), which is equal to the maximum permissible motor current setting (setting), then from the output of element (9) a signal proportional to the difference I max -I set = ΔI6 will reduce the set motor current I ass . At the same time, on the adder (12), the set motor current is compared with its average value taken from link (2), and when I cf > I ass, the feedrate of the combine is proportionally reduced to the equality I cf I ass . Since the overload capacity of the motor in current is proportional to the voltage at its terminals, the deadband of link 9 (maximum cut-off current setting) is automatically set proportionally to the voltage at the motor terminals using a voltage sensor (DN) link 10.
Использование предполагаемого способа и устройства позволит повысить надежность электропривода резания комбайна, исключить возникновение автоколебаний скорости подачи, связанных с несоответствием способов регулирования, реализованных с помощью регулятора нагрузки "Уран" и характеристиками системы комбайн разрушаемый материал. Using the proposed method and device will improve the reliability of the electric drive cutting the harvester, eliminate the occurrence of self-oscillations in the feed rate associated with the mismatch of the control methods implemented using the Uran load regulator and the characteristics of the combine system destructible material.
Claims (2)
Iс р i(t) • (1 e- t / T 1;
Imax=Iср+β•σI,
где β задаваемое относительное уклонение;
T1 T2 постоянные времени апериодических звеньев, величина которых должна быть в 10 20 раз больше времени затухания корреляционной функции графика тока,
и сравнивают величину Iс р с заданной уставкой тока двигателя и регулируют автоматически скорость подачи в функции их разности, а величину Im a x сравнивают с уставкой отсечки, устанавливаемой автоматически в функции величины напряжения на зажимах двигателя и снижают заданную уставку тока при Im a x, превышающую уставку отсечки.1. A method for automatically controlling the feed rate of coal combines, including setting a current setting corresponding to the rated engine load, a cut-off setting corresponding to the maximum allowable engine current, continuous measurement of the current value of the consumed current i (t) of the mining machine cutting electric drive, characterized in that it is determined values of the average value of the consumed current I c p , the standard deviation of the consumed current σ I and the probable value of the maximum motor current I m a x by formulas
I with p i (t) • (1 e - t / T 1 ;
I max = I cf + β • σ I ,
where β is the specified relative deviation;
T 1 T 2 time constants of aperiodic links, the value of which should be 10 20 times the decay time of the correlation function of the current graph,
and compare the value of I with p with a given setpoint of the motor current and automatically adjust the feed rate as a function of their difference, and the value of I m a x is compared with the cutoff set automatically as a function of the magnitude of the voltage at the motor terminals and reduce the set current setpoint at I m a x exceeding the cutoff setting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025794A RU2066757C1 (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025794A RU2066757C1 (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93025794A RU93025794A (en) | 1996-05-10 |
RU2066757C1 true RU2066757C1 (en) | 1996-09-20 |
Family
ID=20141267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93025794A RU2066757C1 (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2066757C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169576U1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-03-23 | Дмитрий Маркович Шпрехер | ELECTRIC DRIVE CONTROL DEVICE |
RU2718452C2 (en) * | 2011-09-30 | 2020-04-06 | Джой Глоубал Андеграунд Майнинг ЭлЭлСи | Slowly rotating drum of mining machine |
-
1993
- 1993-04-28 RU RU93025794A patent/RU2066757C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Б.М.Стариков, В.Л.Азарх, З.М.Рабинович, Асинхронный электропривод очистных комбайнов, М., Недра, 1981, с.187, рис.X.5. 2. Авторское свидетельство СССР N 1105640, кл. E 21C 35/24, 1984. 3. Б.М.Стариков, В.Л.Азарх, З.М.Рабинович, Асинхронный электропривод очистных комбайнов, М., Недра, 1981, с.195, рис.X.9. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718452C2 (en) * | 2011-09-30 | 2020-04-06 | Джой Глоубал Андеграунд Майнинг ЭлЭлСи | Slowly rotating drum of mining machine |
RU169576U1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-03-23 | Дмитрий Маркович Шпрехер | ELECTRIC DRIVE CONTROL DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI89533B (en) | Wind turbine with adjustable barrel | |
KR870001550B1 (en) | Adaptive gain compressor surge control system | |
US8242753B2 (en) | Current limitation for a double-fed asynchronous machine | |
US5068591A (en) | Speed control for electrical generating system | |
RU2066757C1 (en) | Method for automatic speed control over feed of coal miners and device for implementing the same | |
KR101034542B1 (en) | Controller for compensation reactive power apparatus | |
RU2057931C1 (en) | Method of automatic control over feeding rate of coal cutter-loader and device for its realization | |
CN105313360B (en) | A kind of squeezing machine and its control method at a slow speed | |
JP3801946B2 (en) | Voltage flicker compensation method and apparatus | |
RU2170820C2 (en) | Method of automatic regulation of load of coal shearer cutting drive | |
CN110880783B (en) | Control method and system for photovoltaic power station group string type inverter | |
SU598205A1 (en) | Arrangement for automatic control of synchronous electric motor excitation | |
JPH01129800A (en) | Excitation controller for synchronous machine | |
JP2509587B2 (en) | Helper motor system | |
JP2540202B2 (en) | Correction control method in multivariable control system of generator | |
KR100395102B1 (en) | Apparatus for controlling return fine and coke ratio using puzzy control | |
JP3486112B2 (en) | Automatic frequency control device for generator | |
SU1567769A1 (en) | Method of controlling load on electric motor of mining machine cutting | |
SU1453555A1 (en) | Method of controlling stabilized rectifier | |
SU1044799A1 (en) | Method of controlling prime mover of a.c.generator | |
JPH07189883A (en) | Control device for hydraulic power generator | |
KR200285935Y1 (en) | Supply control device of coke crusher | |
SU928007A1 (en) | Device for automatic control of feed rate of coal-winning machine | |
SU989667A2 (en) | Device for limiting transfer of active power in intersystem communication | |
NL193328C (en) | Controller with limiting device. |