RU2111159C1

RU2111159C1 - Transportation mechanism positioner

Info

Publication number: RU2111159C1
Application number: RU96122599A
Authority: RU
Inventors: Ольга Владимировна Суслова; Борис Николаевич Куценко; Алексей Михайлович Аленин; Андрей Сергеевич Андреев; Сергей Александрович Беликов; Валентин Анатольевич Мазуров
Original assignee: Ольга Владимировна Суслова; Борис Николаевич Куценко; Алексей Михайлович Аленин; Андрей Сергеевич Андреев; Сергей Александрович Беликов; Валентин Анатольевич Мазуров
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: transportation installations; automatic control systems for transportation installations with discretely changing mass. SUBSTANCE: device has cut-in and braking control unit, cut-in and braking time forming unit, dynamic characteristic analyzer, speed pickup and acceleration pickup, position setter and pickup, power adders and amplifiers, accurate stopping control unit and minimum signal discrimination unit. Device has additionally setters of speed, acceleration, and third derivative, differentiator, additional adders and power amplifiers. ALL elements are connected to form, together with cut-in and braking time forming unit, circuits for speed and acceleration control at acceleration and braking. EFFECT: enhanced flexible and reliability of mechanism control. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизации транспортных установок с дискретно изменяющейся массой и переменными условиями перемещения и может быть использовано в системах автоматического управления движением штабелеров, тележек монорельсовых дорог. The invention relates to the automation of transport installations with a discretely varying mass and variable conditions of movement and can be used in automatic control systems for the movement of stackers, monorail trucks.

Известно устройство для позиционирования транспортного механизма, содержащее блоки управления режимами включения и торможения, датчик и задатчик положения, усилитель мощности и блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, к одному и другому входам которого подключены датчик и задатчик положения. Оно снабжено датчиком скорости и анализатором динамических характеристик, соединенными последовательно, сумматором и датчиком ускорения, подключенным к одному из входов сумматора, к другому входу которого подключен одним из выходов блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, другие выходы которого подключены к входу блока управления режимом включения и одному из входов блока управления режимом торможения электродвигателя, а третий вход - к выходу анализатора динамических характеристик, причем выход сумматора через усилитель мощности соединен с другим входом блока управления режимом торможения [1]. A device is known for positioning a transport mechanism, comprising control units for turning on and braking, a sensor and a positioner, a power amplifier and a unit for generating time for turning on and braking an electric motor, to which one sensor and a positioner are connected to one and the other inputs. It is equipped with a speed sensor and dynamic characteristics analyzer connected in series, an adder and an acceleration sensor connected to one of the inputs of the adder, to the other input of which is connected an electric motor formation and braking time generation unit, the other outputs of which are connected to the input of the on-mode control unit and one of the inputs of the motor braking control unit, and the third input is to the output of the dynamic characteristics analyzer, and the adder output through a power amplifier connected to another input of the control unit braking mode [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для позиционирования транспортного механизма, содержащее блоки управления режимами включения и торможения, датчик и задатчик положения, усилитель мощности и блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, к одному и другому входам которого подключен датчик и задатчик положения, датчик скорости и анализатор динамических характеристик, соединенные последовательно, сумматор и датчик ускорения, подключенный к одному из входов сумматора, к другому входу которого подключен одним из выходов блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, другие выходы которого подключены к входу блока управления режимом включения и одному из входов блока управления режимом торможения электродвигателя, а третий вход - к выходу анализатора динамических характеристик, причем выход сумматора через усилитель мощности соединен с другим выходом блока управления режимом торможения, блок управления точным остановом с подключенным к его выходу исполнительным блоком и блоком выделения минимального сигнала, входы которого подключены к датчику и задатчику положения, а выход - к одному из входов блока управления точным остановом, соединенного другим входом и датчиком скорости [2]. The closest in technical essence and the achieved technical result is a device for positioning a transport mechanism, comprising control units for turning on and braking, a position sensor and a setter, a power amplifier and a unit for generating the time for turning on and braking an electric motor, to which one sensor and a setter are connected positions, speed sensor and dynamic analyzer connected in series, adder and acceleration sensor connected to one from the inputs of the adder, to the other input of which the motor formation and braking time formation unit is connected by one of the outputs, the other outputs of which are connected to the input of the on-mode control unit and one of the inputs of the motor braking mode control unit, and the third input is to the output of the dynamic characteristics analyzer, moreover, the output of the adder through a power amplifier is connected to another output of the control unit of the braking mode, the exact stop control unit with an executor connected to its output nym block and a minimum signal extraction unit whose inputs are connected to the sensor and the position setting element, and an output - to one of inputs accurate stop control unit, and another input connected to the speed sensor [2].

Недостатком прототипа является то, что разгон транспортного механизма осуществляется при любой, зачастую случайной величине ускорения, само же устройство может работать лишь при заданной величине ускорения, в то время как в ряде случаев в процессе разгона и торможения требуется изменять или ограничивать величину ускорения. The disadvantage of the prototype is that the acceleration of the transport mechanism is carried out at any often random value of acceleration, the device itself can only work at a given value of acceleration, while in some cases during acceleration and braking it is necessary to change or limit the value of acceleration.

Задачей изобретения является создание устройства для позиционирования транспортного механизма, обеспечивающего достижение технического результата, заключающегося в повышении гибкости управления движением транспортного механизма за счет регулирования скорости при разгоне и торможении, ускорения при разгоне, обеспечения возможности изменения ускорения по заранее заданной программе за счет введения управления в функции третьей производной от пути. The objective of the invention is to provide a device for positioning a transport mechanism, ensuring the achievement of a technical result, which consists in increasing the flexibility of controlling the movement of the transport mechanism by adjusting the speed during acceleration and braking, acceleration during acceleration, providing the possibility of changing the acceleration according to a predetermined program by introducing control in the function third derivative of the path.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит блоки управления режимом включения и торможения, датчик и задатчик положения, усилитель мощности и блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, к одному и другому входам которого подключен датчик и задатчик положения, датчик скорости и анализатор динамических характеристик, соединенные последовательность, сумматор и датчик ускорения, подключенный к одному из входов сумматора, к другому входу которого подключен одним из выходов блок формирования времени включения и торможения электродвигателя, другие выходы которого подключены к входу блока управления режимом включения и одному из входов блока управления режимом торможения электродвигателя, а третий вход - к выходу анализатора динамических характеристик, причем сумматора через усилитель мощности соединен с другим входом блока управления режимом торможения, а также содержит блок управления точным остановом с подключенным к его выходу исполнительным блоком и блок выделения минимального сигнала, входы которого подключены к датчику и задатчику положения, а выход - к одному из входов блока управления точным остановом, соединенным другим входом с датчиком скорости. The problem is solved in that the device contains control units for turning on and braking, a sensor and a positioner, a power amplifier and a unit for generating time for turning on and braking an electric motor, to one and the other inputs of which a sensor and a positioner, a speed sensor and an analyzer of dynamic characteristics are connected, connected sequence, adder and acceleration sensor connected to one of the inputs of the adder, to the other input of which is connected by one of the outputs the time generation unit in switching on and braking the electric motor, the other outputs of which are connected to the input of the control unit of the on mode and one of the inputs of the control unit of the braking mode of the electric motor, and the third input is connected to the output of the analyzer of dynamic characteristics, and the adder is connected through a power amplifier to the other input of the control unit of the braking mode, and also contains an exact stop control unit with an executive unit connected to its output and a minimum signal extraction unit, the inputs of which are connected to the sensor and beyond to the position sensor, and the output to one of the inputs of the exact stop control unit connected by the other input to the speed sensor.

Новым по сравнению с прототипом является то, что оно имеет задатчики скорости, задатчики ускорения, задатчики третьей производной, блок дифференцирования, дополнительно - сумматоры, усилители мощности, при этом выходы задатчиков скорости, ускорения и третьей производной подключены к входам блока формирования времени включения и торможения электродвигателя, первые входы второго и третьего сумматоров соединены с выходами датчика скорости, вторые входы - с выходами блока формирования времени включения и торможения электродвигателя, а выходы второго и третьего сумматоров через второй и третий усилители мощности подключены к блоку управления режимом торможения и блоку управления режимом включения соответственно, один вход четвертого сумматора соединен с выходом датчика ускорения, другой вход - с выходом блока формирования времени включения и торможения электродвигателя, а выход четвертого сумматора через четвертый усилитель мощности подключения к одному из входов блока управления режимом включения, один из выходов датчика ускорения соединен с входом блока дифференцирования, выходы которого подсоединены к входам пятого и шестого сумматоров, вторые входы которых подсоединены к выходам блока формирования времени включения и торможения электродвигателя, выход пятого сумматора через пятый усилитель мощности - к одному из входов блока управления режимом торможения, выход шестого сумматора через шестой усилитель мощности - к одному из входов блока управления режимом включения. New in comparison with the prototype is that it has speed controllers, acceleration controllers, third derivative controllers, a differentiation unit, in addition - adders, power amplifiers, while the outputs of speed controllers, acceleration and third derivative are connected to the inputs of the unit for forming the on and braking times the electric motor, the first inputs of the second and third adders are connected to the outputs of the speed sensor, the second inputs to the outputs of the unit for forming the on and brake times of the electric motor, and the outputs The odes of the second and third adders are connected through the second and third power amplifiers to the braking mode control unit and the on-mode control unit, respectively, one input of the fourth adder is connected to the output of the acceleration sensor, the other input is connected to the output of the unit for forming the on and off time of the electric motor, and the output of the fourth the adder through the fourth power amplifier connecting to one of the inputs of the control unit on mode, one of the outputs of the acceleration sensor is connected to the input of the differential unit the outputs of which are connected to the inputs of the fifth and sixth adders, the second inputs of which are connected to the outputs of the unit for forming the on and brake times of the electric motor, the output of the fifth adder through the fifth power amplifier - to one of the inputs of the control unit for the braking mode, the output of the sixth adder through the sixth power amplifier - to one of the inputs of the power-on control unit.

Введение новых стандартных элементов по сравнению с прототипом, а именно задатчиков скорости, задатчиков ускорения, задатчиков третьей производной, блока дифференцирования, дополнительно - сумматоров, усилителей мощности и указанное их соответствующее подключения обеспечивает возможность работы устройства для позиционирования транспортного механизма при заданных характерах изменения в функции времени пути, скорости, ускорения. The introduction of new standard elements in comparison with the prototype, namely speed controllers, acceleration controllers, third derivative controllers, differentiation unit, in addition - adders, power amplifiers and their corresponding connection indicated, makes it possible to operate the device for positioning the transport mechanism with given characters of change in time function paths, speeds, accelerations.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит датчик 1 скорости, соединенный своим выходом с входом анализатора 2 динамических характеристик, блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя, датчик 4 положения, задатчик 5 положения, блок 6 управления режимом торможения, блок 7 управления режимом включения, электродвигатель 8, датчик ускорения, усилители 10, 11, 12, 13, 14, 15 мощности, сумматоры 16, 17, 18, 19, 20, 21, задатчики 22, 23 скорости, задатчики 24, 25 ускорения, задатчики 26, 27 третьей производной, блок 28 выделения минимального сигнала, блок 29 управления точным остановом, исполнительный блок 30, блок 31 дифференцирования. The device contains a speed sensor 1 connected to the input of the analyzer 2 of dynamic characteristics, a unit 3 for generating the on and brake times of the electric motor, a position sensor 4, a position adjuster 5, a braking mode control unit 6, an on-mode control unit 7, an electric motor 8, an acceleration sensor , power amplifiers 10, 11, 12, 13, 14, 15, adders 16, 17, 18, 19, 20, 21, speed adjusters 22, 23, acceleration adjusters 24, 25, third derivative adjusters 26, 27, allocation unit 28 minimum signal, control unit 29 accurate about thanes, execution unit 30, differentiation unit 31.

Устройство работает следующим образом. При подаче команды от датчика 5 положения через блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя сигнал через блок 7 управления режимом включения подается на электродвигатель 8, вследствие чего начинается вращение ротора электродвигателя 8 и перемещение механизма. The device operates as follows. When a command is sent from the position sensor 5 through the unit 3 for forming the on and brake times of the electric motor, the signal through the on mode control unit 7 is supplied to the electric motor 8, as a result of which the rotor of the electric motor 8 starts to rotate and the mechanism moves.

При вращении ротора электродвигателя 8 появляется сигнал от датчика 1 скорости, который подается на анализатор 2 динамических характеристик, вычисляющий по переходной функции динамические характеристики транспортного механизма (время запаздывания и постоянную времени). Сигналы с выхода анализатора 2 динамических характеристик поступают на блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя, на который также поступают сигналы от датчика 4 положения и задатчика 5 положения. С учетом сигналов от анализатора 2 динамических характеристик, датчика 4 положения и задатчика 5 положения в блоке 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя вырабатываются команды, определяющие продолжительность включения электродвигателя 8 через блок 7 управления режимом включения и время начала торможения электродвигателя 8 через блок 6 управления режимом торможения. When the rotor of the electric motor 8 rotates, a signal appears from the speed sensor 1, which is supplied to the dynamic characteristics analyzer 2, which calculates the dynamic characteristics of the transport mechanism (delay time and time constant) using the transition function. The signals from the output of the analyzer 2 of the dynamic characteristics are supplied to the unit 3 for forming the time for turning on and braking the electric motor, which also receives signals from the position sensor 4 and the position adjuster 5. Taking into account the signals from the analyzer 2 of the dynamic characteristics, the position sensor 4 and the position adjuster 5, in the unit 3 for generating the on and brake times of the electric motor, commands are generated that determine the duration of the electric motor 8 on through the on mode control unit 7 and the braking start time of the electric motor 8 through the mode control unit 6 braking.

По истечении интервала времени, соответствующего вычисленной продолжительности включения, на блок 7 управления режимом включения подается команда на прекращение режима включения от блока 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя, и транспортный механизм продолжает движение по инерции. After the time interval corresponding to the calculated on-time has expired, the on-mode control unit 7 is given a command to terminate the on-mode from the unit 3 for forming the on and brake times of the electric motor, and the transport mechanism continues to move by inertia.

Для обеспечения точного позиционирования транспортного механизма блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя подает в заранее вычисленный момент времени команду на блок 6 управления режимом торможения, осуществляя таким образом активное торможение электродвигателя 8. To ensure accurate positioning of the transport mechanism, the unit 3 for generating the on and brake times of the electric motor sends a command to the braking mode control unit 6 at a predetermined point in time, thereby actively braking the electric motor 8.

Для осуществления разгона и торможения с заданной скоростью сигнал от датчика 1 скорости и от блока 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя поступают на сумматоры 16 и 17 и далее через усилители 13 и 12 мощности подается команда коррекции на блок 6 управления режимом торможения и блок 7 управления режимом включения. To perform acceleration and braking at a given speed, the signal from the speed sensor 1 and from the unit 3 for forming the start and stop times of the electric motor are supplied to the adders 16 and 17 and then through the power amplifiers 13 and 12 a correction command is sent to the braking mode control unit 6 and the control unit 7 power on mode.

Для обеспечения изменения ускорения по заданному закону, например по линейному, сигнал от датчика 9 ускорения поступает на блок 31 дифференцирования, с выхода которого сигнал, пропорциональной третьей производной от пути, поступает на сумматоры 16 и 17, на другие входы которых подается сигнал от блока 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя, определяющий заданную программу изменения третьей производной. Например, для обеспечения линейного изменения ускорения во времени третья производная от пути должна быть постоянной. С сумматоров 16 и 17 через усилители 14 и 15 мощности команда коррекции подается на блок 6 управления режимом торможения и блок 7 управления режимом включения. Одновременно блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя задает линейный темп нарастания ускорения путем коррекции сигналов, подаваемых на сумматора 20 и 21. Аналогично блок 3 формирования времени включения и торможения электродвигателя корректирует сигналы, подаваемые на сумматоры 18 и 19, на этот раз в виде квадратичной функции. Это обеспечивает линейный закон изменения ускорения во времени при разгоне и торможения транспортного механизма. To ensure the change of acceleration according to a given law, for example, linear, the signal from the acceleration sensor 9 is fed to a differentiation unit 31, from the output of which a signal proportional to the third derivative of the path is supplied to the adders 16 and 17, to the other inputs of which a signal is supplied from block 3 the formation of the time for turning on and braking the electric motor, which determines the given program for changing the third derivative. For example, to provide a linear change in acceleration over time, the third derivative of the path must be constant. From the adders 16 and 17 through the power amplifiers 14 and 15, the correction command is supplied to the braking mode control unit 6 and the on-mode control unit 7. At the same time, the unit 3 for forming the time for turning on and braking the electric motor sets the linear acceleration growth rate by correcting the signals supplied to the adders 20 and 21. Similarly, the unit 3 for forming the time for turning on and braking the electric motor corrects the signals supplied to the adders 18 and 19, this time in the form of a quadratic functions. This provides a linear law of change in acceleration over time during acceleration and braking of the transport mechanism.

Для обеспечения более точного позиционирования транспортного механизма при наличии случайных возмущений при подходе транспортной установки в точку позиционирования сигнал от датчика 4 положения и задатчика 5 положения подается на блок 28 выделения минимального сигнала, который подает команду на блок 29 управления точным остановом, воздействующий через исполнительный блок 30 на электродвигатель 8. To ensure more accurate positioning of the transport mechanism in the presence of random disturbances during the approach of the transport installation to the positioning point, the signal from the position sensor 4 and position adjuster 5 is supplied to the minimum signal extraction unit 28, which gives the command to the exact stop control unit 29, acting through the executive unit 30 to electric motor 8.

Все указанные элементы, входящие в схему устройства, выбраны стандартными. All of these elements included in the device circuit are selected standard.

Изобретение может быть использовано при проектировании и внедрении новых высокоскоростных транспортно-технологических установок - монорельсовых дорог, грузовозов, обеспечивающих перемещение грузов при заданных величинах скорости, ускорения, при дополнительной возможности существенного уменьшения или полного исключения необходимости работы механизмов в режиме доводочной скорости, что существенно влияет на надежность и производительность транспортно-технологических установок. The invention can be used in the design and implementation of new high-speed transport and technological installations - monorails, trucks, providing movement of goods at specified speeds, accelerations, with the additional possibility of a significant reduction or complete elimination of the need for mechanisms to work in the finishing speed mode, which significantly affects reliability and productivity of transport and technological installations.

Claims

A device for positioning a transport mechanism comprising control units for turning on and braking, a sensor and a positioner, a power amplifier and a unit for generating a time for turning on and braking an electric motor, to one and the other inputs of which a sensor and a positioner, a speed sensor and a dynamic performance analyzer are connected, connected sequentially, an adder and an acceleration sensor connected to one of the inputs of the adder, to the other input of which the formation unit is connected to one of the outputs an electric motor start-up and braking belt, the other outputs of which are connected to the input of the on-mode control unit and one of the inputs of the electric engine braking control unit, and the third input is to the output of the dynamic characteristics analyzer, and the adder output through the power amplifier is connected to another input of the braking mode control unit , an exact stop control unit with an executive unit connected to its output, and a minimum signal extraction unit, the inputs of which are connected to the sensor and rear position, and the output to one of the inputs of the exact stop control unit connected by the other input to the speed sensor, characterized in that it has speed controllers, acceleration controllers, third derivative controllers, differentiation unit, additionally adders, power amplifiers, the outputs of the speed, acceleration and third derivative adjusters are connected to the inputs of the unit for forming the on and brake times of the electric motor, the first inputs of the second and third adders are connected to the outputs of the speed sensor, the second inputs are with the outputs of the unit for forming the time for switching on and braking the electric motor, and the outputs of the second and third adders are connected through the second and third power amplifiers to the control unit for the braking mode and the control unit for the ON mode, respectively, one input of the fourth adder is connected to the output of the acceleration sensor, another input - with the output of the unit for forming the on and brake times of the electric motor, and the output of the fourth adder through the fourth power amplifier is connected to one of the inputs of the unit switching mode, one of the outputs of the acceleration sensor is connected to the input of the differentiation unit, the outputs of which are connected to the inputs of the fifth and sixth adders, the second inputs of which are connected to the outputs of the unit for forming the time for turning on and braking the motor, the output of the fifth adder through the fifth power amplifier - to one of inputs of the control unit of the braking mode, the output of the sixth adder through the sixth power amplifier to one of the inputs of the control unit of the on mode.