SU1126926A1 - Самонастраивающа с система управлени - Google Patents

Abstract

САМОНАСТРАИВАЮ Г1АЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержаща  блок возбуждени , выход которого соединен с входом обмотки возбуждени  двигател . Последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, регул тор, усилитель мощности и электродвигатель с установленными на нем датчиками скорости, . тока и тока возбуждени -, выход которого соединен с вторым входом блока возбуждени , выход датчика скорости соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора , второй вход которого соединен с выходом интегратора, а первый вход блока возбуждени  соединен с выходом задатчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности работы системы, в ней установлен корректирующий усилитель, вход которого соединен с выходом второго сумматора, выходы датчиков ш скорости и тока возбуждени  соединены соответственно с вторым и третьим входами регул тСра, четвертый вход которого соединен с выходом датчика тока двигател  и первым входом интегратора , второй вход которого соединен с выходом корректирующего усилител  N9 и п тым входом регул тора. СО Ю О)

Description

1 11

Изобретение относитс  к области истем регулировани  скорости и моет быть использовано дл  управлени  ромьшшенными электроприводами, которых в процессе работы имеет

есто изменение момента нагрузки

электромеханической посто нной ремени за счет вариаций потока озбуждени  двигател  и приведенного

омента инерции.

Предлагаема  система может использоватьс , например, в роботостроении (в системах управлени  приводами рабочих органов манипул ционных роботов), в станкостроении (в системах управлени  приводами главного движени  металлорежущих станков), в металлургии (в системах управлени  приводами моталок, приводами валков прокатньк клетей и других механизмов, где требуетс  управление скоростью независимо от вариаций момента нагрузки и электромеханической посто нной времени).

Известна самонастраивающа с  система управлени , содержаща  последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, регул тор, усилитель мощности и электродвигатель с установленными на нем датчиками скорости и тока, выход которого через последовательно соединенные второй сумматор, первый блок умножени , третий сумматор, первый интегратор , четвертый сумматор, второй блок умножени  и второй интегратор подключен к управл ющему входу регул тора и второму входу первого блока умножени , первый вход которого подключен к второму входу второго блока умножени , выход датчика скорости соединен с вторым входом первого сумматора и вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 1.

Недостатком известной системы  вл етс  низка  точность определени  приведенного момента инерции при переменном моменте нагрузки и потоке возбуждени  двигател .

Наиболее близкой к данной  вл етс  самонастраивающа с  система управлени , в которой дополнительно установлены последовательно соединенные третий интегратор, п тьй сумматор и блок делени , второй вход которого соединен с выходом

69261

второго интегратора, а выход с вторым входом второго сумматора, выход первого блока умножени  подключен к входу третьего интегратора, 5 выход датчика скорости подключен к второму входу п того сумматора С2J.

Система  вл етс  более сложнбй (следовательно, менее надежной) и позвол ет в процессе определени 

О текущего значени  электромеханической посто нной времени привода находить текущее значение статической составл ющей тока двигател . Поскольку процессы определени  электроме5 ханической посто нной времени привода и статической составл ющей тока двигател   вл ютс  взаимосв занными и имеют одинаковую длительность, вычисление электромеханической пос0 то нной времени привода всегда осуществл етс  при приближенных значени х статической составл ющей тока двигател  и обуславливает погрешность при определении электромеханической посто нной времени. Точность настройки регул тора в р де случаев  вл етс  недостаточной. Кроме того, обе известные системы не обеспечивают самонастройку выходной

0 координаты от вариаций момента нагрузки двигател .

Цель изобретени  - повьшение надежности и точности работы системы. Поставленна  цель достигаетс  тем,

5 что в самонастраивакщуюс  систему управлени , содержащую блок возбуждени , выход которого соединен с входом обмотки возбуждени  двигател , последовательно соединенные задатчик,

0 первый сумматор, регул тор, усилитель мощности и электродвигатель с установленш .1ми на нем датчиками скорости, тока и тока возбуждени , выход которого соединен с вторым входом блока

5 возбуждени , выход датчика скорости соединен с вторым входом первого f сумматора и первь1М входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а первый

0 вход блока возбуждени  соединен с выходом задатчика, введен корректирующий усилитель, вход которого соединен с выходом второго сумматора, выходы датчиков скорости и тока возбуждени 

5 соединены соответственно с вторым

и третьим входами регул тора, четвертьй вход которого соединен с выходом датчика тока двигател  и первым входом интегратора, второй вход которог соединен с выходом корректирующего усилител  и п тым входом регул тора Такое вьшолнение системы позвол ет обеспечить настройку регул тора на заданную динамику при вариаци х приведенного момента инерции системы , потока возбуждени  и момента нагрузки двигател .. Контролируемыми (управл емыми) координатами системы как правило,  вл ютс  ток i(t) и ско рость ( двигател . Св зь между координатами 1(1)и uo(t) в двигателе описываетс  уравнением ( t) ),icW,(t),)di , (t) О где tc(fe) - статическа  составл юща  тока двигател , пропор- циональна моменту нагрузки на валу двигател  3(tl - приведенный к валу двига тел  момент 11нерции систеЬй 1;. Ф (} - поток возбуждени  двигател ,  вл юпшйс  функцией тока возбуждени  двигател . , , -У Вид функции f Utl , rj.(tj, 5(t), Ф(t зависит от используемого двигател . Например, дл  двигател  посто нного тока независимого возбуждени  функци f t(t ,,-clt), 3(il, Фи) i(t)- i(t)Ф(t где К - коэффициент, определ емый конструкцией электродвигател . Рассмотрим функцию ).э()-5:ш 1 где К - коэффициент, определ емый конструкцией электродвигател  и средними значени ми (математическими ожидани ми величин 3{t), ic(tf i ( Подставл   в (1) конкретную функцию f например (2), вычисл ем функцию ио (t).Подставив в первую часть уравнени  (1) функцию (3) и приравн в правую часть к вычисленной ранее функции u(t| определ ем из полученного интегрального уравнени  jfrrD i-cWj it i wui J- iTy w ° .° . (4) функцию Jj(t|, Определенна  таким образом функци  17 (t) делает дл  системы управлени  неразличимыми двигатели , в которых св зь между координатами i(t) и w(t) описьгеаетс  уравнени ми (2) и (3), так как двигатель, соответствующий уравнению (3), учитывает вли ние- вариаций ij.{t), 3{t) ,f(t| реального двигател  с помощью соответствующего изменени  параметра ). На чертеже приведена схема самонастраивающейс  системы управлени . Система содержит блок возбуждени  1, обмотку возбуждени  2, задатчик 3, первый сумматор 4, регул тор 5, усилитель мощности 6, электродвигатель 7, датчик скорости 8, датчик тока 9, датчик тока возбуждени  10, второй сумматор It, интегратор 12 и корректирующий усилитель 13. Регул тор 5 состоит из неизмен емой части регул тора 14 и измен емой части 15 регул тора. При этом в зависимости от свойств объекта управлени  (двигатель с технологическим механизмом) структура регул тора 5 и назначени  его входньк сигналов могут быть различны. Например, дл  двигател  посто нного тока независимого возбуждени , обеспечивающего регулирование скорости технологического вала, сигнал i обеспечивает регул тору 5 возможность реализации широко распространенного в практике подчиненного регулировани  (3) координатами системы. Сигнал ig обеспечивает при этом корректировку уставки на ограничение тока двигател  при регулировании потока возбуждени . Сигнал Luj совместно с сигналом i обеспечивает компенсацию вли ни  внутренней обратной св зи по ЭДС двигател  на управл емые координаты системы. Выходной сигнал корректируищего усилител  13 обеспечивает пропорциональное изменение коэффициента передачи измен емой части 15 регул тора 5. При этом неизмен ема  часть 5 регул тора 14 представл ет собой пропорциональное звено (возможна при необхо}1 димости реализаци  пропорциональноинтегрального звена). Корректирующий усилитель 13 обеспе чивает усиление и преобразование выходного сигнала сумматора 11. Закон преобразовани  корректирующего усршител  13 определ етс  требовани ми, предъ вл емыми к точности определени  параметра D . В р де случаев пропорциональный закон корректирующего усилител  13  вл етс  достаточным дл  удовлетворени  указанных требований. При высоких требовани х к точности определени  D., в законе преобразовани  сигнала корректирующим усилите- fS ние лем 13 должна присутствовать интегральна  составл юща . Интегратор 12 имеет управл емую посто нную интегрировани  3(i и об печивает на своем выходе сигнал t Сигнал f(i| поступает на первьй вход интегратора 12, а величина Jg( размен етс  пропорционально сигналу, поступающему на его второй вход с хода корректирующего усилител  13. Блок 1 возбулсдени  обеспечивает на своем выходе сигнал, формирующий требуемый поток возбуждени  (ток возбуждени ) двигатеп , н содержит последовательно соединенные функцио нальный преобразователь 16, третий сумматор 17, второй регул тор 18 и второй усилитель 19 мощности возбуждени . На первый вход блока 1 во буждени  и затем на вход функционал ного преобразовател  16 поступает сигнал задани  скорости с выхода задатчика 3. На второй вход блока 1 возбуждени  и затем на второй вход сумматора 17 поступает сигнал f-g с выхода датчика 10 тока возбуждени Функциональный преобразователь 16 обеспечивает преобразование сигзадани  на ток возбуждени  (поток возбуждени ) двигател . При этом изменение сигнала u), соответствую щего диапазону изменени  скорости от нул  до номинальнойу не вли ет на выход функционального преобразовател  16, который остаетс  неизмен ным и обеспечивает задание номи66 нального потока (тока возбуждени ) двигател . Регул тор 18, реализую1чий, например , пропорционально-интегральный закон, обеспечивает требуемую динамику регулировани  тока возбуждени  (потока) двигател . Система работает следующим образом . Динамический режим в системе наступает в момент изменени  момента нагрузки на валу двигател  или момента инерции 3 системы или потока возбуждени  двигател . Изменеодной (или нескольких) из указанных величин приводит к изменению скорости LUj двигател , что приводит к соответствующему изменению выходного сигнала сумматора 11. Последний ,воздейству  через корректирующий усилитель 13 на второй вход интегратора 12,измен ет значение выхода uJj до уровн  сигнала LO и систем 1 возвращаетс  в статическое состо ние. При этом синхронно с изменением вьрсодного сигнала корректирующего усилител  13 и пропорционально ему измен етс  коэффициент передачи измен емой части 15 регул тора 5, стабилизиру  выходн5то координату (2 системы. Врем  изменени  значени  сх), до уровн  сигнала tUj во много раз меньше времени переходного процесса системы по управл ющему воздействию и-ц,что позвол ет за счет быстрой перестройки регул тора 5 поддерживать скорость двигател  на заданном уровне, т.е. сохран ть практически неизменным сигнал на выходе сумматора . 4, т.е. сумматор 11,, корректурующий усилитель 13 и интегратор 12 след т за изменением ш в пределах заданной точности, не допуска  за счет, перестройки регул тора 5 выхода координаты ujj за пределы заданной погрешности. В предлагаемое устройство по сравнению с прототипом включен корректирующий усилитель и исключены из схемы блок делени , два блока умножени , два интегратора и три сумматора, что упрощает устройство системы, повыша  надежность работы . Кроме того, введение корректирующего усилител  и использование интегратора с управл емой посто н- . ной интегрировани  позвол ет формировать сигнал перестройки регул тора без промежуточных вычислений статиче кой составл ющей тока двигател , ;что повышает, точность настройки регул тора. При этом более проста  схема формировани  сигнала перестрой ки обеспечивает сокращение времени формировани  сигнала, что также способствует повышению точности наст ройки регул тора. Дополнительно предпагаема  система управлени  нар ду с самонастройкой от вариаций потока возбуждени  и момента инерции системы обеспечивает также самонастройку от вариаций момента выгрузки, что обеспечивает более высокую точность стабилизации выходной координаты системы. Технико-экономический эффект от применени  предлагаемой системы по сравнению с базовым объ- ; ектом (прототипом) определ етс  суммарной стоимостью блока делени , двух блоков умножени , двух интегра торов, трех сумматоров за вычетом стоимости корректирующего усилител  и количеством внедренных (планируемых дл  внедрени ) в производство систем управлени , надежностью-ра боты базового объекта и предлагаемой системы (имеет по сравнению с базовым объектом более высокую надежность работы и, следовательно, обеспечивает за врем  своей эксплуатации меньшее число простоев), котора  вьфажаетс  произведением стоимости продукции, выпускаемой технологическим агрегатом за час, и разности часов просто  базового объекта и предлагаемой системы за весь период эксплуатации, точностьюработы базового объекта и предлагаемой системы (зависит от типа технологического агрегата, который обслуживает системы управлени , например использование предлагаемой системы управлени  дл  стабилизации скорости прокатных валков непрерывного стана позвол ет снизить разнотолщинность проката и осуществл ть поставку металла по теоретической массе, т.е. дл  одной и той же массы металла на входе стана получать дополнительный выход продукции ) .

Claims (1)

1. САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая блок возбуждения, выход которого соединен с входом обмотки возбуждения двигателя, последовательно соединенные задатчик, пер вый сумматор, регулятор, усилитель мощности и электродвигатель с установленными на нем датчиками скорости, тока и тока возбуждения, выход которого соединен с вторым входом блока возбуждения, выход датчика скорости соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а первый вход блока возбуждения соединен с выходом задатчика, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности работы системы, в ней установлен корректирующий усилитель, вход которого соединен с выходом второго сумматора, выходы датчиков скорости и тока возбуждения соединены соответственно с вторым и третьим входами регулятсгра, четвертый вход которого соединен с выходом датчика тока двигателя и первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом корректирующего усилителя и пятым входом регулятора.