SU1239819A1

SU1239819A1 - Electric drive with subordinated controlling of parameters

Info

Publication number: SU1239819A1
Application number: SU833585454A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Аржанов; Владимир Иванович Копытов; Владимир Степанович Фадеев
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1986-06-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и используетс дл управлени электроприводами механизмов. Цель изобретени - улучшение динамических показателей электропривода по управл ющему воздействию за счет расширени полосы пропускани частот . Электропривод с подчиненным регулированием параметров содержит электродвигатель (ЭД) 1, преобразователь 2, систему управлени с регул тором скорости 3 и регул тором тока (РТ) 4, датчик скорости 5 и датчик тока 6, блок сравнени (БС) 7, пороговый элемент (ПЭ) 8, задатчик скорости 9, дифференцирующее звено 10. При возникновении большой динамической ошибки сигнал на входе БС7 превышает порог срабатьгоани ПЭ8.Чем больше величина рассогласовани по скорости вращени , тем больше коэффициент усилени усилител (У) 11. Введение У11 и поступление усиленного сигнала на вход РТ4 привод т к повышению быстродействи при обработке задающего сигнала и расширению полосы пропускани частот , Это позвол ет повысить сигнал за- . Дани на ток двигател и уменьшить динамические характеристики ЭД I. 2 ил. ю (Л ю оо со 00The invention relates to electrical engineering and is used to control electric drives of mechanisms. The purpose of the invention is to improve the dynamic performance of the electric drive for control action by increasing the frequency bandwidth. The electric drive with slave parameter control contains an electric motor (ED) 1, a converter 2, a control system with speed controller 3 and a current controller (PT) 4, a speed sensor 5 and a current sensor 6, a comparison unit (BS) 7, a threshold element (PE ) 8, speed reference 9, differentiating link 10. When a large dynamic error occurs, the input signal of BS7 exceeds the trigger threshold of PE8.The more the error rate in rotational speed is, the greater the gain of the amplifier (U) 11. Introduction of U11 and arrival lennogo PT4 signal input lead to an increase in high-speed processing and expansion drive signal frequency bandwidth, It is possible to increase the signal za-. Tribute to the motor current and reduce the dynamic characteristics of ED I. 2 Il. u (L y oo from 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени электроприводами механизмов подач металлорежущих станков.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the drive mechanisms of metal-cutting machine tools.

Целью изобретени вл етс улучшение динамических показателей электропривода по управл ющему воздей- .ствию за счет расширени полосы пропускани частот электропривода.The aim of the invention is to improve the dynamic performance of the actuator in terms of the control effect by expanding the drive frequency band.

На фиг,1 изображена блок-схема электропривода с подчиненным регулированием параметров5 на фиг.2 - характеристика порогового элементаFig. 1 shows a block diagram of an electric drive with subordinate regulation of parameters 5 in Fig. 2 — a characteristic of the threshold element

Электропривод содержит электро- двиг атель 1, подключенный к регулируемому преобразователю 2, систему управлени с последовательно - включенными пропорционально-интегральными регул торами скорости 3 и тока А, к входам которых подключены соответственно выходы датчиков скорости 5 и тока 6, и последовательно включенные блок 7 сравнени и пороговый элемент 8,при этом входы блокаThe electric drive contains an electric motor 1 connected to an adjustable converter 2, a control system with series-connected proportional-integral speed controllers 3 and current A, whose inputs are connected to the outputs of speed sensors 5 and current 6, respectively, and series-connected comparison unit 7 and threshold element 8, with the block inputs

/ сравненрьч подключены к выходам дат- 2) тупающим только с выхода регул тора/ sravnenrich connected to the outputs of the date-2) stupid only from the output of the controller

чика 5 и задатчика 9 скорости, и дис1)ференциру101дее звено 10, а также усилитель 11 с переменным коэффици ештом усилени , выход которого подключен к входу регул тора 4 тока, вход соединен через дифференцирую- г;,ее звено 10 с задатчиком 9 скорости , а, управл го 1Г|-1й вход подключен к выходу порогового элемента 8.The unit 5 and the speed setting device 9, and the remote control unit 10, the link 10, as well as the amplifier 11 with a variable gain factor, the output of which is connected to the input of the current regulator 4, the input is connected through differentiation g; a, control 1G | -1y input is connected to the output of threshold element 8.

Электропривод с подчиненньм рагу лированием параметров работает следующим образом.The electric drive with subordinate parameter wiring works as follows.

Последовательное соединение регу л тора 3 скорости, регул тора 4 тока , преобразовател 2, электродвигател 1 с датчиками тока б и ско- pocTij 5 образует систему подчиненного регулировани параметров.The serial connection of the speed controller 3, the current controller 4, the converter 2, the electric motor 1 with the current sensors b and skocTij 5 forms a system of subordinate control of parameters.

При поступлении на вход регул тора 3 скорости сигнала задани от задатчика 9 скорости электропривод отрабатывает рассогласование между этим сигналом и сигналом обратной св, зи от датчика 5 скорости. На вхо регул тора 4 тока поступает сигнал с выхода регул тора 3 скорости,сигнал с датчика 6 тока и сигнал, пропорциональный производной от зада,ю- рдего сигнала, который поступает через дифференцирующее звено 10 и усилитель 11 с переменньм коэффициентом усилен1-ш. Причем данным сигналом образз етс положительна параллельна св зь. Величина козффициента усилени усилител 11 и соответственно величина производной от задающего сигнала регулируетс в функции ошибки регулировани в электроприводе , котора формируетс When a setpoint signal arrives at the controller input 3 from the speed setpoint 9, the electric drive processes the mismatch between this signal and the feedback signal from the speed sensor 5. The input of current regulator 4 receives a signal from the output of speed controller 3, a signal from current sensor 6 and a signal proportional to the derivative of the backward signal, which comes through differentiating element 10 and amplifier 11 with variable gain 1-sh. Moreover, this signal forms a positive parallel connection. The magnitude of the gain factor of the amplifier 11 and, accordingly, the value of the derivative of the master signal is adjusted as a function of the control error in the electric drive, which is formed

блоком 7 сравнени и пороговым элементом 8.a comparison unit 7 and a threshold element 8.

В режиме, когда динамическа ошибка в электроприводе мала и переходна характеристика по скорости совпадает с задаинбй, сигнал рассогласовани по скорости на выходе блока 7 сравнени недостаточен дл срабатывани порогового элемента 8In the mode, when the dynamic error in the electric drive is small and the transient response in speed coincides with that given, the speed error signal at the output of the comparison unit 7 is insufficient to trigger the threshold element 8

(фиг.2). При этом на управл ющий вход усилител 11 с переменным коэффициентом усилени сигнал не поступает и усилитель 11 имеет малый коэффициент усилени . Сигнал, пропорциональный производной от задающего сигнала, на вход регул тора 4 тока также не поступает.(figure 2). In this case, the control input of the amplifier 11 with a variable gain factor does not receive a signal, and the amplifier 11 has a low gain factor. A signal proportional to the derivative of the master signal is also not supplied to the input of controller 4.

Электропривод отрабатывает рассогласование с заданием на ток, посThe electric drive fulfills the mismatch with the task for the current,

00

3 скорости. При больших сигналах рассогласовани по скорости, когда в электроприводе возникает больша динамическа ошибка, сигнал на выходе бхсока 7 сра.внени превышает порог3 speeds. With large speed error signals, when a large dynamic error occurs in the drive, the signal at the output of Bhsoka 7 is better than the threshold.

00

срабатывани порогового элемента 8, который своим выходным сигналом уве- личиЕ;ает коэффициент усилени усилител 11, При этом осуществл етс подача сигнала., пропорционального производной от задающего сигнала,через дифференцирующее звено 10 и усилитель 11 на вход регу штора 4 тока,- как положительной параллельной св зи . Тем самьм происходит увеличение сигнала задани на ток электродви- гатетЕ и происходит форсировка переходных процессов в электроприводе. При этом ;:1;анный электропривод приобретает свойства инвариантности по управл ющему воздействию. Величина продифференцированного сигнала от задатчика скорости 9, поступающего на вход регул тора 4 тока, зависит от величины рассогласовани на выходе блока 7 сравнени . Чем больше величина рассогласовани по скорости вращени (ошибка регулировани ),тем больше II коэффициент усилени усилител 1 1 .. В этом случае увеличивает- с сигнал, пропорциональный произ- одн,с)й от задающего сигнала, который как параллельна пологкительна св зь поступает на вход регул тораactuation of the threshold element 8, which by its output signal increases; the gain of the amplifier 11 is increased. In this case, the signal proportional to the derivative of the driving signal is fed through the differentiating element 10 and the amplifier 11 to the regulator input 4 current, as positive parallel communication. By the same token, an increase in the signal for the current of an electric motor occurs and the forcing of transients in the electric drive occurs. In this case;: 1; this electric drive acquires the properties of invariance under control action. The magnitude of the differentiated signal from the speed reference 9, which is fed to the input of current regulator 4, depends on the magnitude of the error at the output of the comparison unit 7. The greater the magnitude of the spin mismatch (adjustment error), the greater the amplification factor II of the amplifier 1 1 .. In this case, the signal proportional to one, c) from the driving signal, which is parallel to the soft coupling, goes to regulator input

5five

OO

3131

тока. При этом осуществл етс фор- сировка переходного процесса в электроприводе .current. In this case, the transient process is formed in the electric drive.

Так, при гармоническом задающем сигнале эффективность (улучшение динамических показателей) устройства в электроприводе существенно увеличиваетс . Объ сн етс это следующим При гармоническом входном сигнале в электроприводе при увеличении частоты этого сигнала, на выходе дифференцирующего звена 10 сигнал резко возрастает и при больпшх ошибках регулировани по скорости вращени также резко увеличиваетс коэффициент усилени усилител 11. При этом сигнал с выхода усилител 11, усиленный в несколько раз, поступает на вход регул тора 4 тока, что приводит к повышению быстродействи при отработке гармонического задающего сигнала и расширению полосы пропускани частот. Причем, чем выше частота задающего сигнала, тем Bbmie и сигнал на выходе дифференцирующего звена 10. При равных ошибках регулировани по скорости коэффициент усилени усилител 11 одинаковый , а сигнал на выходе усилител 11 возрастает. Это приводит к повышению сигнала задани на ток двигател и к повышению быстродействи при отработке гармонического сигналаТаким образом, осуществл етс улучшение динамических характеристик электропривода по управл ющему воздействию . Применение предлагаемого электропривода с подчиненным регулированием параметров в производственных механизмах приводит к повышению их производительности. Например, в механизмах подач металлорежущих станков с ЧПУ повышаетс производи- ВНИШИ Заказ 3405/54Thus, with a harmonic setting signal, the efficiency (improvement of dynamic parameters) of a device in an electric drive increases significantly. This is explained as follows. When the harmonic input signal in the electric drive increases with the frequency of this signal, the output of differentiating link 10 increases sharply, and with large speed regulation errors, the gain of amplifier 11 also increases dramatically. The signal from amplifier 11, amplified several times, it is fed to the input of current regulator 4, which leads to an increase in speed when working out the harmonic setting signal and expanding the frequency bandwidth. Moreover, the higher the frequency of the master signal, the Bbmie and the signal at the output of the differentiating link 10. With equal speed control errors, the gain of the amplifier 11 is the same, and the signal at the output of the amplifier 11 increases. This leads to an increase in the reference signal to the motor current and to an increase in speed when working on the harmonic signal. In this way, the dynamic characteristics of the electric drive are controlled by the control action. The use of the proposed electric drive with subordinate regulation of parameters in the production mechanisms leads to an increase in their performance. For example, in the feed mechanisms of metal-cutting machines with CNC, the production is increased. VNISHI Order 3405/54

Произв.-полигр. , г. Ужгород, ул. Проектна , 4Random polygons , Uzhgorod, st. Project, 4

398194398194

тельность труда за счет сокращени времени,затрачиваемого на обработку деталей, которое сокращаетс за счет улучшени динамических свойств 5 электропривода, а именно за счет увеличени полосы пропускани частот электропривода. Резко повьш аетс производительность труда при обработке деталей со сложной конфигура- 10 цией в св зи с тем, что электропривод подачи станка посто нно работает в динамических режимах, фри которых предлагаемый электропривод имеет лучшие показатели.labor by reducing the time spent on machining parts, which is reduced by improving the dynamic properties of the electric drive 5, namely by increasing the frequency bandwidth of the electric drive. The labor productivity in the processing of parts with complex configuration is sharply increased due to the fact that the electric drive of the machine feed constantly works in dynamic modes, the stock of which the proposed electric drive has the best performance.

1515

Claims

Invention Formula

Electric drive with subordinate regulation parameters, containing

20 an electric motor connected to an adjustable converter, a control system with series-connected proportional-integral speed controllers and current

25 ka, to the inputs of which are connected respectively the outputs of the speed and current sensors, a series-connected comparison unit and a threshold element

At the same time, the inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the sensor and the speed limiter, and a differentiating link, which differs from the fact that, in order to improve the dynamic performance of the electric drive on the control effect by expanding the frequency bandwidth gain, the output of which is connected to the input of the current regulator, the input is connected via a differentiation link with the speed limiter, and the control input is connected to the output of the threshold element.

pore and pore

FIG. 2

Circulation 631 Subscription