SU1257064A1 - Устройство регулировани диаметра стекловолокна - Google Patents

Description

ройствам регулировани  диаметра стекловолокна .

Цель изобретени  - повьшение точности регулировани .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства регулировани  диаметра стекловолокна; на фиг. 2 12570642

Изобретение относитс  к производ- В данном случае объектом управле- ству стекловолокна, конкретнее к уст- ни   вл етс  установка по выработке

стекловолокна, входным параметром  вл етс  частота вращени  электро- 5 привода 4, а выходным параметром - диаметр d волокна.

Дл  установки типа И4.О13.0091 - по выработке стекловолокна экспериментально получена математическа  мо- вариант реализации релейного элемен- 10 дель объекта в виде инерционного та 18; на фиг. 3 - схема модели звена с коэффициентом передачи 3, 5 объекта.и посто нной времени 0,5 с.

Устройство содержит печь 1, из Скорость выт гивани  V волокна 2 которой выт гиваетс  стекловолокно 2, равна линейной скорости его намотки выт гивающее приспособление 3 с элект- is на выт гивающее приспособление 3 и роприводом 4, датчик 5 диаметра во- при посто нном радиусе намотки,R локна, задатчик 6 диаметра, первый -пропорциональна частоте вращени  элемент 7 сравнени , первый регул - электропривода 4. .Сигнал UQ, тор 8, блок 9 модели объекта, вто- поступающий с датчика 12 частоты рой элемент 10 сравнени , второй регу 20 вращени  на амплитудный вход релей- л тор 11, датчик 12 частоты вращени , элемента 18, устанавливает усилитель 13 с коэффициентом усилени  два, третий элемент 14 сравнени , первый интегратор 15, 1 етвертый элемент 16 сравнени , второй интегратор 17, релейньй элемент 18 и низкочастотный фильтр 19. Релейный элемент 18, изображенный на фиг,2, состоит из компаратора 20, диодов 21 - 24, усилител  25 и инвертора 26. 30 четвертом элементе 16 сравнени 

из сигнала Z с первого ижгегратора 15 вычитаетс  сигнал X с выхода релейного элемента 18. Их разность поступает на вход второго интегратора 17,

амплитуду выходного сигнала релейного элемента +М, пропорциональной скорости выт гивани  стекловолокна 2, 25 т.е.

,(2)

где К - коэффициент, выбираемый из

услови  К -,

Блок модели объекта 9 представл ет собой электронную схему, в которой зависимость между входным и выходным электрическими сигналами совыходной сигнал S которого управл ет

выходной сигнал S которого управл е

ответствует зависимости между физи- ,, аы иднои сигнал s которого ческими параметрами объ-.кта управле- Работой релейного элемента 18. Дл  ни . Схема модели объекта (фиг. 3)

указанных сигналов справедливы соот

срдержит операционный усилитель 27, резисторы 28 и 29 и емкость 30. Коэффициент усилени  определ етс  соотно- шением R /R, а посто нна  времени произведением ,.

Устройство работает следующим образом.

Врем  транспортного запаздывани , в течение которого волокно проходит от места формовани  - печи 1 - до датчика 5 диаметра волокна равно

L .

V

(1)

где L - рассто ние от печи до датчика диаметра волокна; V - скорость выт гивани  волокна. Поэтому сигнал о сформированном диаметре волокна d поступает с датчи ка 5 с задержкой на врем  Т и равен (t-T). Это осложн ет точное регулирование диаметра стекловолокна.

Скорость выт гивани  V волокна 2 равна линейной скорости его намотки на выт гивающее приспособление 3 и при посто нном радиусе намотки,R пропорциональна частоте вращени  электропривода 4. .Сигнал UQ, поступающий с датчика 12 частоты вращени  на амплитудный вход релей- элемента 18, устанавливает четвертом элементе 16 сравнени 

амплитуду выходного сигнала релейного элемента +М, пропорциональной скорости выт гивани  стекловолокна 2, т.е.

,(2)

где К - коэффициент, выбираемый из

услови  К -,

выходной сигнал S которого управл ет

аы иднои сигнал s которого Работой релейного элемента 18. Дл 

аы иднои сигнал s которого Работой релейного элемента 18. Дл 

указанных сигналов справедливы соотношени 

(3) (4)

X MsinS. (5) После преобразовани  выражений (3) - (5) получаем

(6)

Й| z-MsinS. dt

При и выполнении неравенства , достигаемого за счет соответствующего выбора амплитуды М релейного элемента 1В на линии , возникает так на- зываемый скольз щий режим , в котором среднее значение двупол р- ного сигнала ,пропорционально величине входного сигнала Z.

При скважность пр моугольных двупол рных импульсов на выходе релейного элемента 18 равна двум, а среднее на период Т значение Хср равно нулю. При возрастании сигнала Z увеличиваетс  длительность t положи- тельнь.л импульсов и уменьшаетс  длительность t отрицательных импульсов, а среднее за период значени  Х, получаемое на выходе низкочастотного фильтра 19, пропорционально амплитуде М и величине сигнала Z, т.е.

tf)

,t -tХСР MZ

или с учетом (2)

() X,,K,VZ.

(7)

I-X.e.+Xjj,. yj)

в силу вьфажени  (1) - выражение (7) принимает вид

(R)

i.,. -) Усилитель 13 имеет коэффициент усилени  два, поэтому на выходе третьего элемента 14 сравнени  сигнал равен «

(t)-x;;,(9)

С другой стороны, если на выходе интегратора 15 сигнал равен Z, то на его входе сигнал

(10)

Совместное решение уравнений (8) (10) дает

V

(11)

Передаточна  функци  в изображени х

по Лапласу дл  уравнени  (11) имеет вид

Х(Р) .-1 п 2 . Ud(P) -fp +r р-ьГ tp -t-1

(12)

Как известно передаточна  функци  вида

f-ll

. tp+1

соответствует )азлржению функции i зaпaздывaни  1 Р в р д Пада. Следовательно , уравнение (12) дл . оригиналов переменных, т.е. в функции времени, примет вид

X(t)Ud(t)-Ud(t-t). (13) Сигнал на выходе первого элемента 7 сравнени  с учетом выражени  (1-3) ра . вен

.(t-r)-Ud +X(t) Ud(t)-Udj

(1

где Uj - сигнал с задатчика 6 диаметра .

Отметим, что всегда, так как (t)-Ud(t)+Ud(t-T). Как видно из вьфажени  (14) регул тор 11 осуществл ет регулирование непосредственно п

, j

10

20

25

-

30

35

40

45

-

50

55 з впо

отклонению диаметра волокна в месте формировани  (на выходе из печи) от заданного значени  Uj без запаздывани  на врем  с . Это существенго повышает точность регулировани  диаметра волокна. Сигнал рассогласовани  и управл ет работой регул тора 11, на выходе которого формируетс  сигнал UuJ , пропорциональный требуемой (заданной) в данный момент частоте вращени  электропривода 4 с выт гиваю1дим приспособлением 3. Этот сигнал поступает на вход блока 9 модели объекта, на выходе которого формируетс  сигнал Uj(t), пропорциональный диаметру d стекловолокна на выходе из печи 1, соответствующему частоте вращени  i выт гивающего приспособлени  3. Сигнал U поступает на один из входов второго элемента 10 сравнени , на другой вход которого подаетс  сигнал с датчика 12 частоты вращени , пропорциональный текущему значению частоты вра щени  uJ электропривода 4. Выходной сигнал со второго элемента 10 сравнени  управл ет работой регул тора 8, стрем ь возможно точнее поддерживать частоту вращени  cJ электропривода 4, равной заданной х),. Регул торы 8 и 11 могут быть выполнены типовыми линейными, например пропорциональными или пропорционально-интегральными . Целесообраз но также в качестве регул тора 8 использовать регул тор с разрывным управлением , обеспечивающий повышенное быстродействие электропривода 4 и, следовательно, повышенную точность регулировани  диаметра стекловолокна . Использование сигнала U с выхода датчика 12 частоты вращени  дл  регулировани  амплитуды М двупол р- ного напр жени  в релейном элементе 18 позвол ет учитывать изменение времени транспортного запаздывани  t при изменении скорости выт гивани  V волокна (выражени  (7) и (8). Это пОвьппает точность регулировани  диаметра волокна за счет точной компенсации сигнала Uj(t- i ) в датчике 5 диаметра волокна и составл ющей Uj(t-t)

в сигнале (выражение (Ю).

Таким образом, введение св зи с выхода датчика 12 частоты вращени  на амплитудный вход релейного элемента 18 позвол ет повысить точность регулировани  диаметра стекловолокна

$12570646

за счет компенсации переменного трак- измерени  сформированного диаметра сгшптного запаздывани  t в тракте стекловолокна.

.J8

-тт

16

н2Н1ЮН2ЖЖ} 1

,,

ю-ф

иг.1

оХ

о (/а}

.Ugtn.

Claims (1)

1. - УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА СТЕКЛОВОЛОКНА, содержащее датчик диаметра волокна, вытягивающее приспособление с электроприводом, заДатчик диаметра, первый и второй элементы сравнения, первый регулятор, блок модели объекта, датчик частоты вращения и усилитель, причем датчик диаметра волокна подключен к одному входу первого элемента сравнения, другой вход которого подключен к задатчику диаметра, датчик частоты вращения подключен к одному входу второго элемента сравнения, выход которо го подключен к входу первого регулятора, выход которого соединен с электроприводом вытягивающего приспособления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены третий и четвертый элементы сравнения, первый и второй интеграторы, релейный элемент, низкочастотный фильтр и второй регулятор, причем выход первого элемента сравнения подключен к входу второго регулятора, выход которого соединен с другим входом«второго элемента сравнения и входом блока модели объекта, выход которого через уси- с

   Г Г. литель соединен с одним входом третьего элемента сравнения, выход которого через первый ' интегратор соединен с одним входом четвертого элемента сравнения, выход которого через второй интегратор соединен с одним входом релейного элемента, другой вход которого соединен с датчиком частоты вращения, выход релейного элемента соединен с другим входом четвертого элемента сравнения и со входом низкочатотного фильтра, выход которого соединен с третьим входом первого элемента сравнения и с вторым входом третьего элемента сравнения .