SU1272447A1 - Устройство дл точного останова электропривода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к автоматическому управлению электроприводами. Повышение надежности и безопасности управлени  обеспечиваетс  за счет введени  последовательно соединенных компаратора 12 и коммутатора 13, первый выход 14 и второй выход 15 которого соединены соответственно с четвертым и п тым входами блока замедлени  7, первый вход 16 которого соединен с входами коммутатора I3 и компаратора 12, второй вход 17 которого соединен с источником посто нного-входного сигнала.В устрС1Йстве достигаетс  ограничение рывка и стабилизаци  режимов замедлени  при выс S соком качестве переходных процессов. I з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с

Description

ю

о 1 Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к автоматическому управлению электроприводами, может найти применение при управлении промьтшенности установками, требующими точного останова, и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт. св. № 1182618. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и безопасности эксплуатации электропривода. На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  точного останова электропривода; на фиг.2 структурна  схема блока замедлени ; на фиг.З - структурна  схема эадатчика интенсивности; на фиг.4 - диаграммы скорости, ускорени  и рьшка. Устройство дл  точного останова электропривода (фиг. Г) содержит по следовательно /соединенные командньй блок 1, задатчик 2 интенсивности, сумматор 3, блок 4 регулировани  ск рости электропривода, датчик 5 скорости , ключ 6, блок 7 замедлени , первый выход 8 которого соединен с сумматором 3, а второй выход 9 - с входом командного блока 1, второй выход которого соединен с вторым входом ключа 6 и вторым входом 10 блока 7 замедлений, третий вход 11 которого св зан с источнико 1 посто н ного входного сигнала, компаратор 12, подключенный к коммутатору 13, первый 14 и второй 15 выходы которо го соединены соответственно с четвертым и п тым входами блока 7 замед лени , первый вход 16 которого соединен с входами коммутатора 13 и ко паратора 12, второй вход 17 которого соединен с источником посто нног входного сигнала. Блок 7 замедлени  (фиг.2} содержит инвертирующий усилитель 18, пер вый ключевой элемент 19, интегратор 20, RS-триггер 21, первый 22, второй 23 и третий 24 усилители, квадратор .25, блок 26 извлечени  квадратного корн , последовательно соединенные блок 27 умножени , сумматор 28, вто рой ключевой элемент 29, выходом сое диненный с первым выходом 8 блока 7 замедлени , подключенного вторым вы ходом 9 квторому входу второго клю чевого элемента 29, а также через RS-триггер 21 - к вькоду сумматора 28, третьимвходом П - лс второму В.ХОДУ сумматора 28, первым входом , 72 16 - к первому входу интегратора 20, выход которого соединен с третьим входом сумматора 28 и через первьш ключевой элемент 19 - с вторым входом интегратора 20,вторым входом 10 через инвертирующий усилитель 18 к второму входу первого ключевого элемента 19, четвертьм Ьход сумматора 28 через последовательно соединенные первый усилитель 22 и квадратор 25 подключен к п тому входу 15 блока 7 замедлени , соединенного также через второй усилитель 23 с п тым входом сумматора 28, четвертый вход 14 блока 7 замедлени  соединен с блоком 27 умножени , а также через последовательно соединенные третий усилитель 24 и блок 26 извлечени  квадратного корн  - с вторым входом блока 27 умножени . Командный блок 1 предназначен дл  пуска, зап1иты, блокировки и отключени  привода и св зан с датчиком импульса замедлени  (не показан). Задатчик 2 интенсивности предназначен дл  формировани  диаграммы скороЬти электропривода во времени и содержит (фиг.З) сумматор 30, нелинейные звень  31 и 32, интеграторы 33 и 34, узел 35 обратной св зи, который состоит из блока 36 умножени  и усилител  37. Вход (клемма) 38 задатчика 2 интенсивности соединен с командным блоком 1, а выход (клемма) 39 - с сумматором 3. Задатчик 2 интенсивности работает следующим образом. При ступенчатом входном воздействии и, , равном по величине максимальнрму значению выходного сигнала командного блока 1, на вход нелинейного звена 31 типа ограничение подаетс  разность AU Ug- К U . Так как в начальньй момент времени Ujg 0,то на выходе звена 31 имеетс  посто нный сигнал Ug, и, следовательно , увеличиваютс  сигналы по линейному закону, а U, по параболе до тех пор, пока сигнал станет равным U, .После этого U,j остаетс  посто нным, а U, У ичиваетс  по линейному закону. В момент времени, когда разность ди,, изменит знак, мен ютс  знаки сигналов на вы- ходах звеньев 31 и 32.В результате сигнал Usi начинает уменьшатьс  по линейному закону, а и, приближаетс  по параболе к заданному максимальному значению сигнала uj.

Дл  того, чтобы выходной сигнал и, стал .равным нулю в тот момент, когда и,4 станет равным U,, значение коэффициента К выбираетс  из услови  и, - КЗР и,, 0.

Блок 4 регулировани  скорости электропривода предназначен дл  преобразовани  входного сигнала в величину , необходимую дл  управлени  непосредственно электродвигателем.

Сумматоры 3 и 28 предназначены дл  суммировани  входных сигналов и могут быть вьтолнены на операционны усилител х.

Датчик 5 скорости предназначен дл  преобразовани  угловой скорости электропривода в пропорциональное ей напр жение и представл ет собой, например, тахогенератор.

Ключ 6 и ключевые элементы I9 и 29 предназначены дл  замыкани  входной цепи с выходной по управл ющему сигналу и могут быть выполнены на электронном ключе или электромеханическом реле.

Компаратор 12 предназначен дл  сравнени  входных сигналов и может быть выполнен на операционном усилителе ,

Коммутатор 13 предназначен дл  подачи входного сигнала на один из выходов и может быть выполнен на электронных ключах или электромеханическом реле.

Устройство работает следующим образом .

Дл  обеспечени  оптимальности по быстродействию и исключени  динамических перегрузок электропривода ве- личина пути замедлени  Н должна определ тьс  значени ми максимальной с скорости У,максимального ограничиваемого ускорени  а и максимального ограничиваемого рьшка р (первой производной по йремени от ускорени ) . При этом дл  формировани  управл кщего воздействи  V Ug необходим задатчик интенсивности второго пор дка (фиг.З), который формирует диаграммы напр жений (фиг.4), пропорциональных скорости V U , ускорению as и,,, рывку В период .замедлени  ( разгона ) задающие воздействи  V, а, р последовательно принимают максимальные значени , причем в любой момент времени хот  бы одно из,воздействий достигает максимального значени . Оптимальное управл ющее воздействие достигаетс , если напр жение U,, равн етс  нулю в тот момент времени, когда напр жение станет равно входному сигналу и и, задатчика 2 интенсивности . Это Достигаетс  за счет обратной св зи - узел 35 по ускорению а, подаваемой через сумматор 30 на вход нелинейного звена 31 - ограничител  ускорени . Параметры цепи обратной св зи выбраны из услови 

uu,o и,- и,- к,5и„.

Согласно диаграмме скорости (фиг.4) в координатах V ( скорость электропривода) и t (врем ) величина пути замедлени  Н равна площади, ограниченной кривой ocdef. Врем  замедлений

2tp + t

Я

где tp - врем  замедлени  с посто нным значением рьшка; t - врем  замедлени  с посто нным значением ускорени .

t ЛИ- Ъ- Р РП,

К„из,

де и, и - значени  напр жений на выходе звеньев 31 и 32, пропорциональные соответственно ограничиваемому ускорению otpi и рьшку р .

Vm- 2л vf Ui- 2 А ut

в - - ..- щ. --«.«.-.«. - л.

m к;.и„

р а;.

де AV, - изменение скорости РТ

на участке движени  с посто нным

рывком и пропорционально -г

,uf, iyia

34 9 V TI

/

де коэффициенты передачи интеграторов 33 и 34.

t YiP-ialb . -i (и - 5л1Ч) аРта„ - к«и„

, следовательно,

t, , Yffi- + JL-i У1п, и,.

«т рт К,и„ К„ и,г

1

т

где значение напр жени  на выходе блока 2 при максимальной

скорости V.

Величина Напр жени  и„,пропорционального пути замедлени , определ ет 512

максимальными значени ми скоросV , ускорени  : г„ , рьшка pj . t-v,

J V, ,dt |- t, .„,

Н о

-i V с--- + ) 2 otm Rm

апр жение, пропорциональное пу-н ,

i тт + У

н и. - и. ( -ь ) .

2 - к;;и„ кТзи,/

Напр жение U,, на третьем входе блока 7 замедлени  пропорционально величине пути замедлени  Н: U(, Н Так как путь замедлени  дл  выбранных параметров посто нный, то с учетом его значени  устанавлива.етс  датчик импульса замедлени  на пути движени  рабочего органа.

При скорости электропривода V (фиг.4) путь замедлени  равен площади , ограниченной кривой obghkl:

Н S , + S U1 1 h,.+ h, , obgm raghkl 2

где h| - путь замедлени  с ускорением , равным нулю; h - путь замедлени  с ускорением , меньше нул ;

Н, Jv,,dt; Vz 4;

2Д47 6

Во втором режиме скорость не, достигает максимального значени  V, а ускорение достигает максимального ограничиваемого значени  а, ,5 т.е. диаграмма ускорений имеет вид трапеции.

В третьем ускорение не достигает значени  а и измен етс  по треугольной диаграмме с двум  участО ками ограничени  .

Определим граничное значение сигнала Uj. на втсоде задатчика 2 интенсивности , при котором напр жение U измен етс  по треугольной диаграм 5 ме prs. Врем .замедлени  на участке рг ограничением рьшка р

а из, f РгпГр/Гиз

0и,гр К,(|- и 2tp,)

blUL 1 Kji (Uj,)

К «Up.

К JJ и,2

Это напр жение U „ устанавливаетс  на втором входе компаратора 12

(и и,7 ) и дл  выбранного пути замедлени   вл етс  величиной посто нной .

Врем  замедлени  tp на участке рг (фиг.4) до точки г изменени  знака ускорени  и рывка определ етс  из выражени 

V, - 4. am- л 2 a Pn, -

i и (-- + ); 2 % ,, Kj.U,

и - (yv.ai ,yv,.

Uv

s 2 К„и„ 2К„и,,

н - h,- Ъ О, а в напр жени х и - U), О. Напр жение U|, формируетс  на выходе интегратора 20. Напр жение Uj, подаетс  на четверты и п тый входы сумматора 28.

При этом условии вьщаетс  сигнал на непосредственное замедление во втором режиме блоком 7 замедлени . При скорости электропривода V2 это точка g (фиг.4).

В зависимости от значени  сигнала скорости электропривода может быть три режима задани  скорости, Лервый режим характеризуетс  максимальным значением скорости V и„ ,

№ ini

И изменением скорости при замедлении по кривой cdef (фиг.4).

При скорости электропривода ниже максимальной может быть второй или третий режим.

tpj

-r ,,J d t ,,мСили

V,

тогда

Uvi

к.зК„ир„

Путь замедлени  Н в третьем режиме равен

Н hjH- h.

где hj - путь замедлени  при скорости , равной или ниже граничной V

rp.V

с

t

Рз

Vs

И 2 ,fили

Р/Ч .к;:Ь

и - и . ,- Мк,,к,лз:

Напр жение Uj, формируетс  на выходе блока 27 умножени . н- h,-UH, При выполнении этого услови  в третьем режиме выдаетс  сигнал на не посредственное замедление (точка р, фиг.4) блоком 7 замедлени . Рассмотрим работу устройства в первом режиме при V V, т.е. такой скорости, дл  которой рассчитан путь Н. При подаче сигнала Пуск от командного блока 1 на выходе задатчика 2 интенсивности формируетс  напр жение задани  скорости, которое через сумматор 3 с характеристикой Uj 112+ s блок 4 регули ровани  скорости электропривода, раз гон   его до скорости, определ емой амплитудой сигнала на выходе командного блока 1. При подходе рабочего органа электропривода к датчику импульса замедлени  последний срабатывает и командный блок I в точке ( фиг.4) с второго выхода выдает сигО при t «с О t го где Е, -напр жение, прин тое за зн значение максимального сиг нала задани  скорости и оп редел емое источником пита ни . г Сигнал и подаетс  на ключ 6, кото рый замыкаетс  и подключает сигнал датчика 5 скорости, на вход компарато ра 12, на второй вход коммутатора 13 ,, ., на вход 16 блока 7 замедлени , а также подаетс  на вход 10 блока 7 замедлени  и далее через инвертирующий усилитель 18 на ключевой элемент 19, который размыкаетс  и подготавливает интегратор 20 к работе. Компаратор 12 сра:батьшает с характеристикой Го при и, и ЕцПри Ug и, - напр жение, определ емое источником питани  компаратора 12,13 и его выходное напр жение подаетс  на первый вход коммутатора, который переключаетс , так как имеет характеристику

Ги при и„ О (,, )

ЕиШб .- и 17

Claims (2)

1. , О при и. о при и, 0 (Ug : и,7 ) .и при и, E,,,) и сигнал Пд от датчика 5 скорости подаетс  на вход 15 блока 7 замедлени , а далее через квадратор 25 с характеристикой U u|, усилитель 22 с характеристикой U четвертый вход сумматора 28 с характеристикой U.J9 П„- и,г2 - Ujj- U57, а также через усилитель 23 с характеристикой и„ и,5 Kjj , К2, на п тый вход сумматора 28. Кроме того, напр жение от датчика 5 скорости подаетс  на интегратор 20, выходное напр жение которого определ етс  по выражению и К U d о где К2-- коэффициент передачи интегратора 20. Напр жение с выхода сумматора 28 подаетс  на RS-триггер 21 с характеристикой 0 при 28 . Е„ при и„ О где Ej - напр жение ,определ емое источником питани . При работе интегратора 20 напр жение на выходе сумматора 28 уменьшаетс . Уменьшаетс  при этом также напр жение на выходе сумматора 19. В первом режиме в период t О , ,„ ( фиг.4 вьшолн етс  условие U- .. .. .. .. 8 и„ - Ujp - Uj - Ugj О, т.е. напр жение на выходе сумматора 28 равно О, так как напр жение 11 + гз °° ч и RS-триггер 21 срабатывает и на его выходе устанавливаетс  напр жение, которое подаетс  на командньй блок 1 и на ключевой элемент 29. Командный блок 1 снимает сигнал задани  скорости с згщатчика 2 интенсивности точка с, фиг.4), и начинаетс  торможение электропривода по кривой cdef, а ключевой элемент 29 замыкаетс  и подключает сигнал с выхода сумматора 28 на первый вход сумматора 3. Момент начала торможени  в точке С определ етс  автоматически блоком 7 замедлени  с учетом рассто ни  до конечной точки останова и скорое91 ти электропривода. При выбранной неличине ускорени  в режиме замедлени  на участках cd и ef лини  ускорени  od имеет.посто нный наклон, а на участке.de ускорение посто нное. При повторении электроприводом кривой cdef (фиг.А) сигнал на выходе сумматора 28 равен 0. В случае возмущени  по темпу уменьшени  скорости при замедлении равенство и, и„ - Ujo - и.г - и, О наруша5-11 - II .|| -11 rzfl 1лаг тгт1та - етс , т.е. Ujg f и. Напр жение с выхода сумматора 28 в виде сигнала коррекции подаетс  н сумматор 3 и вызьгеает изменение ско рости электропривода до момента, пока не станет равным нулю. Таким образом, стабилизируетс  также ускорение при торможении. Предлагаемое устройство предназначено дл  управлени  механизмами циклического действи . Перед началом каждого цикла рабо ты производитс  установка всех необ ходимых блоков, элементов в исходное состо ние, например разр д конденсаторов регул тора скорости блока 4 регулировани  скорости электро привода, сн тие.напр жени  ;с второго выхода командного блока 1, уста новка RS-триггера 21 в нулевое состо ние и др. При рабогб устройства во втором режиме скорость электропривода равна Vj (фиг.4) и ниже максимальной V,, HO вьппе граничной V... , т.е. ,v,.,p, Пуск и работа электропривода производитс  по сигналу командного блока 1 аналогично рассмотренному вьше. При срабатывании датчика импульса замедлени  командный блок 1 выдает сигнал на переключение ключа 6 и ключевого элемента 19. После замыкани  ключа 6 сигнал датчика 5 скорости, пропорциональный скорости V,j , подаетс  через ком мутатор 13, квадратор 25, усилитель 22 на четвертый вход сумматора 28, также через усилитель 23 на п тый вход сумматора 28. При работе ийтегратора 20 по сигналу Uy Ug напр жение на его выходе увеличиваетс , а на выходе сумматора 28 уменьш етс . При Ujg « и„ - Ujp- Uj2 - О RS-триггер 21 переключаетс  и на его. выходе :устанавливаетс  напр же7Ю ние Е„ которое подаетс  на командный блок 1 и на ключевой элемент 29. Командный блок 1 снимает сигнал задани  скорости с датчика 2 интенсивности (момент t ty , фиг. 4) , и начинаетс  торможение электропривода по кривой ghkl, а ключевой элемент 29 замь1каетс  и обеспечивает прохождение сигнала коррекции от выхода сумматора 28 до сумматора 3 аналогично рассмотренному в первом режиме. В этом режиме момент начала замедлени  также осуществл етс  автоматически блоком 7 замедлени , обеспечиваетс  также стабилизаци  ускоре„   при замедлении. При работе устройства в третьем режиме скорость электропривода равна Vj (фиг.4), ниже или равна граничной V, Vp.rp.. Пуск и работа электропривода в этом режиме производитс  также по сигналу командного блока 1 аналогично рассмотренному в первом и во втором режимах. На выходе компаратора 12 после замыкани  ключа 6 сигнал равен нулю, поэтому сигнал датчика скорости Vg подаетс  на вход 14 блока 7 замедлени , а далее через усилитель 24 с характеристикой UH UH- К,,; К,, ерез блок 26 извлечени  квадратного корI с характеристикой U а второй вход блока 27 умножени  с характеристикой и„ U,. Сигнал Uj с выхода блока 27 умножени  подаетс  на первый .вход сумматора 28. При увеличении выходного напр жени  на интеграторе 20, работающем по сигналу от датчика 5 скорости, напр жение на выходе сумматора 28 уменьшаетс  и при выполнении услови  и„- 17 срабатывает RS-триггер 21, замыкаетс  ключевой элемент 29 и далее снимаетс  сигнал задани  скорости на выходе командного блока I Торможение производитс  при t tb по кривой prs. Дальнейша  работа электропривода аналогична описанному, Таким образом, устройство обеспечивает ограничение рывка, стабилизацию режимов замедлени  при высоком качестве переходных процессов, т.е. точную остановку без перерегулировани , ограничение динамических нагрузок электропривода. В устройстве можно регулировать темп изменени  ускорени , т.е. диаграмма ускорений имеет вид трапеции. Это позвол ет исключить механические колебани  сис темы электропривода и избежать неперегулирование после остановки электропривода , т.е. обеспечить остановку в заданной точке без колебаний, а в итоге сократить врем , необходимое дл  операций одного цикла. Отмеченные факторы позвол ют повысить надежность и безопасность эксплуатации электропривода. Формула изобретени  1.Устройство дл  точного останова электропривода по авт.св.№ 118261 отличающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности и безопас ности эксплуатации электропривода, в него дополнительно введены последовательно соединенные компаратор и коммутатор, выходы которого соединены с четвертым и п тым входами блока замедлени , первый вход которого соединен с вторым входом коммутатора и первым входом компаратора.
2. 2.Устройство по п.I, о т л и чающеес  тем, что блок замед пени  содержит инвертирующий усилитель , первый ключевой элемент, интегратор , RS-триггер, первый усилитель , второй усилитель, третий усилитель , квадратор, блок извлечени  квадратного корн  и последовательно соединенные блок умножени , сумматор , второй ключевой элемент, выходом соединенный с первым выходом блока замедлени , подключенного вторым выходом к второму входу второго ключевого элемента, а также через RS-триггер - к выходу сумматора, третьим входом - к второму входу сумматора , первым входом - к первому входу интегратора, выход которого соединен с третьим входом сумматора и через первьй ключевой элемент с вторьм входом интегратора, вторым входом через инвертирующий усилитель - к второму входу первого ключевого элемента, четвертый вход сумматора через последовательно соединеннью первый усилитель и квадратор подключен к п тому входу блока замедлени , соединенного также через второй усилитель с п тым входом сумматора, четвертый вход блока замедлени  соединен с первым входом блока умножени , а также через последовательно соединенные третий усилитель и блок извлечени  квадратного корн  - с вторым входом блока умножени .

   $ocdef - SoSg/jHS SoQprs