SU1509488A1 - Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism - Google Patents
Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- SU1509488A1 SU1509488A1 SU874342900A SU4342900A SU1509488A1 SU 1509488 A1 SU1509488 A1 SU 1509488A1 SU 874342900 A SU874342900 A SU 874342900A SU 4342900 A SU4342900 A SU 4342900A SU 1509488 A1 SU1509488 A1 SU 1509488A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- link
- current
- adder
- input
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов экскаваторов, буровых установок, прокатных станов и др.машин. Цель - повышение эффективности ограничени динамических усилий путем повышени быстродействи и помехоустойчивости устройства. Устройство содержит сумматоры 1,2,3, регул торы напр жени 4 и тока 5, вентильный преобразователь 6, датчики тока 7, напр жени 8 и момента 10 в упругом элементе 11 между электродвигателем (ЭД) 9 и исполнительным механизмом 12, нелинейные элементы 13 и 15 с зоной нечувствительности, дифференцирующий усилитель (ДУ) 14, дифференцирующее звено 16, фильтр 17 и источник 18 сигнала задани . Преобразователь 6 вл етс регулируемым. Величина его выходного напр жени (тока) зависит от уровн выходного сигнала регул тора 5. Датчик 7 тока установлен в цепь кор ЭД 9 и образует контур обратной св зи, выходной сигнал которого пропорционален рабочему току ЭД 9. Источник 18 сигнала задани определ ет темп разгона (торможени ) ЭД 9, а ДУ 14 формирует сигнал, завис щий от амплитуды и скорости изменени крут щего момента. Благодар этому осуществл етс эффективное демпфирование любых колебаний, превышающих по величине стопорное значение момента. Помехоустойчивость контура ограничени динамических нагрузок повышаетс благодар последовательно соединенным элементу 15 и звену 16. В момент времени, когда сигнал на выходе ДУ 14 близок к зоне "насыщени ", открываетс элемент 15, и в цепь обратной св зи ДУ 14 включаетс звено 16. Таким образом исключаетс режим "насыщени " ДУ 14. 2 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of excavator mechanisms, drilling rigs, rolling mills and other machines. The goal is to increase the effectiveness of limiting dynamic efforts by increasing the speed and noise immunity of the device. The device contains adders 1,2,3, voltage regulators 4 and current 5, valve converter 6, current sensors 7, voltage 8 and moment 10 in the elastic element 11 between the electric motor (ED) 9 and the actuator 12, non-linear elements 13 and 15 with a dead band, a differentiating amplifier (RC) 14, a differentiating link 16, a filter 17, and a reference signal source 18. Converter 6 is adjustable. The magnitude of its output voltage (current) depends on the level of the output signal of the regulator 5. Current sensor 7 is installed in the core of the ED 9 and forms a feedback loop, the output of which is proportional to the operating current of the ED 9. The reference signal source 18 determines the acceleration rate (deceleration) ED 9, and the remote control 14 generates a signal depending on the amplitude and rate of change of torque. Due to this, effective damping of any oscillations exceeding the magnitude of the stopping moment value is carried out. The noise immunity of the dynamic load limiting circuit increases due to the series-connected element 15 and link 16. At the time when the signal at the output of the control unit 14 is close to the "saturation" zone, element 15 is opened, and link 16 is turned on in the feedback circuit. The "saturation" mode of the remote control is excluded. 14. 2 Il.
Description
сдsd
о соabout with
4; СХ) 00four; CX) 00
10 в упругом элементе 11 между электродвигателем (ЭД) 9 и исполнительным механизмом 12, нелинейные элементы 13 и 15 с зоной нечувствительности, дифференцирующий усилитель(ДУ) 14, дифференцирующее звено 16, фильтр10 in the elastic element 11 between the electric motor (ED) 9 and the actuator 12, the nonlinear elements 13 and 15 with the dead zone, the differentiating amplifier (DU) 14, the differentiating element 16, the filter
17и источник 18 сигнала задани . Преобразователь 6, вл етс регулируемым . Величина его выходного напр же- ни (тока) зависит от уровн выходного сигнала регул тора 5. Датчик 717 and task source 18. Converter 6 is adjustable. The magnitude of its output voltage (current) depends on the level of the output signal of the regulator 5. Sensor 7
тока установлен в цепь кор ЭД 9 и.образует контур обратной св зи, выходной сигнал которого пропорцио- нален рабочему току ЭД 9. Источникcurrent is installed in the circuit of ED 9 and. forms a feedback loop, the output signal of which is proportional to the working current of ED 9. Source
18сигнала задани определ ет темп разгона (торможени ) ЭД 9, а ДУ 14The 18 signal of the task determines the acceleration (deceleration) rate of ED 9, and the DN 14
формирует сигнал, завис щий от амплитуды и скорости изменени крут - щего момента. Благодар этому осуществл етс эффективное демпфирование любых колебаний, , превьщ1ающих по величине стопорное значение момента. Помехоустойчивость контура ограничени динамических нагрузок повьщ аетс благодар последовательно соединен- Hbw элементу 15 и звену 16. В момент времени, когда сигнал на выходе ДУ 14 близок к зоне насьщ1ени , открываетс элемент 15 и в цепь обратной св зи ДУ 14 включаетс звено 16. Таким образом исключаетс режим насыщени ДУ 14. 2 ил.generates a signal depending on the amplitude and rate of change of the torque. Due to this effective damping of any oscillations, exceeding in magnitude the stopping moment value, is carried out. The noise immunity of the dynamic load limiting circuit increases due to the Hbw element 15 and the link 16 being sequentially connected. At the time when the signal at the output of the control unit 14 is close to the zone of pressure, element 15 opens and the link 16 is connected to the feedback circuit of the control unit 14. Thus the saturation mode of the remote control is excluded. 14. 2 Il.
Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл и пользо- вани в электроприводах механизмов экскаваторов, а также буровых установок , прокатных станов и других машин .The invention relates to electrical engineering and is intended for use in electric drives of excavator mechanisms, as well as drilling rigs, rolling mills and other machines.
Целью изобретени вл етс повы- шение эффективности ограничени динамических усилий путем повьпиени быстродействи и помехоусто11чивости устройства.The aim of the invention is to increase the efficiency of limiting dynamic forces by increasing the speed and noise immunity of the device.
На фиг.1 показана функциональна схема устройстваj на фиг.2 - временна диаграмма сигналов устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the device j in figure 2 - the timing diagram of the signals of the device.
Устройство (фиг.1) содержит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры,регул тор 4 напр жени , регул тор 5 тока, вентильный преобразователь-6, датчик 7 тока, датчик 8 напр жени электродвигатель 9, датчик 10 момента в упругом элементе 11 между двигателем 9 и исполнительным механизмо 12, первый нелинейный элемент 13 с зоной нечувствительности, дифференди рздощий усилитель 14, второй нелинейный элемент 15 с зоной нечувствительности , дифференцирующее звено 16, фильтр 17 и источник 18 сигнала задани .The device (Fig. 1) contains the first 1, second 2 and third 3 adders, voltage regulator 4, current regulator 5, valve converter-6, current sensor 7, voltage sensor 8 electric motor 9, moment sensor 10 in an elastic element 11 between the motor 9 and the actuator 12, the first nonlinear element 13 with the deadband, a differential amplifier 14, the second nonlinear element 15 with the deadband, the differentiation link 16, the filter 17, and the reference signal source 18.
Сумматоры 1-3 имеют единичный коэффициент передачи во всем диапазоне изменени управл ющих воздейст- Adders 1–3 have a unit gain over the entire range of control actions.
ВИЙ.Viy.
Регул тор напр жени 4 и тока 5,Voltage regulator 4 and current 5,
например пропорционально интеграль ные , служат дл регулировани соответствующих параметров электродвигател 9.for example, proportionally integral, are used to adjust the corresponding parameters of the electric motor 9.
Вентильный преобразоват ель 6 вл етс регулируемым, величина его выходного напр жени (тока) зависит от уровн выходного сигнала регул тора 5. Датчик 7 тока, установленный в цепь кор электродвигател 9, образует контур обратной св зи, выходной сигнал которого пропорционален рабочему току электродвигател 9The valve converter 6 is adjustable, the magnitude of its output voltage (current) depends on the level of the output signal of the regulator 5. The current sensor 7 installed in the core of the electric motor 9 forms a feedback loop, the output of which is proportional to the operating current of the electric motor 9
Датчик 8 напр жени формирует сигнал , пропорциональный среднему-значению выходного напр жени преобразовател 6.Voltage sensor 8 generates a signal proportional to the average value of the output voltage of converter 6.
Датчик 10 момента формирует на выходе сигнал, пропорциональный мо- менту на контролируемом валу в кинематической цепи между электродвигателем 9 и исполнительным механизмом 12.The torque sensor 10 generates at the output a signal proportional to the moment on the controlled shaft in the kinematic chain between the electric motor 9 and the actuator 12.
Звень 11 и 12 отображают рабочие органы экскаватора. Первое клиновое звено 13 имеет зону нечувствительности ±С (фиг.2) и единичный коэффициент передачи в диапазоне, превыщающем (по модулю) уровень ±С.Link 11 and 12 represent the working bodies of the excavator. The first wedge link 13 has a dead zone ± C (FIG. 2) and a unit transfer coefficient in the range exceeding (in absolute value) the level ± C.
Дифференцирующий усилитель 14 имеет передаточную функцию, например,поледовательно включенных двух форсирующих звеньевDifferentiating amplifier 14 has a transfer function, for example, successively included two forcing links
w(p) (т,р + -1- 1) (1)w (p) (t, p + -1- 1) (1)
где Т и Т - посто нные времени.where T and T are constant times.
Максимальньй выходной сигнал усилител 14 соответствует величине А.The maximum output signal of the amplifier 14 corresponds to the value of A.
Второй нелинейный элемент 15 выполнен с зоной нечувствительности 0 ± (А-Ь), где Л А, и имеет единичный коэффициент передачи в диапазоне, превышающем величину в,The second non-linear element 15 is made with a dead zone of 0 ± (А-б), where Л А, and has a single transmission coefficient in the range exceeding the value в,
Передаточна функци звена 16 соответствует видуThe transfer function of the link 16 corresponds to
W(p) ТР+ 1,W (p) TP + 1,
где Т - посто нна времени.where T is constant time.
Фильтр 17 реализует передаточную функцию, например, апериодического звена.The filter 17 implements the transfer function, for example, aperiodic link.
W(p) W (p)
1one
ТфР+1TFR + 1
с посто нным времени Тф.with a constant time Tf.
Источник 18 сигнала задани определ ет темп разгона (торможени ) электродвигател 9.The reference signal source 18 determines the acceleration (deceleration) rate of the electric motor 9.
25 л 14 уменьшаетс на величину Дх,пр порциональную вольт-секундной площа S (фиг.2), что эквивалентно уменьше нию коэффициента усилени усилител 14 дл полезной составл ющей входно25 liters 14 is reduced by the value of Dx, proportional to the volt-second area S (Fig. 2), which is equivalent to reducing the gain of the amplifier 14 for the useful component of the input
Устройство работает следующим образом ..The device works as follows.
При превьш1ении крут щим моментом М стопорного значени Мр-р на выходе элемента 13 по вл етс напр жение, кото- 30 го сигнала.When the torque M of the stop value Mr-p at the output of the element 13 exceeds the torque M, the voltage of the 30 signal appears.
рое подаетс на дифференцирующийДл исключени указанного недосусилитель 14. Форсирующие звень дифференцирующего усилител 14 настрое ны соответственно на компенсацию посто нных времени управл емого пре- 35 образовател 6 и электромеханическойA swarm is fed to the differentiator. To exclude this under-amplifier 14. The forcing links of the differentiating amplifier 14 are tuned accordingly to compensate for the constant time of the controlled converter 35 and the electromechanical
посто нной времени привода. Напр жение дифференцирующего усилител 14 через фильтр 17 подаетс на сумматорconstant drive time. The voltage of the differentiating amplifier 14 through the filter 17 is fed to the adder
.2, формиру изменение задани регул - 40 движетс по траектории а-Ь.2, forming a change in the task of regulation - 40 is moving along the trajectory a-b
тору 5 тока необходимой амплитуды и (Фиг.2), котора лежит ниже уровн фазы, преп тствующие колебани м динамического момента и его превьш ению над стопорным значением. При увелитатка служат элементы 15 и 16. В момент времени t, когда сигнал на выходе усилител 14 близок к зоне на- сьш1ени , открываетс элемент 15 и в цепь обратной св зи усилител 14 вкл чаетс дифференцирующее звено 16. Вследствие увеличени посто нной вре мени усилител 14 его выходной сиг+А . В интервале происходит перезар д форсирующего звена 16. В точ ке С элемент 15 выключаетс , выходное напр жение усилител 14 скачкомthe torus 5 is the current of the required amplitude and (Fig. 2), which lies below the phase level, preventing the oscillations of the dynamic moment and its transformation over the stopping value. When uvilitatka serve elements 15 and 16. At time t, when the signal at the output of the amplifier 14 is close to the zone of expansion, the element 15 is opened and the differentiating link 16 is included in the feedback circuit of the amplifier 14. Due to the increase in the constant time 14 its output sig + a. In the interval, recharge of the forcing link 16 occurs. At point C, element 15 is turned off, the output voltage of amplifier 14 is abrupt
резар д форсирующего звена 16. В т ке С элемент 15 выключаетс , выходное напр жение усилител 14 скачкомa boost of the boost link 16. In unit C, the element 15 is turned off, the output voltage of the amplifier 14 is abrupt
чени х момента сигнал дифференци- 45moment of the signal differential 45
рующего усилител 14 имеет пол рность, Достигает траектории движени сиг- противоположную пол рности регул тонала х,и (t) + x(t) .Amplifier 14 has a polarity, Achieves the trajectory of movement of the signal opposite to the polarity of the regulating x, and (t) + x (t).
14 п 14 p
Таким образом, введение второго нелинейного, элемента 15 и звена 16 исключает режим насыщени усилител 14, повыша домехоустойчивость конт ра ограничени динамических нагрузо экскаватора.Thus, the introduction of the second nonlinear element 15 and link 16 eliminates the saturation mode of the amplifier 14, increasing the home stability of the counter for limiting the dynamic loads of the excavator.
pa, и напр жени ирц . При Up |у Орц измен етс пол рность напр жени на входе регул тора 5 тока, а двигатель переводитс в режим рекуперативного торможени . Благодар тому, что дифференцирующий усилитель формирует сигнал, который зависит как от ам- плитуды, так и от скорости изменени крут щего момента, осуществл етс эффективное демпфирование любых ко- лебаний, превышающих по величине стопорное значение момента. .pa, and pressure irts. When Up | y Orts, the polarity of the voltage at the input of current regulator 5 is changed, and the motor is switched to regenerative braking. Due to the fact that the differentiating amplifier generates a signal, which depends on both the amplitude and the rate of change of the torque, effective damping of any oscillations exceeding the magnitude of the stopping moment of the moment takes place. .
Помехоустойчивость контура ограничени динамическ1гх нагрузок достигаетс введением элемента 15 и звена 16, Предположим, что в момент времени Сд (фиг.2) на вход сумматора 3 (фиг.1) воздействует высокочастотна помеха Xp(t), котора суммируетс с полезной составл ющей сигнала на.выходе элемента 13. Считаем, что информативный сигнал x.(t) на выходе усилител 14 за врем действи помехи вл етс величиной посто нной (фиг.2), При достаточно высоком уровне сигнала помехи в момент времени t результирующий выходной сигнал x(t) и X п(t) усилител 24 достигает зоны насыщени операционного усилител и в интервале ограничиваетс наThe noise immunity of the limiting circuit of dynamic loads is achieved by the introduction of element 15 and link 16. Suppose that at time Cd (Fig. 2) the input of adder 3 (Fig. 1) is affected by high-frequency disturbance Xp (t), which is summed up from the signal component The output of element 13. We assume that the informative signal x. (t) at the output of amplifier 14 during the time of interference is constant (figure 2). At a sufficiently high level of the signal of interference at time t, the resulting output signal x (t ) and Xn (t) amplifier 24 reaches 3 us saturation of the operational amplifier and is limited to the range
уровне + А. (здесь (t) сигнал помехи после его прохож,цени через дифференциальный усилитель 14). В результате полезна составл юща (t) выходного напр жени усилите 14 уменьшаетс на величину Дх,пропорциональную вольт-секундной площади S (фиг.2), что эквивалентно уменьшению коэффициента усилени усилител 14 дл полезной составл ющей входного сигнала.level + A. (here (t) signal interference after its passage, value through the differential amplifier 14). As a result, the useful component (t) of the output voltage of amplification 14 decreases by an amount Dx proportional to the volt-second area S (Fig. 2), which is equivalent to reducing the gain of amplifier 14 for the useful component of the input signal.
Дл исключени указанного недостатка служат элементы 15 и 16. В момент времени t, когда сигнал на выходе усилител 14 близок к зоне на- сьш1ени , открываетс элемент 15 и в цепь обратной св зи усилител 14 включаетс дифференцирующее звено 16. Вследствие увеличени посто нной времени усилител 14 его выходной сиг (Фиг.2), котора лежит ниже уровн To eliminate this drawback, elements 15 and 16 serve. At time t, when the signal at the output of amplifier 14 is close to the zone of extension, element 15 is opened and differentiator 16 is turned on in the feedback circuit. Due to the increase in the constant time of the amplifier 14 of its output sig (FIG. 2), which lies below the level
+А. В интервале происходит перезар д форсирующего звена 16. В точке С элемент 15 выключаетс , выходное напр жение усилител 14 скачком+ A. In the interval, recharge of the forcing link 16 occurs. At point C, element 15 is turned off, the output voltage of amplifier 14 is abrupt
Достигает траектории движени сиг- Achieves the trajectory of the signal
нала х,и (t) + x(t) .nal x, and (t) + x (t).
14 п 14 p
Таким образом, введение второго нелинейного, элемента 15 и звена 16 исключает режим насыщени усилител 14, повыша домехоустойчивость контура ограничени динамических нагрузок экскаватора.Thus, the introduction of the second non-linear element 15 and link 16 eliminates the saturation mode of the amplifier 14, increasing the home stability of the circuit limiting the dynamic loads of the excavator.
Предлагаемое устройство повьшает эффективность ограничени динамических нагрузок за счет реакции не толь- ко на величину, но и на скорость изменени нагрузки механизма. Устройство работает только в нагрузки , исключаетс релейное отключение ,устройства при нулевых скорост х привода , устран крутильные колебани нагрузки при стопорении привода из- :за наличи упругих элементов в кинематической цепи. Подбором посто нной времени усилител 14 обеспечиваетс требуемый характер переходного процесса тока при стоиорении без введени дополнительных узлов. Повышаетс помехоустойчивость устройства ограничени .The proposed device improves the effectiveness of limiting dynamic loads by reacting not only by the magnitude, but also by the rate of change of the load of the mechanism. The device works only in the load, the relay disconnection is excluded, the devices at zero speeds of the drive eliminate the torsional fluctuations of the load when the drive is locked because of the presence of elastic elements in the kinematic chain. By selecting a time constant of the amplifier 14, the required nature of the current transient process is ensured when stopped without introducing additional nodes. The interference immunity of the limiting device is increased.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874342900A SU1509488A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874342900A SU1509488A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1509488A1 true SU1509488A1 (en) | 1989-09-23 |
Family
ID=21342058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874342900A SU1509488A1 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1509488A1 (en) |
-
1987
- 1987-12-15 SU SU874342900A patent/SU1509488A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 442272, кл. Е 02 Р 9/20, 1972. Авторское свидетельство СССР № 866074, кл. Е 02 F 9/20, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1050809C (en) | Method and apparatus for robust automatic clutch control with PID regulation | |
US4811225A (en) | Ratio control technique for continuously variable transmission | |
US5293316A (en) | Closed loop launch and creep control for automatic clutch | |
US5384526A (en) | PI or PID control loop with self-limiting integrator | |
JPH07197955A (en) | Automatic clutch controller and generating method of clutch connection signal | |
US5004084A (en) | Closed loop control of a hydraulically controlled clutch | |
US4284942A (en) | Load driving apparatus | |
EP1026818B1 (en) | Motor speed controller and gain setting method of the controller | |
US6042501A (en) | Variable control device for a continuously variable transmission | |
US5528119A (en) | Method and apparatus for phase compensation in a vehicle control system | |
SU1509488A1 (en) | Apparatus for limiting dynamic loads in excavator mechanism | |
EP0234109A2 (en) | Summing pressure compensation control | |
US5189611A (en) | Temperature compensation technique for a continuously variable transmission control system | |
US7440807B2 (en) | Control system provided with virtual power monitor and thereby provided with function of evaluating and analyzing stability of object to be controlled | |
JP3600624B2 (en) | Continuously variable transmission with control system | |
EP0523255A4 (en) | ||
US6939264B2 (en) | Method for controlling a continuously variable transmission | |
EP0772803B1 (en) | Method and apparatus for phase compensation in a vehicle control system | |
SU1733577A1 (en) | Excavating machine electric drive control unit | |
EP0281944B1 (en) | Pulse width modulation technique for a valve in a continuously variable transmission | |
Lee et al. | Self–tuning adaptive speed control for hydrostatic transmission systems | |
RU2030521C1 (en) | Device for combined optimal control of excavator electric drive | |
SU1465302A1 (en) | Device for controlling regulation object | |
SU1661954A1 (en) | Dc electric drive | |
SU524717A1 (en) | Device for controlling the excitation current of the traction generator |