SU1617597A1 - Электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизированным электроприводам с упругой кинематической св зью между электродвигателем и механизмом при работе исполнительного органа на нагрузку типа пара трени . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности механизма и качества технологического процесса при работе электропривода на нагрузку типа пара трени . Устройство содержит электродвигатель 1, вал которого через упругую св зь 3 соединен с исполнительным органом 2. Последовательно соединенные задатчик скорости 5, коммутирующий элемент 12, регул тор 6 скорости, регул тор 7 тока на выход которого подключен к вентильному преобразователю. Вход датчика 10 фрикционных автоколебаний подключен в выходу датчика 9 тока. В данном устройстве обеспечиваетс  подавление фрикционных автоколебаний без снижени  частоты вращени  электродвигател  за счет подключени  дополнительной жесткой обратной св зи по току ко входу регул тора скорости и соответствующего изменени  напр жени  задани  скорости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электроприводам с упругой св зью между электродвигателем и механизмом при работе механизма на нагрузку типа пары трени .

Цель изобретени  - повышение надежности механизма и качества технологического процесса при работе электропривода на нагрузку типа пары трени .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема электропривода; на фиг. 2 - функциональна  схема датчика фрикционных автоколебаний; на фиг. 3 - граница устойчивости электропривода в пространстве его обобщенных безразмерных параметров.

Электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель 1. св занный с исполнительным органом 2 посредством упругой св зи 3 и подключенный к вентильному преобразователю 4, в цепь управлени  которого включены последовательно включенные за- датчик 5 скорости, регул тор 6 скорости, регул тор 7 тока с подключенными к входам регул торов соответственно датчиком 8 и 9 скорости и тока. В электропривод введены датчик 10 фрикционных автоколебаний и управл емые коммутирующие элементы 11 и 12, при этом вход датчика 10 фрикционных автоколебаний подключен к выходу датчика 9 тока, а выход - к управл ющим входам управл емых коммутирующих элементов 11 и 12, первый из которых включен между выходом датчика 9 тока и входом регул тора 6 скорости, а второй - между задатчиком 5 и регул тором 6 скорости. Между датчиком 9 тока и коммутирующим элементом 11 включен узел 13 жесткой обратной св зи.

Датчик 10 фрикционных автоколебаний (фиг. 2) образуют последовательно соединенные узкопо осныЛ фильтр 14, преобразователь 15 переменного напр жени  в посто нное, второй фильтр 16, компаратор 17, лопический элемент И 18, логический элемент ИЛИ 19 и триггер 20, а также последовательно соединенные дифференцирующее звено 21 и блок 22 компараторов, при этом вход дифференцирующего звена 21 подключен к выходу фильтра 16, первый выход блока 22 компараторов подключен к второму входу логического элемента И 18, второй выход - к второму входу логического элемента ИЛИ 19, а вход узкополосного фильтра 14 и выход триггера 20 служат соответственно входом и выходом датчика.

Электропривод с упругой св зью и нагрузкой типа пары трени  характеризуетс  следующими обобщенными параметрами: у - коэффициент соотношени  маховых масс; v - отношение квадратов

частот недемпфированного механического и электромеханического резонансов, Тм1з - относительна  электромеханическа  посто нна  замкнутой системы; b - отноше- ниежесткостимеханической

характеристики нагрузки к модулю жесткости статической механической характеристики замкнутой системы электропривода. На фиг. 3 представлена граница устой- 0 чивости электропривода с упругой св зью и нагрузкой типа пары трени  в пространстве обобщенных параметров Ь, Тм1з дл  значений у-1., где обозначены область А, соответствующа  затухающим колебани- 5  м, и область Б, соответствующа  фрикционным автоколебани м. Кроме того, на фиг. 3 представлена пр ма  ОД. Ее наклон определ етс  исключительно механическими параметрами системы. При изменении 0 жесткости статической механической характеристики электропривода (введением дополнительной жесткой обратной св зи по току) точка с координатами b и Тм1э, отображающа  характер динамических про- 5 цессов системы электропривода, перемещаетс  по пр мой ОД.

Электропривод работает следующим образом.

При отсутствии скольжени  в паре тре- 0 ии  коммутирующий элемент 11 отключен и электропривод работает Katr система подчиненного регулировани  со стандартной настройкой . При скольжении в механизме возникают фрикционные автоколебани , 5 определ ющие колебани  тока в  корной цепи электродвигател . Распознавание фрикционных автоколебаний производитс  датчиком 10 фрикционных автоколебаний в результате анализа им сигнала, поступаю- 0 щего на его вход с выхода датчика 9 тока. При этом на выходе датчика фрикционных автоколебаний вырабатываетс  сигнал в виде электрического напр жени , который включает коммутирующий элемент 11 поуп- 5 равл ющему входу. В результате выход датчика 9 тока через узел 13 дополнительной жесткой обратной св зи по току (пропорциональный усилитель) подключаетс  к входу регул тора б скорости. При этом точка с 50 координатами Ь, характеризующа  тип динамического процесса в системе, из области Б фрикционных артоколебаний (фиг. 3) пер емещаетс  вдоль пр мой ОД в область А, вследствие чего фрикционные ав- 55 токолебани  подавл ютс . Одновременно с подключением узла дополнительной жесткой обратной св зи сигналом с датчика фрикционных автоколебаний во втором коммутирующем элементе 12 производитс  изменение напр жени  задани  скорости с

целью компенсации того статического нени  скорости, к которому приводит подключение дополнительной жесткой обратной св зи.

Датчик фрикционных автоколебаний осуществл ет идентификацию фрикционных автоколебаний. С помощью узкополосного фильтра 14, настроенного на полосу частот фрикционных автоколебаний, и фильтра 16, выдел ющего посто нную составл ющую выпр мленного и усиленного напр жени , блок 22 компараторов идентифицирует уровень напр жени  в четырех устанавливаемых диапазонах.

Компаратор 17  вл етс  пороговым элементом и вырабатывает напр жение в случае , когда амплитудз колебаний тока силовой цепи привода превышает некоторое установленное значение. Дифференцирующее звено 21 предназначено дл  выработки напр жени , анализиру  которое можно определить характер колебательного процесса (сход щийс , стационарный, расход щийс ). При этом затухающему колебательному процессу соответствует отрицательное напр жение на -выходе дифференцирую него звена 21. стационарным фрикционным астоколебани-  м - напр жение, к нулю, расход щемус  кпсб т ;льчому процессу - относительно нэбoл шое положительное напр жение, первому моменту ударного приложени  нагрузки - значитепьное по величине выходное напр жение. Блок 22 компараторов предназначен дл  анализа характера колебательного процесса и соответствующей выработки выходных напр жений . Компоновка компараторов в блоке 22 осуществлена так, что при отрицательном напр жении на входе блока выходной сигнал отсутствует на обоих выходах, при величине входного напр жени  из малой окрестности нул  на первом выходе вырабатываетс  сигнал, а на втором нет, при относительно небольшом положительном входном напр жении вырабатываетс  сигнал на втором выходе и при значительном в ходном напр жении не вырабатываютс  сигналы ни на первом, ни на втором выходах . Элемент И 18 предназначен дл  индикации стационарных фрикционных автоколебаний со значительной амплитудой , а также дл  исключени  ложных срабатываний датчика фрикционных автоколебаний при приложении ударной нагрузки как в первый момент, когда амплитуда резко возрастает, так и в дальнейшем , когда колебани  приобретают характер затухающего процесса. Элемент ИЛИ 19 служит дл  индикации фрикционных автоколебаний в .вух случа х: или ста- М юнарных фрикционных автоколебаний (по сигналу с элемента И 18) или расход щихс  колебаний (по сигналу с второго выхода бло- 5 ка 22 компараторов), а также дл  предотвращени  ложных срабатываний триггера 20 от кратковременных импульсов на выходе элемента И 18. При этом уставки (опорные напр жени ) компаратора 17 и блока 22 10 компараторов устанавливаютс  при налад- хе устройства, а их ориентировочные величины могут быть заранеэ рассчитаны исход  из требований к динамике данного механизма .

15 При рассмотрении работы датчика 10 следует иметь ввиду, Ч1о до уровн  стационарной амплитуды фрикционные автоколебани  могут развивагьс  лмбо плавно (за 2-10 или более периодов расход щихс  ко- 20 лебаний), либо скачком (менее чем за 0.5 периода), что зависит от величины логариф- fvmecKoro декремента и других факторов. Датчик построен так, что позвол ет распознавать фрикционные автоколебани  неза- 25 рисимо от типа их установлени  и вместе с тем отличить их от затухающих колебаний амплитуды, вызванных, например, ударной нагрузкой о элементах конструкции . В качестве фрикционных автоколеба- 0 НИИ регистрируютс  колебательные процессы установленной частоты и либо стационарной, но относительно большой амплитуды, либо нарастающей во времени амплитуды (независ1и;о от ее величины). Б Принципиальной основой аппаратурного анализа динамических процессов в приводе с индикацией режима фрикционных автоколебаний  вл етс  непрерывный контроль комбинаций абсолютных величин двух фи- 0 зических параметров; амплитуды колебаний и скорости изменени  этой амплитуды.

Фильтр 14 выдел ет из сигнала датчика 9 тока первую гармонику колебаний тока , соответствующих фрикционным 5 автоколебани м, когда последние по вл ютс . Преобразователь 15 со сглаживающим фильтром 16 вырабатывает на выходе в зависимости от типа установлени  фрикционных автоколебаний либо плавно нара- 0 стающее в функции времени напр жение (плавное установление), либо близкое к единичной функции (скачкообразное установление ). При стационарных фрикционных автоколебани х на выходе фильтра 16 при- 5 сутствует посто нное напр жение. В случае плавного установлени  фрикционных автоколебаний дифференцирующее звено 21 вырабатывает относительно небольшое положительное напр жение, в результате чего блок 22 компараторов на первом выходе

ырабатывает нулевое напр жение, а на тором выходе - положительное и включает лемент ИЛИ 19, который затем включает риггер 20. Последний подключает узел доолнительной жесткой обратной св зи по 5 оку. В случае, когда имеет место второй тип становлени  фрикционных автоколебаний и стационарна  амплитуда устанавливаетс  скачком, на выходе дифференцирующего звена 21 присутствует сигнал, близкий к ну- 10 левому, в результате чего на втором выходе блока 22 компараторов вырабатываетс  нулевой сигнал, а на первом - положительный, который подаетс  на второй вход элемента И 18. При этом на первом входе элемента И 15 18 также присутствует положительный сигнал , поскольку амплитуда фрикционных автоколебаний значительна и соответствующий ей сигнал превышает уставку компаратора 17. Элемент И 18 вырабатывает на 20 выходе напр жение и через элемент ИЛ1/119 включает триггер 20, который обеспечивает подключение узла дополнительной жесткой обратной св зи по току.

В случае затухающего колебательноге 25 процесса значительной амплитуды компаратор 17 вырабатывает сигнал, который подаетс  на первый вход элемента И 18. Однако на выходе элемента И 18 присутствует нулевой сигнал, поскольку дифферен- 30 цирующее звено 21 вырабатывает отрицательное напр жение и, следовательно , на обоих выходах блока 22 компараторов вырабатываютс  нулевые сигналы. Поэтому не включаетс  элемент ИЛИ 19 и 35 ложного срабатывани  не происходит.

При ударном приложении нагрузки, когда первому полупериоду колебаний соответствует всплеск амплитуды колебаний, на выходе дифференцирующего звена выраба- 40 тываетс  положительное напр жение большой амплитуды. При этом на обоих выходах блока 22 компараторов вырабатываютс  нулевые напр жени , вследствие чего триггер 20 не включаетс  и ложного срабатывани  45 не происходит.

Таким образом, датчик фрикционных колебаний обеспечивает идентификацию фрикционных автоколебаний и автоматически производит подключение к системе 50 управлени  электроприводом дополнительной обратной св зи по току.

Отключение дополнительной жесткой обратной св зи по току и возврат системы управлени  в исходное состо ние произво- 55 д тс  подачей напр жени  на второй выход триггера 20, который в результате отключает коммутирующий элемент 11. Подача напр жени  на второй вход триггера 20 может осуществл тьс  либо оператором, либо автоматически с различными принципами выработки управл ющего напр жени .

Датчик фрикционных автоколебаний может быть выполнен на базе интегральных элементов - серийно выпускаемых операционных усилителей и коммутирующих элементов , либо программно с применением микропроцессоров.

Таким образом, электропривод обеспечивает подавление фрикционных автоколебаний , что значительно снижает динамические нагрузки в уп|эугой св зи, повыша  надежность механизма и качество технологического процесса.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Электропривод, содержащий электродвигатель , св занный с исполнительным органом посредством упругой св зи, подключенный к вентильному преобразователю , в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные задатчик скорости, регул тор скорости и регул тор тока с подключенными к входам регул торов соответственно датчиками скорости и тока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности механизма и качества технологического процесса при работе электропривода на нагрузку типа пары трени , в него введены датчик фрикционных автоколебаний, два управл емых коммутирующих элемента, при этом вход датчика фрикционных автоколебаний подключен к выходу датчика тока, а его выход - к управл ющим входам управл емых коммутирующих элементов, первый из которых включен между выходом датчика тока и входом регул тора скорости, а второй - между задатчи- ком и регул тором скорости.
2. 2. Электропривод по п. 1. отличающийс  тем, что датчик фрикционных автоколебаний содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр, преобразователь переменного напр жени  в посто нное , второй фильтр, компаратор, логические элементы И и ИЛИ и триггер, а также последовательно соединенные дифференцирующее звено и блок компараторов , при этом вход дифференцирующего звена подключен к выходу второго фильтра, первый выход блока компараторов подключен к второму входу логического элемента И, его второй выход - к второму входу логического элемента ИЛИ, а вход узкополосного фильтра и выход триггера служат соответственно входом и выходом датчика.

   Uoni

   Kff,l2

   Фиг. 2

   Шиг,3