SU1711314A1

SU1711314A1 - Electric motor drive for device for tensioning of extruded profile

Info

Publication number: SU1711314A1
Application number: SU894732782A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Полещук; Орест Иванович Кульбачный; Виктор Васильевич Дитев; Виталий Яковлевич Зеленский
Original assignee: Красноярский металлургический завод им.В.И.Ленина; Московский институт приборостроения
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1992-02-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в Электроприводах устройств, тянущих прессуемый профиль из очка матрицы гидравлического экструзионного пресса.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of devices pulling the extruded profile from the matrix point of a hydraulic extrusion press.

Цель изобретения - повышение качества профиля.The purpose of the invention is improving the quality of the profile.

На чертеже изображена схема электропривода устройства.The drawing shows a diagram of the electric drive of the device.

Электропривод содержит гидравлический пресс 1 с матрицей 2 для выхода профиля 3, тяговую тянущую тележку 4, перемещаемую по рельсам 5 транспортной лентой 6, сцепленной с приводным колесомThe electric drive contains a hydraulic press 1 with a matrix 2 for the exit of the profile 3, a traction pulling trolley 4, moved along the rails 5 by a conveyor belt 6, coupled to the drive wheel

7. Последнее связано с электродвигателем 8 постоянного тока и датчиком 9 скорости. Последовательно соединены регулятор 10 тока, пропорциональное звено 11 и усилитель 12 мощности, к выходу которого подключен электродвигатель 8. Выход датчика 13 тока якоря электродвигателя 8 соединен с входом сумматора 14, другие входы которого подключены к выходам дифференцирующего звена 15 и ПИД-регулятора 16. Вход узла 17 потерь соединен с входами ПИД-регулятора 16, дифференцирующего звена 18 и выходом датчика 9 скорости.7. The latter is connected with a direct current electric motor 8 and a speed sensor 9. A current controller 10, a proportional link 11, and a power amplifier 12 are connected in series, to the output of which an electric motor 8 is connected. The output of the sensor 13 of the armature current of the electric motor 8 is connected to the input of the adder 14, the other inputs of which are connected to the outputs of the differentiating link 15 and the PID controller 16. Input site 17 losses connected to the inputs of the PID controller 16, the differentiating link 18 and the output of the speed sensor 9.

Входы датчика 19 тока натяжения соединены с выходами датчика 13 тока, узла 17 натяжения и дифференцирующего звена 18. Выход регулятора 20 натяжения подключен к входу сумматора 14. Входы сумматора 21 соединены с выходами датчика 19 тока натяжения и узла 22 динамической коррекции, вход которого подключен к выходу датчика 23 скорости прессования. Узел 22 динамической компенсации содержит дифференцирующие звенья 24 и 25, выходы которых вместе с выходом датчика 23 скорости прессования и задатчика 26 натяжения подключены к входам сумматор? 21.The inputs of the tension current sensor 19 are connected to the outputs of the current sensor 13, the tension unit 17 and the differentiating link 18. The output of the tension regulator 20 is connected to the input of the adder 14. The inputs of the adder 21 are connected to the outputs of the tension current sensor 19 and the dynamic correction unit 22, the input of which is connected to the output of the sensor 23 pressing speed. The node 22 dynamic compensation contains differentiating links 24 and 25, the outputs of which, together with the output of the sensor 23 of the pressing speed and the tension adjuster 26 are connected to the inputs of the adder? 21.

Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.

Тянущая тележка 4 должна поддерживать заданную задатчиком 26 силу натяжения профиля 3 и перемещаться по рельсам 5 со скоростью, равной скорости профиля Vn_P. Поскольку измерение скорости Vnp затруднительно. введен датчик 23 скорости прессования V (скорость пресс-штемпеля V пропорциональна Vnp).The pulling trolley 4 must support the tension force of the profile 3 given by the setter 26 and move along the rails 5 at a speed equal to the profile speed Vn _P. Since measuring the speed of Vnp is difficult. a sensor 23 of the pressing speed V is introduced (the speed of the stamp V is proportional to Vnp).

ПЙД-регулятор 16 формирует динамические процессы в упругой системе натяжения: выполняет функции трех отрицательных обратных, связей по скорости двигателя 8 от датчика 9 скорости. Первая жесткая связь уменьшает влияние постоянных времени контура тока и переменных постоянных упругой системы, а две другие связи - гибкая и связь по интегралу, вводят в систему управления новые фиксированные постоянные времени. Математически система натяжения является динамической системой четвертого порядка при контуре тока, имеющем второй порядок. Постоянные времени контура тока содержатся в основном в членах при степенях р⁴ и р³ характеристического полинома знаменателя передаточной функции системы натяжения. Между тем с помощью ПИД-регулятора можно фиксировать только члены при степенях р и р² полинома знаменателя, а его члены при степенях р³ и р⁴, хотя и уменьшены действием жесткой связи ПИДрегулятора, но их величины не поддаются фиксации должным образом. Поэтому для усиления демпфирующего эффекта ПИД-регулятора путем дополнительного уменьшения коэффициентов при степенях р³ и р⁴полинома, повышено быстродействие контура тока введением добавочного коэффициента усиления с помощью усилителя 12 в прямой канал контура тока. При этом сохранение оптимальной настройки самого контура тока достигается введением второго дифференцирующего звена 15.PID controller 16 generates dynamic processes in the elastic tension system: performs the functions of three negative feedbacks, the speed of the engine 8 from the sensor 9 speed. The first rigid connection reduces the influence of the time constant of the current loop and the variable constants of the elastic system, and the other two connections, flexible and integral, introduce new fixed time constants into the control system. Mathematically, the tension system is a fourth-order dynamic system with a current loop having a second order. The time constants of the current loop are mainly contained in terms with degrees p ⁴ and p ^{3 of the} characteristic polynomial of the denominator of the transfer function of the tension system. Meanwhile, using the PID controller, it is possible to fix only the terms at degrees p and p ^{2 of} the denominator polynomial, and its terms at degrees p ³ and p ⁴ , although they are reduced by the tight coupling of the PID controller, but their values cannot be fixed properly. Therefore, to enhance the damping effect of the PID controller by further reducing the coefficients at the degrees p ³ and p ^{4 of the} polynomial, the speed of the current loop is increased by introducing an additional gain with the help of amplifier 12 into the direct channel of the current loop. In this case, the preservation of the optimal setting of the current loop is achieved by the introduction of the second differentiating link 15.

В итоге такой оптимизации полностью контролируется динамика упругой системы натяжения и ее свойства приближаются к свойствам динамической системы второго порядка.As a result of such optimization, the dynamics of the elastic tension system are fully controlled and its properties are close to the properties of a second-order dynamical system.

Выходной датчик 19 тока натяжения имитирует ток натяжения 1_Нат двигателя, пропорциональный действительной силе натяжения профиля. Сигнал |_Нат в блоке 19 образуется вычитанием из полного тока якоря двигателя 1_я тока холостого хода 1_с двигателя с узка 17 потерь и динамического тока 1дин (звено 18). потребного двигателю 8 для изменения скорости тележки 4 при изменении скоростей прессования V и профиля Vnp в процессе прессования так, чтобы скорость тележки 4 была равна скорости V_np. Блок 19' фактически является косвенным датчиком натяжения.The output sensor 19 of the tension current simulates a tension current of 1 _N at the motor, proportional to the actual tension force of the profile. Signal | _N at in block 19 is formed by subtracting from the total armature current of the motor _1st motor no-load current 1 _{from the} motor from narrow 17 losses and dynamic current 1din (link 18). the motor 8 required to change the speed of the trolley 4 when changing the pressing speeds V and the profile Vnp during the pressing process so that the speed of the trolley 4 is equal to the speed V _np . Block 19 'is actually an indirect tension sensor.

В регуляторе 20 натяжения сравниваются сигналы заданного тока натяжения 1₃ от задатчика 26 тока натяжения и фактического тока натяжения !_нат от блока 19, и разность этих сигналов отрабатывается контуром тока.In the tension regulator 20, the signals of the predetermined tension current 1 ₃ from the tension current adjuster 26 and the actual tension current are compared! _on t from block 19, and the difference of these signals is processed by the current loop.

Однако динамически оптимизированная система натяжения является статической по скорости прессования V и сила натяжения зависит от величины скорости прессования V, хотя электропривод и уравнивает скорость тележки 4 со скоростью Vnp профиля 3. Астатизм системы по скорости V можно получить введением в систему регулирования интегрирующих звеньев, но при этом усложняется система регулирования и уменьшается ее быстродействие. Поэтому в устройстве использован узел 22 динамической компенсации. Здесь компенсация проводится по скорости прессования V/ Отметим, что эта скорость А/'является главным внешним возмущением, нарушающим точность поддержания силы натяжения профиля. Сигналы по скорости прессования V и по ее производным dV/dt и dV2/dt узла 22, заведенные на входы регулятора 20 через сумматор 21, дополнительно облегчают электроприводу достижение тележкой 4 скорости Vnp профиля и тем самым повышают астатизм системы управления по Vnp без перенапряжения динамики системы натяжения.However, the dynamically optimized tensioning system is static in terms of the pressing speed V and the tension force depends on the value of the pressing speed V, although the electric drive evens the speed of the trolley 4 with the speed Vnp of profile 3. Astatism of the system in terms of speed V can be obtained by introducing integrating links into the control system, but at this complicates the regulatory system and decreases its speed. Therefore, the device used node 22 dynamic compensation. Here, compensation is carried out according to the pressing speed V /. Note that this speed A / 'is the main external disturbance that violates the accuracy of maintaining the profile tension force. The signals with respect to the pressing speed V and its derivatives dV / dt and dV2 / dt of the assembly 22 connected to the inputs of the controller 20 through the adder 21 further facilitate the electric drive by the trolley 4 reaching the Vnp speed profile and thereby increase the astatism of the Vnp control system without overstressing the system dynamics tension.

Таким образом, повышение быстродействия электропривода при благоприятном, демпфированном характере протекания переходных процессов, достигнутое с помощью звеньев 11, 15 и 18 и реализация блока 19 наряду с сочетанием узла 22, повышают радиональным образом точность поддержания силы натяжения в процессе прессования и в конечном счете повышают качество профиля (поддержание постоянства его поперечного сечения и сохранение механических свойств).Thus, the increase in the speed of the electric drive with the favorable, damped nature of the transition processes achieved with the help of the links 11, 15 and 18 and the implementation of the block 19 along with the combination of the node 22 increase the accuracy of maintaining the tension force during the pressing process radially and ultimately increase the quality profile (maintaining the constancy of its cross section and maintaining mechanical properties).

Claims

Formula of the invention An electric drive of a device for tensioning an extruded profile, comprising a direct current motor connected to the output of a power amplifier, a first adder, a tension regulator, a second adder and a current regulator, a setpoint and a tension current sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the first adder, a loss unit , the input of which is connected to the output of the motor speed sensor, the current sensor of the motor armature, the output of which is connected to the second input of the second adder, din compensation and proportional amplifier, characterized in that, in order to improve the quality of the profile, the first differentiating element is introduced into it, the output of which is connected to the first input of the tension current sensor, the second and third inputs of which are connected to the outputs of the current sensor and loss unit, the second a differentiating element connected between the output of the current sensor and the third input of the second adder. A PID controller, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, and the input is connected to the output of the motor speed sensor and to the input of the first differentiating link, the pressing speed sensor, the output of which is connected to the input of the dynamic compensation unit, and its outputs are connected to additional inputs of the first adder, the output of the current regulator through a proportional amplifier is connected to the input of the power amplifier, and the tension current sensor is made in the form of a proportional amplifier.