SU1760396A1 - Способ определени момента нагрузки электропривода посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  внешнего нагрузочного момента электропривода посто нного тока и в цеп х коррекции электромеханических систем. Цель изобретени  - повышение точности. Регистрируют сигналы U и Uw о датчиков 2 и 4 момента и частоты вращени . Формируют сигнал управлени , который подают на вход привода 1 и его модели 5, выходной сигнал UM которой регистрируют. При этом на входе привода 1 сигнал управлени  суммируют с сигналом UM на выходе модели 5, а на входе модели 5 сигнал управлени  суммируют с сигналом U на выходе датчика 2 крут щего момента. Величину М момента нагрузки рассчитывают из аналитического выражени  М (UM - UKM / ) Ку Км - Кн Uu / (Кн-Км-Кш ), где К„, Кн. Кш и Км - коэффициенты передачи соответственно по напр жению, нагрузке, частоте вращени  и модели;/ - посто нный коэффициент. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  внешнего момента электропривода посто нного тока с линейной механической характеристикой и в цеп х коррекции электромеханических систем.

Цель изобретени  - повышение точности измерений внешнего момента путем формировани  результатов измерений, инвариантных относительно параметров гра- дуировочной характеристики датчика крут щего момента.

На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  осуществлени  способа,

Устройство содержит электропривод 1, измеритель 2 крут щего момента, усилитель 3, датчик 4 частоты вращени , модель 5, первый обратный преобразователь 6, второй обратный преобразователь 7, первый и второй 8 и 9 сумматоры, вход 10 устройства, микропроцессорную систему 11, содержащую интерфейс 12 сопр жени  и процессор

13,причем выход измерител  2 крут щего момента подключен к входу первого обратного преобразовател  6, выход модели 5 подключен к входу второго обратного преобразовател  7, выходы первого 6 и второго 7 обратных преобразователей подключены к вторым входам второго 9 и первого 8 сумматоров , первые входы которых объединены и подключены к входу 10 устройства, выходы модели 5, измерител  2 крут щего момента и датчика 4 частоты вращени  подключены к первому, второму и третьему входам интерфейса 12.

В качестве модели 5, рефлексивно взаимодействующей с электроприводом 1, используетс  блок пропорционального преобразовани . Дл  согласовани  выхода сумматора 8 с входом цепи управлени  электропривода 1 используетс  усилитель

14.В качестве обратных преобразователей

(Л

С

о

CJ чО

сь

6 и 7, осуществл ющих передачу сигналов соответственно с выхода измерител  2 крут щего момента на второй вход второго сумматора 9 и с выхода модели 5 на второй вход первого сумматора 8, используютс  масштабные преобразователи (делители напр жени ). При этом смысл введени  настраиваемого обратного преобразовател  6 состоит в формировании сигнала на выходе модели 5, согласованного с выходом измерител  2 крут щего момента.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Градуировочна  характеристика (ГХ) измерител  2 крут щего момента, имеюща  нелинейную зависимость между сигналом на его выходе и приложенным моментом, имеет вид полинома N-й степени

U a0 + aiM + a2M2+..fanMN,(1)

где М - момент нагрузки электропривода;

U - сигнал на выходе измерител  2;

а0, ai, 32ам - параметры ГХ измерител .

Уравнение (1) может быть представлено в следующем виде:

U а0 + А(М}М,(2)

где а0 - параметр, характеризующий смещение ГХ измерител  относительно начала координат при отсутствии момента нагрузки , а

А(М) ai + 32М + азМ2 +. . + awM

- чувствительность измерител , определ ема  из выражени  (2):

А(М) - 12.(3)

При этом уравнение механической характеристики электропривода имеет вид

О) KuUq - КНМ ,(4)

где со- частота вращени  вала электропривода;

Uq - сигнал на входе электропривода;

Ки и Кн - коэффициенты передачи соответственно по сигналу управлени  и по моменту нагрузки.

С учетом выражений (2) и (4) можно записать

U а0 - A(M)(ci о) - caUq),(5)

гдес 1/Кн, С2 Ки/Кн.

Дл  осуществлени  способа используетс  модель с функцией преобразовани  вида

DM КмУвм,(6)

где UBM и UM - сигналы соответственно на входе и выходе модели;

Км - коэффициент преобразовани  модели .

Дл  определени  момента нагрузки электропривода регистрируют сигнал Uft) датчика частоты вращени  вала привода

UU)KWW,f(7)

где - коэффициент передачи датчика.

Формируют сигнал управлени , который подают на вход привода и его модели, регистрируют сигнал 1)м на выходе модели привода в соответствии с уравнением

UM(Uy + U0)KM,(8)

где ft- посто нный коэффициент.

При этом сигнал управлени  на входе 0 электропривода имеет вид

Uq Uy + UM 0м,(9)

где Uy- сигнал управлени  режимами работы электропривода;

0 м - посто нный коэффициент. 5Сучетом выражений (5)-(9) получают взаимосв заннувю систему уравнений U - А(М)с20 MUM а0 - A(M)( C2Uy); (10)

-Км0и + им Кмиу.(11)

Решением системы (10)-(11) относитель- 0 но сигнала управлени  будут следующие уравнени :

U(1- А(М)с2Км00м) Эо - А(М)(С1 О) - С2 (1 +

+ КМ0 M)Uy);(12)

UM(1-A(M) с2Км0 0 м) Км((а„ - А(М) ci со)

5 0f(1+A(M)c20 )Uy).(13)

Таким образом, в результате взаимосв занных и целенаправленных действий, осуществл емых над материальными объектами , первым из которых  вл етс  лоследо0 вательность элементов, состо ща  из усилител , электропривода и измерител , а другим - модель, образованы две структуры , функционально определ емые уравнени ми (12) и (13)

5 Из уравнений (12) м (13) следует, что при формировании сигнала управлени  Uy возникают сигналы как на выходе измерител , так и на выходе модели. При этом модель, функционально не воспринимающа  мо0 мент нагрузки, формирует сигнал, содержащий все компоненты этой нагрузки, например, при подаче сш нала Uy по окончании переходного процесса на выходе измерител  и модели устанавливаютс  сигналы,

5 пропорциональные Uy и М: U Fi(Uy, M), UM F2(Uy, M).

Таким образом, уравнени  (12) и (13) характеризуют полученные преобразовани  как многосв зную систему.

0 Далее в процессе осуществлени  способа измер ют сигналы U и UM на выходах измерител  и модели и определ ют их отношение в соответствии с уравнением

U -а0 +А (М )ci « 5

им-К„(а0-А(М)с2й)0 А(М)с2(1 + Км0м) Км(1 +А(М)С20) Из уравнени  (14) очевидно, что полученное отношение инвариантно относи (14)

тельно сигнала управлени  Uy. Это очень важно, так как при посто нном моменте нагрузки и переменном сигнале управлени  в систему не внос тс  дополнительные возмущени , св занные с изменением режима 5 функционировани  электропривода. Это обсто тельство позвол ет осуществл ть способ в услови х использовани  электропривода в контуре регулировани  замкнутых систем,10

При выборе параметров модели Км и/ м в области малых значений уравнение (14) можно упростить

U - а0 + А (М )ci а) UM -KM(a0 -А(М ))/

А(М)С2 Км(1 + А(М)с2/8)

(15)

откуда А(М)

( U - а0 ) Км

(Uw -U Км/)с2 -С1 Км Уш

оцг

Сравнив уравнени  (3) и (16), получают

М

( UM - U кмft) С2 - ci Км Ufa

KM KO

С учетом коэффициентов сч и С2 момент нагрузки определ етс  из увравнени 

(1 м-иНм/ К,/ - KMito , ,

М к Жкш W

Из уравнени  (18) очевидно, что аналитическое выражение дл  определени  момента нагрузки электропривода инвариантно относительно параметров ао, ai, Э2,...,аы ГХ измерител , что позвол ет повысить точность измерений в услови х неконтролируемого дрейфа параметров ГХ измерител  крут щего момента.

Уравнение (18) реализуветс  в процессоре 13 в виде алгоритма пограммного обес- печени , при этом коэффициенты К передачи по сигналу управлени  Км по нагрузке , Ки по частоте вращени  и Км модели

хран тс  в процессоре в виде посто нных коэффициентов.

В соответствии с вышлеизложенным новым в предложенном способе  вл етс  введение в измерительную систему нового объекта, функционально св занного с электроприводом , а именно модели, и операций, св занных с рефлексивным взаимодействием объекта измерений с моделью и модели с объектом, а также новых аналитических зависимостей, позвол ющих повысить точность измерени  момента нагрузки в услови х неконтролируемого дрейфа параметров ГХ измерител . Технико-экономический эффект, кото15 рый может быть получен в результате использовани  Предложенного способа, заключаетс  в повышении точности определени  момента нагрузки, что, в свою очередь , повышает качество выполнени 

Claims (1)

1. 20 технологических процессов с использованием регулируемого электропривода. Формулаизобретени 

   ®)Способ определени  момента нагрузки

   электропривода посто нного тока, заключающийс  в том, что регистрируют сигнал Uo датчика частоты вращени  вала привода, формируют сигнал управлени , который подают на вход привода и его модели, регистрируют сигнал UM на выходе модели при30 вода, с учетом величины которого рассчитывают величину М момента нагрузки , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, дополнительно регистрируют сигнал U датчика крут щего мо35 мента на валу электропривода, который суммируют на входе модели с сигналом управлени , на входе привода сигнал управлени  суммируют с сигналом UM на выходе модели, а величину М момента нагрузки рас40 считывают из аналитического выражени  ..(UM-U км/)ки ка - кн uaj

   Кн КМ Kft)

   где Ки, Кн, К,и Км - коэффициенты передачи соответственно по напр жению, нагрузке, 45 частоте вращени  и модели;

   ft- посто нный коэффициент.

   О)

   Ффцнп

   ft tf

   12

   у

   о