SU731538A1 - Устройство дл регулировани частоты вращени электропривода посто нного тока - Google Patents

Description

нематической передачей, содержащее последовательно включенные регул тор частоты вращени  двигател  с нодключенными к его входу задатчиком н датчиком частоты вращени , регул тор тока  кор  с подключенным к его входу задатчнком и датчиком частоты вращени , регул тор тока  кор  с подключенным к его входу датчиком тока  кор  и регулируемый преобразователь , питающпй двигатель, введены последовательно включенные иперциоппые звено первого пор дка, нелииейный элемент с нараболической характеристикой, блок суммировани  и нелинейное звено с зоной нечувствительности, а также интегрирующее звено, блок ограничени  н оиерациоиный усилитель с равным единице коэффициентом усилени  по первому входу и превышающим его по меньшей мере на пор док коэффициентом усилени  ио второму входу, причем указанный оиерациоииый усилитель включен первым входом и выходом между регул тором частоты вращени  и регул тором тока  кор , второй его вход соединен с выходом нелинейного звена, а в цеиь его обратной св зи включеи блок ограничени , входы инерциоиного звена соединены с выходами датчика тока  кор , иитегрирующего звена и нсточиика сигнала, иропорционального моменту соиротивлеии  механизма, а входы блока суммировани  - с выходами регул тора частоты вращенн  и интегрирующего звена, вход которого как н вход регул тора частоты вращеии  соединен с выходом ннерцнонного звена. На чертеже представлена функциональна  схема устройства. Устройство дл  уиравлени  электроприводом , в котором двигатель 1 соедииеи с механизмом 2 упругой- кииематнческой не; редачей 3, содерл ит питающий двигатель регулируемый преобразователь 4, включенный на его входе регул тор 5 тока  кор  с датчиком 6 тока  кор , а также регул тор 7 частоты вращени  с нодключеиным к его входу датчиком 8 частоты вращеии . Между выходом регул тора 7 и входом регул тора 5 включен операционный усилитель 9 с равным единнце коэффициеитом усилени  по первому входу, подключенному к выходу регул тора 7, и нревышающим его на пор док коэффициентом усилеии  по второму входу, подключенному к выходу последовательно соединенных нелинейного звена с зоной нечувствительности 10 и блока И суммировани . В цепи обратиой св зи операциониого усилител  9 включеи блок 12 ограничени . Ко входу блока 11 суммированн  подключены выход регул тора 7, выходы введенных в устройство иитегрирующего звена 13 и через иелииейиый элемент 14 с параболической характеристикой - инерциопиого звена 15 первого пор дка , выход которого подключен также ко входам интегрирующего звена 13 н регул тора 7, а к его входу Подключены выходы датчиков 6, интегрирующего звена 13, а также источник 16 сигнала, ироиорцнональный моменту М сонротивлени  мехаиизма . Устройство работает следующим образом . Ииерционное звено 15 обеспечивает получение на его выходе снгиала, нропорциоиального скорости РМ изменени  момента My в упругой кинематич-еской передаче, если его параметры выбрать в соответствии с выражеиием, определ ющим зависимость этой скорости от выходиых величии этого звеиаРМуA:тp (-/д-l-) /; Же-Ж, + где /д, /м - моменты инерции двигател  и механизма; С, /Стр - жесткость и коэффициент трени  кииематической нередачи; г - ток двигател ; /См - коэффициент нропорциональностн . Так как выход ииерциоиного звена 15 соединен с входом иитегрирующего звена 13, то на выходе иоследнего получаем сигнал, пропорциональный величнне момента My в упругой кинематической передаче. Звень  13 и 15 легко могут быть вынолнены с иомощью решающих усилителей. С помощью блока 11 сравниваетс  выходной сигнал регул тора 7, определ ющий требуемое в соответствии с выиоли емым режпмом унравлени  значение момента в унругой кинематической передаче, с его фактическим значением, поступающим с выхода интегрирующего звена 13, с учетом скорости его изменени , определ емой выходным сигналом ннерциоииого звена 15 и иоступающей на вход блока И через нелииейный элемент 14. В случае малых значеиий получающегос  в результате такого сравиеии  выходного сигнала блока 11, лежащих в нределах зоны нечувствительности нелинейного звена 10, на второй вход операционного усилител  9 снгиал не поступает, и устройство работает как обычна  система подчиненного регулироваии  частоты вращени  и тока  кор  двигател , что обеснечнваетс  выбором коэффнцнента зсилени  операциониого усилител  11 ио первому входу, подключенному к выходу регул тора 7, равного единице, и выбором ограничеии  выходного напр женн  этого усилител , осуществл емого блоком ограничеии  12 таким же, как у регул тора 7. Если выходной сигнал блока 11 но модулю больше зоны нечувствительности нелинейиого звена 10, причем момент в упругой кинематической св зи с учетом дополнительного сигнала, завис щего от скорости его изменени , меньше выходного сигнала регул тора 7, то сигнал на втором входе операционного усилител  9 добавл етс  к сигналу, поступающему на первый вход этого операционного усилител  с выхода регул тора 7 и вследствие большого коэффициента усилени  по второму входу быстро увеличивает выходной сигнал операционного усилител  9 до максимального значени , обеспечива  максимальное задание величины тока  кор  и тем самым максимальиую скорость отработки рассогласовани . При возннкиовении такого рассогласовани  по моменту в упругой св зи в режиме разгона, когда регул тор частоты врашени  находитс  в зоне ограничени , п иоэтому п операционный усплитель 9 находитс  па границе этой же зоны, дополнительный сигнал на втором входе оиерациопного усилител  9 практически не измен ет движени  электропривода, так как блок 12 исключает возможность дальнейшего увеличени  выходного сигнала оиерациопиого усилител  9.

Прн изменении знака выходного сигнала блока И, иоступающего на второй вход операционного усилител  9, этот сигнал вычитаетс  из сигнала, поступающего на первый вход операционного усилител  9 с выхода регул тора 7, и вследствие большого коэффициента усилени  ио второму входу меи ет знак выходного иаир жени  операциоииого усилител  9 и доводит его до максимального значени , обеспечива  уменьшение рассогласовани  с максимальной скоростью (знак и величина выходного напр жени  регул тора 7 при этом могут не измен тьс , например, в режиме разгона ).

При новом изменении знака выходного сигнала блока 11 процесс повтор етс  до сведени  рассогласовани  к достаточно малой величине, определ емой зоной нечувствительности нелинейного элемента 10.

Благодар  высокому коэффициенту усилени  но второму входу операционного усилител  9 изменение величины и знака его выходного напр жени  близко к релейному , характерному дл  оптимального ио быстродействию управлени , а введение нелинейного элемента 14, имеющего параболическую характеристику, в цепь сигнала , иропорционального скорости изменени  момента в упругой кинематической иередаче , нозвол ет сформировать функцию нереключени  этого сигнала, близкую к оптимальной . Благодар  этому обеспечиваетс  высока  эффективпость демпфировани  колебаний и повышаетс  быстродействие, способствующее уменьшенню времени регулировани . В то же врем  сохранение небольших ЗОИ пропорциоиального управлени  (вследствие конечного значени  коэффициента заилени  операционного усилител  9) и нечувствительности нелинейного звена 10 позвол ет исключить характерные дл  идеального оптимального управлени  автоколебани  в зоне установившегос  режима .

Дополннтельное подключение выхода инерционного звена 15 ко входу регул тора 7 обеспечивает введеппе гпбкой обратной св зи по моменту в упругой кинематической передаче вблизи установившегос  режима, когда регул тор 7 выходит из зоны ограничени , что обеспечивает стабилизацию

электропривода в этом режиме. Прн больших рассогласовани х во врем  иереходных процессов разгона, торможенп  и реверса эта обратна  св зь не действует вследствие насыщени  в этих режимах регул тора частоты вращени .

Устройство целесообразно примен ть в электроприводах, дл  которых момент сопротивлени  механизма может быть измерен нли известеи, а также в случае незначительиого вли ии  .момеита соиротнвленп  на момент в упругой кинематической передаче в переходпых режимах

./„а« -д

или малых возможных отклонении этого момента от известного среднего значени  (электроприводы испытательных стендов, механизмов дл  горизонтального перемещени  грузов с гибким подвесом, позицпонпых механпзмов с малым моментом сопротивлени ). При этом наиболее эффективным  вл етс  это устройство дл  электроприводов с малым периодом собственных

колебаний, сравнимых с длнтельностью переходных процессов.

Таким образом, изобретение обеспечивает Змеиьшенпе колебаний электропривода во всех режпмах управлени , причем эффектпБНОсть уменьшени  этих колебаний повышаетс  в результате формировани  максимально допустимого демифирующего воздействи  на привод прп возникновении этих колебаний, что повышает также быстродействие и позвол ет уменьшить врем  регулировапи .

Формула и 3 о б р е т е п и  

Устройство дл  регулировани  частоты вращени  электроиривода посто нного тока , двигатель которого св заи с механизмом упругой кпнематпческой передачей, содерлчащее последовательно включенные регул тор частоты вращенп  двпгател  с подключеннымп к его входу задатчнком и датчиком частоты вращени , регул тор тока  кор  с подключенным к его входу датчиком тока  кор  и регулируемый преобразователь , пптающпй двигатель, о т л и ч а7

to щ е ё С и тем, что, с целью уменьшени  колебаний электропривода и повышени  быстродействи , в него введены последовательно включенные инерционное звено первого пор дка, нелинейный элемент с параболической характеристикой, блок суммировани  и нелинейное звено с зоной нечувствительности , а также интегрируюш:ее звено , блок ограничени  и операционный усилитель с равным единице коэффициентом усилени  по первому входу и превышаюш ,им его, по меньшей мере, на пор док коэффициентом усилеии  по второму входу, причем указанный операционный усилитель включен первым входом и выходом между регул тором частоты враш,еии  и регул тором тока  кор , второй его вход соеди8

нен с выходом нелинейного звена, а в цепь его обратной св зи включен блок ограничени , входы инерционного звена соединеиы с выходами датчика тока  кор , интегрируюшего звена и источника сигнала, пропорционального моменту сопротивлени  механизма, а входы блока суммировани - с выходами регул тора частоты враш,ени  и интегрирующего звена, вход которого как

и вход регул тора частоты враш;ени  соединен с выходом инерционного звена.

Источники информации, прин тые во внимание, при экспертизе

1.За вка Франции № 2260224, кл. Н 02р 6/00, 1975.

2.Журнал AEG, Telefunken, Technislhe Mitteilungen, т. 60, № 6, 1970, с. 369-372.

54

/

fS

Claims (1)

1. Формула изобретен и я

   Устройство для регулирования частоты вращения электропривода постоянного тока, двигатель которого связан с механизмом упругой кинематической передачей, содержащее последовательно включенные регулятор частоты вращения двигателя с подключенными к его входу задатчиком и датчиком частоты вращения, регулятор тока якоря с подключенным к его входу датчиком тока якоря и регулируемый преобразователь, питающий двигатель, отлича731538 io ш, е ё ё Я тём, что, с целью уменьшения колебаний электропривода и повышения быстродействия, в него введены последовательно включенные инерционное звено первого порядка, нелинейный элемент с параболической характеристикой, блок суммирования и нелинейное звено с зоной нечувствительности, а также интегрирующее звено, блок ограничения и операционный усилитель с равным единице коэффициентом усиления по первому входу и превышающим его, по меньшей мере, на порядок коэффициентом усиления по второму входу, причем указанный операционный усилитель включен первым входом и выходом между регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря, второй его вход соеди8 нен с выходом нелинейного звена, й в цепь его обратной связи включен блок ограничения, входы инерционного звена соединены с выходами датчика тока якоря, интег5 рирующего звена и источника сигнала, пропорционального моменту сопротивления механизма, а входы блока суммирования— с выходами регулятора частоты вращения и интегрирующего звена, вход которого как 10 и вход регулятора частоты вращения соединен с выходом инерционного звена.