SU746598A1

SU746598A1 - Computing device for power-diode electric drive control systems

Info

Publication number: SU746598A1
Application number: SU772547207A
Authority: SU
Inventors: Юлий Борисович Соколовский
Original assignee: За витель
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1980-07-07

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и Может быть использовано’ в различных высокоточных и быстродействующих системах управления, например , вентильными электроприводами (регуляторами по— ⁵ложения скорости (частоты), соотношения скоростей (частот)).The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used in various high-precision and high-speed control systems, for example, valve actuators (regulators - ⁵ position of speed (frequency), ratio of speeds (frequencies)).

В системах такого типа в качестве усилителей мощности могут быть использованы как высокочастотные, полностью управляемые усилители мощности так и вентильные преобразователи различного типа, вентильные двигатели [11.In systems of this type, both high-frequency, fully controllable power amplifiers and valve converters of various types, valve motors can be used as power amplifiers [11.

Недостаток таких устройств заключается в разрывном характере интегральной составляющей от ошибки в заданной зоне фазового сдвига.The disadvantage of such devices is the discontinuous nature of the integral component of the error in a given zone of the phase shift.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычисли- _мтельное устройство для систем управления вентильными электропроводами (ВП)_;содержащее последовательно включенные блоки формирования интегральной ошибки, формирования ошибки и дифференциала ошибки, выходы которых подключены к соответствующим входам ВП, подсоединенного выходом к трем входам блока импульсно-фазового управления [2].The closest technical solution to the invention is _{m-inflammatory} computing device for control by gate electric cables _(VI); containing sequentially connected blocks for generating an integral error, generating an error and an error differential, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the VP connected by the output to the three inputs of the pulse-phase control unit [2].

Недостатком прототипа является невозможность непосредственного использования, например, для управления различными вентильными системами регулирования, т. е. для случаев, когда выработ· ка конечных дискретных команд на управление силовым элементом происходит несинхронно с входным устройством, дающим текущую, близкую к мгновенным значениям, информацию об ошибке по основному параметру и ее дифференциалу.The disadvantage of the prototype is the impossibility of direct use, for example, for controlling various valve control systems, that is, for cases where the development of finite discrete commands for controlling a power element occurs asynchronously with an input device that provides current, close to instantaneous, information about error on the main parameter and its differential.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет синхронизации вычислений с работой силового узла электропривода.The aim of the invention is to improve the accuracy of the device due to the synchronization of calculations with the work of the power unit of the electric drive.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит три формирователя коротких импульсов и элемент ИЛИ, выход которого подключен з 746598 к управляющим входам блоков формирования ошибки и дифференциала ошибки, а три входа подсоединены к выходам соответствующих формирователей коротких импульсов, подключенных входами к трем $ выходам блока импульсного фазового управления, а также тем, что в нем каждый блок формировапйя ошибки и дифференциала ошибки выполнен в виде сумматора, узла памяти и коммутирующего элемента, ю информационный вход которого соединен с первым входом сумматора и является информационным входом блока, управляющий вход является управляющим входом блока, а выход подсоединен ко 45 второму входу сумматора, выход которого является выходом блока.This goal is achieved by the fact that the proposed device contains three shapers of short pulses and an OR element, the output of which is connected with 746598 to the control inputs of error generating units and error differential, and three inputs are connected to the outputs of the corresponding shapers of short pulses, connected by inputs to three $ outputs of the block pulse phase control, as well as the fact that in it each block forming errors and differential errors is made in the form of an adder, a memory node and a switching element, information mation input coupled to the first input of the adder and an information input unit, the control input is a control input unit and an output coupled to the second input of the adder 45, whose output is the output unit.

На чертеже изображена структурная схема вычислительного устройства. _м The drawing shows a structural diagram of a computing device. _m

Устройство содержит линейный во . всем рабочем диапазоне блок 1 формирования интегральной ошибки основного параметра (частоты, скорости и т. д.), т. е. обычный интегратор на базе опера- ₂₅ционнрго усилителя, реверсивный счетчик, широкодиапазонный фазовый дискриминатор с аналоговым или цифровым выходом и т. д., выход которого подключен к последовательно соединенным блокам фор— ₃₀мнрования ошибки 2 и дифференциала ошибки 3.The device contains a linear vo. the entire operating range block 1 forming an integral basic error parameter (frequency, speed and so on. d.), m. e. a conventional integrator-based tsionnrgo operational amplifier _25, down counter, a wide-range phase discriminator with an analog or digital output, and so on. d ., the output of which is connected to the series-connected blocks form ₃₀ error error 2 and error differential 3.

Эти блоки 2 и 3 содержат сумматоры 4 и 5 и узлы памяти 6 и 7 с выходом канала дифференциала ошибки (по час- & тоте, скорости и т. д.). Выходы блоков 1, 2 и 3 подсоединены наряду с дополнительными командами , Х3, ... ,These blocks 2 and 3 contain adders 4 and 5 and memory nodes 6 and 7 with the output of the error differential channel (in frequency, speed, etc.). The outputs of blocks 1, 2 and 3 are connected along with additional commands, X3, ...,

Хц), Характеризующими токовый режим якорной цепи двигателя, режим движения ⁴⁰привода, номер работающего комплекса ит. д., ко входам собственно регулятора 8 ВП, где осуществляется масштабирование сигналов, характеризующих ошиб- _4Jку и ее изменения во времени, с учетом характера работы привода на текущем интервале вентильности. Выход регулятора 8 подсоединен к блоку импульсно-фазового управления 9. Выходы блока 9 подключены ко входам логического эле- ⁵⁰мента ИЛИ 10 через формирователи ко- , ротких импульсов 11. Выход элемента ИЛИ (сборка импульсов синхронизации) подсоединен ко входам управления ком- $$ мутирующих элементов 12 и 13 блокрв 2 и 3.XC), characterizing the current mode of the motor anchor chain, drive mode ^{40 of the} drive, the number of the operating complex, it. e., to the inputs of the 8 VP regulator proper, where the signals characterizing the _4J error and its changes in time are scaled, taking into account the nature of the drive's operation in the current interval of the valve. The output of controller 8 is connected to the pulse-phase control unit 9. The outputs of block 9 are connected to the inputs of logic element ^{50 of} OR 10 via shapers of short, short pulses 11. The output of the OR element (assembly of synchronization pulses) is connected to the control inputs of com- $$ mutating elements 12 and 13 block 2 and 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал Uj, пропорциональный интегральной ошибке основного параметра (например, по частоте) в широком диапазоне фазового сдвигаSignal Uj proportional to the integral error of the main parameter (e.g., in frequency) over a wide phase shift range

Ui£A4> = (ί) поступает на вход первого сумматора 4 непосредственно и на вход первого узла памяти 6 через первый коммутирующий элемент 12, замыкающийся на время · записи этого сигнала в первый узел памяти, причем периодически запись (фиксация) в узле памяти 6 производится в моменты формирования каждого управляющего импульса системы импульсно-фазового управления ВП. Зафиксированный сигнал Uj ( £(.) с выхода узла памяти 6 сравнивается с текущим значением Uj/ti. (при ).Ui £ A4> = (ί) enters the input of the first adder 4 directly and to the input of the first memory node 6 through the first switching element 12, which is closed for the time of recording this signal in the first memory node, and periodically recording (fixing) in the memory node 6 produced at the moments of formation of each control pulse of the pulse-phase control system VP. The fixed signal Uj (£ (.) From the output of the memory node 6 is compared with the current value Uj / ti. (For).

На выходе сумматора 4 получаем сигнал ·' При Δ t (tl+1 “ί-ί) .At the output of adder 4, we obtain a signal · 'At Δ t (tl + 1 “ί-ί).

характеризующий изменение интегральной составляющей ошибки в течение ( L+1) интервала вентильности. Известно, что в зоне малых управляющих воздействий интервал вентильности практически постоянен и равен'characterizing the change in the integral component of the error during the (L + 1) interval of the ventilation. It is known that in the zone of small control actions, the interval of ventilation is almost constant and equal to

Т л, 2^ θ '-ω'Τη ' (3) где -пь - пульсность силовой схемы ВП;T l, 2 ^ θ '-ω'Τη' (3) where -n is the pulsation of the power circuit of the airspace;

— циклическая частота сети.- cyclic network frequency.

Сигнал с выхода сумматора 4 в конце (ί +1)-го интервала , i+1) ~(4) в связи с примерно постоянным интервалом вентильности пропорционален среднему значению ошибки по частоте (скорости* на каждом интервале вентильности). В тех случаях когда частота (скорость) на выходе регулятора по каким-либо причинам изменяется внутри интервала вентильности в Одном из рабочих режимов, регулирование этих параметров ведется только по их среднему значению (т. е. текущие, мгновенные значения регулируемого параметра имеют неоднозначную зависимость относительно сигнала управления ВП в момент формирования очередного управляющего импульса в системе фазового управления). Это же можно сказать и о общем случае гулирования вентильных регуляторов. При отсутствии пульсаций выходного параметра внутри интервала вентильности мгновенные его значения равны средним за этот интервал. В связи с этим в самом общем случае для построения быстродействующих вентильных регуляторов информация о мгновенных текущих значениях ошибки по частоте (скорости) не может быть непосредственно использована для управления ВП. Ее необходимо перед этим усреднить тем или иным образом. Причем наиболее оптимальное решение этого вопроса - усреднение на интервале вентильности (т. е. на временном интервале между двумя соседними управляющими импульсами ВП), так как при этом в систему регулирования вводится минимальная инерция (запаздывание).The signal from the output of the adder 4 at the end of the (ί +1) -th interval, i + 1) ~ (4) due to the approximately constant interval of the valve is proportional to the average value of the error in frequency (speed * for each interval of the valve). In those cases when the frequency (speed) at the output of the regulator for some reason changes inside the interval of humidity in One of the operating modes, these parameters are regulated only by their average value (i.e., the current, instantaneous values of the adjustable parameter have an ambiguous relationship with VP control signal at the moment of formation of the next control pulse in the phase control system). The same can be said about the general case of gouging valve regulators. In the absence of pulsations of the output parameter within the interval of the ventilation, its instantaneous values are equal to the average for this interval. In this regard, in the most general case, for constructing high-speed valve controllers, information about the instantaneous current values of the error in frequency (speed) cannot be directly used to control the VP. It must be averaged before this in one way or another. Moreover, the most optimal solution to this problem is averaging over the interval of ventilation (i.e., at the time interval between two adjacent control impulses of the airflow), since at the same time minimal inertia (delay) is introduced into the control system.

Аналогично с учетом вышеизложенного решается задача по вычислению среднего значения дифференциала от ошибки по частоте V* (ошибки по ускорению в случае, если выходные параметры (путь, скорость) ₍₅₎ Similarly, taking into account the above, the problem of calculating the average value of the differential from the error in frequency V * is solved (acceleration errors in case the output parameters (path, speed) ₍₅₎

Причем сигнал с выхода сумматора 5 в конце (I+1)-го интервала = (10)Moreover, the signal from the output of the adder 5 at the end of the (I + 1) -th interval = (10)

Сигналы Ui , Uq , U? поступают на вход регулятора 8 вместе с дополнительными командами X, , Х_г , Х₅ > . . . . Хп · ^ха“ рактеризующими режим работы привода, характер изменения его отдельных параметров, превышение отдельных параметров и т. д. С помощью дополнительных команд по некоторому алгоритму оптимизации управления осуществляется масштабирование сигналов , (Д » » ^ПР^И фор-⁴⁵ мировании выходного сигнала регулятора.Signals Ui, Uq, U? are input to the controller 8 together with additional commands X,, X _g, X _5>. . . . Xn · ^ha "characterizes the drive mode, the variation of the individual parameters and individual parameters exceeding m. G. With additional commands on some algorithm optimization control is performed scaling signals (D '' ^P ^& R ⁴⁵ for- mation controller output .

Применение рассматриваемого вычислительного устройства в различных системах регулирования (в частности на базе ВП) позволяет повысить их точность и быстродействие вплоть по предельных;The use of the computing device in various control systems (in particular, based on the airspace) allows to increase their accuracy and speed up to the limit;

теоретически возможных величин (повышение частоты среза вентильных систем до граничной частоты ВП.theoretically possible values (increase in the cutoff frequency of valve systems to the cutoff frequency of the VP.

Claims

The invention relates to the field of automation and computer technology and will be used in various high-precision and high-speed control systems, for example, valve electric drives (speed (frequency) position controllers, speed ratio (frequency) ratio). In systems of this type, both high-frequency, fully-controlled power amplifiers and valve converters of various types, valve motors ll can be used as power amplifiers. The disadvantage of such devices lies in the discontinuity of the integral component of the error in a given phase shift zone. The closest technical solution to the invention is a computing device for control systems of valve electric wires (VP) containing sequentially connected blocks forming an integral error forming an error and differential error, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the VI connected by the output to three inputs of the pulse-phase control unit 2 The disadvantage of the prototype is the impossibility of direct use, for example, to control various valve systems. E control, ie. e. for cases where ka vyrabot finite discrete commands to control the power element takes place asynchronously with the input device, giving the current that is close to the instantaneous values of m, error information for the main parameter and its differential. The aim of the invention is to improve the accuracy of the device by synchronizing the calculations with the operation of the power unit of the electric drive. The goal is achieved by the fact that the proposed device contains three short pulse drivers and an OR element, the output of which is connected to the control inputs of the error shaping blocks and the error differential, and the tr of the code are connected to the outputs of the corresponding short pulse drivers connected to the three outputs of the pulse block phase control, as well as the fact that in it each block of forming errors and differential errors are made in the form of an adder, a memory node and a switching element of the information The input of which is connected to the first input of the adder and is the information input of the block, the control input is the control input of the block, and the output is connected to the second input of the adder, the output of which is the output of the block. The drawing shows a structural diagram of a computing device. The device contains a linear in. the entire operating range of the unit 1 is the formation of the integral error of the main parameter (frequency, speed, etc.), i.e., a conventional integrator based on an operational amplifier, a reversible counter, a wide-range phase discriminator with analog or digital output, etc. The output of which is connected to error connected to the formation of error 2 and differential error 3. These blocks 2 and 3 contain adders 4 and 5 and memory nodes 6 and 7 with the output of the error differential channel (frequency, speed, etc.). The outputs of blocks 1, 2, and 3 are connected, along with additional commands (Jf, i (i, 3, ..., Xt), characterizing the current mode of the motor's crank circuit, the driving mode of the drive, the number of the operating complex, etc. to the inputs the actual controller of the VP 8, where the signals characterizing the error and its variations in time are scaled, taking into account the nature of the drive operation at the current ventilation interval. The output of the controller 8 is connected to the pulse compensation unit 9. The outputs of the unit 9 are connected to the inputs of the logical element OR 10 through short pulse drivers 11. The output of the OR element (synchronization pulse assembly) is connected to the control inputs of the switching elements 12 and 13 of block 2 and 3. The device works as follows: I7j signal, proportional to the integral error of the main parameter (for example, in frequency) in a wide range phase shift 2Jr / Afctt, (1) is fed to the input of the first adder 4 directly and to the input of the first memory node 6 through the first switching element 12, which closes for the time of recording this signal to the first memory node, and odic post (fixation) in node memory in the moments produced in generating each pulse of the control system pulse-phase control Vågå VI. The fixed signal Uj (id) from the output of memory node 6 is compared with the current value Ui (, i} (.). At the output of adder 4, we get the signal U4 (t -, + At) xTJj (it4dt) -t; j (t) .. with At (ti.i-tL), (2) characterizing the change in the integral component of the error during (t + 1) interval of ventilation. It is known that in the zone of small control actions the interval of ventilation is almost constant and is equal to T g - pulsation of the power circuit where - t. VP; -frequency of the network. The signal from the output of the adder 4 at the end of the (t +1) -th interval, t, (ii..t) Ut (tui) (4) in connection with constant ventilation interval It is proportional to the average value of the frequency error (speed at each interval of humidity). In cases where the frequency (speed) at the output of the controller for some reason changes within the interval of ventilation in one of the operating modes, these parameters are controlled only by their mean value (i.e., the current, instantaneous values of the controlled parameter have ambiguous jealousy about the control signal of the VI at the time of generation of an important control pulse in the phase control system ). The same can be said about the general case of the damping of valve regulators. In the absence of output parameter ripples within the ventilation interval, its instantaneous values are equal to the average for this interval. In this connection, in the general case, for constructing high-speed valve controllers, information on the instantaneous current values of the error in frequency (speed) cannot be directly used to control the VI. It is necessary to average it in one way or another. Moreover, the most optimal solution to this problem is averaging over the interval of ventilation (i.e., over the time interval between two adjacent control pulses of the airspace), since a minimum inertia (lag) is introduced into the control system. Similarly, in view of the above, the task of calculating the average value of the differential from the error over frequency J is solved: (acceleration errors if output parameters (path, speed) l7 ():.) - T7e, (tO 3j And the signal from the output of the adder 5 j end (t +1) -th interval .t) U4 tLHVl / b (tO (10) Signals 1, 1 / (,, U; j are fed to the input of controller 8 along with additional commands Xi, X, Xj p characterizing the operation of the drive, the nature of changes in its individual parameters, the exceedance of individual parameters, etc. With the help of additional commands using a certain algorithm As a result of the optimization of control, the tTf, 1/1,, y, and, signals are scaled when shaping the output of the controller. The application of the considered computing device in various control systems (in particular, based on the VP) allows to increase their accuracy and speed According to the theoretically possible values (increase of the cut-off frequency of the valve systems to the limit frequency of the EP. Claims Computing device for control systems of ventilation motors containing sequentially connected blocks for forming integral error, error formation and differential error, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the controller of the valve electric drive, which are connected to the three inputs of the pulse-phase control unit, different In order to improve the accuracy of the device operation due to synchronization of calculations with the operation of the power unit of the electric drive, it It contains three short pulse drivers and an OR element whose output is connected to the control inputs of the error shaping unit and the error differential, and three inputs are connected to the outputs of the corresponding short pulse drivers that are connected to the three outputs of the phase-controlled pulse block. 2. The device according to claim 1, which means that in it each unit of the formation of the error and the differential of the error is made in the form of an adder, a memory node and a switching element, the information input of which is connected to the first input of the adder and is the information input of the block, the control input is the control input of the block, and the output is connected to the second input of the adder, the output of which is the output of the block. Sources of information taken into account in the examination 1.Amdrushchuk V.V. Theoretical and experimental study of a high-precision electric drive system with a direct current-free machine. Theses for the degree of candidate of technical sciences. L., 1973.

2. USSR author's certificate in accordance with the application N 2461749/24, cl & 06 G 7/12, 03.17.77 (prototype).