SU957396A1 - Регул тор скорости электропривода - Google Patents

Description

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)957396

Йеударсшнный комитет СССР по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ *

(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) 3аявлено 08.12.80 (21) 3214884/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет -

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания09.09.82 (51 )М. Кл³

Н 02 Р 5/06 (53)УДК 621.314.

.632(088.8)

В.Г. Корниенко, Ю.Б. Соколовский, А.М. Тув и Р.С. Хархалис

автоматического управления вентильного электропривода постоянного тока.

Известен регулятор скорости вентильного электропривода с параллельным соединением пропорционального и интегрального регулятора £lj .

Для уменьшения перерегулирования на время переключения вентильных групп реверсивного преобразователя производится отключение интегрального регулятора. Однако переключение вентильных групп осуществляется от суммарного сигнала выходов пропорционального и интегрального, регуляторов, т.е. отключение работающей группы преобразователя происходит с запаздыванием, обусловленным величиной интегральной составляющей ошибки по скорости к моменту нулевого значения этой ошибки по скорости.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор скорости электку скорости электродвигателя, а второй является входом регулятора, выход сумматора подключен к входам ⁵ интегрального с управляемым ключей разряда и пропорционального регуляторов, выходы которых подключены к преобразователю, блок контроля пере_J0 хода ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу про· порционального регулятора £2}.

В этом регуляторе команда на об₁₅ нуление интегратора формируется только от блока контроля перехода ошибки через нуль, выполненного в виде последовательно соединенных нелинейного элемента, имеющего релейную характеристику с регулируемся петлей возврата, и формирователя коротких импульсов, причем выход формирователя коротких импульсов соединен с управляющими входами управляемого '957396 ключа разряда интегрального регулятора ,

Недостатки известного устройства связаны с применением нелинейного элемента с гистерезисом, запоминаю- 5 щим полярность предыдущего возмущающего воздействия, превышающего половину ширины петли нелинейного элемента, хотя при сигнале ошибки меньшем половины петли нелинейного элемента Ю свойства узла обнуления (способность в формировании импульса сброса) должны быть симметричны.

Необходимо также отметить, что при ошибках по скорости, меньших по *5 модулю половины петли нелинейного элемента, полярность выходного сигнат ла интегрального канала может быть любой, т.е. в момент обнуления интегратора полярность пропорциональной со- 20 ставляющей ошибки и интеграла от ошибки на выходе интегрального регулятора могут совпадать и не совпадать. В первом случае нет смысла обнулять интегратор, а во втором это необходи- 25 мо для повышения быстродействия.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулятора скорости электропривода.

Поставленная цель достигается тем,зо что в известное устройство дополнительно введены два дискриминатора полярности, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок контроля перехода интеграла от ошиб- ₃₅ ки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу интегрального регулятора, выход каждого блока контроля подключен к соответствующему дискриминатору полярности, разно- ₄₀ именные выходы которых попарно подключены к логическим элементам 2И, выходы логических элементов 2И подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляю- ₄₅ щим входом ключа разряда. Кроме того, блок контроля перехода ошибки через ноль выполнен двухвходовым, ко второму входу которого подключен через функциональный преобразователь датчик ₅₀ скорости.

На чертеже представлена структурная схема регулятора скорости электропривода .

Регулятор состоит из сумматора 1, >5 первый вход которого подключен к датчику 2 скорости электропривода, например тахогенератору, а второй яв ляется входом устройства, выход сумматора 1 подключен к входам интегрального 3 с конденсатором 4, шунтируемым управляемым ключом 5 разряд^, и пропорционального 6 регуляторов, выходы которых подключены к преобразователю 7, блок 8 контроля перехода ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу пропорционального регулятора 6, блок 9 контроля перехода интеграла от ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу интегрального регулятора 3, выход каждого блока 8 и 9 контроля подключен к соответствующему дискриминатору 10 и 11 полярности, разноименные выходы которых пег? парно подключены к входам логических элементов 2И 12 и 13, выходы логических элементов 2И 12 и 13 подключены к входам логического элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с управляющим входом ключа 5 разряда. Ко входу преобразователя 7 подключены дат-> чики ЭДС 15 и датчик 16 статического момента электродвигателя, выход преобразователя 7 подключен к электродвигателю 17. Выход датчика 2 скорости подключен к функциональному преобразователю 18, выход которого подключен ко второму входу блока 8 контроля перехода ошибки через ноль.

Регулятор работает следующим образом.

Сигнал ошибки регулирования ΔV, равный разности сигнала задания скорости сигнала обратной связи по скорости W_oc, с выхода узла сравнения I поступает на пропорциональный 6 и интегральный 3 регуляторы.

Полученные таким образом сигналы управления U₆ и поступают на вход преобразователя 7 и на входы блоков 8 и 3 соответственно. Уравнение якорной цепи вентильного электропривода постоянного тока по средним значениям за ί-й интервал вентильности имеет следующий вид:

I),. ^: 3. . R_a+11 R , + . один: ^μ <Jcti ^к Я

4.) ⁺ ^SctJ , Ζ , ι .

’ — *^Ej, (И ^где среднее значение, динамического тока на ϊ-м интервале вентильности;

I. р среднее значение статическовс и го тока на ι-м интервале вентильности;

- среднее значение напряжения преобразователя на i-м интервале вентильности;

Ej. - среднее значение ЭДС двигателя на i-м интервале вентильности.

<· соответствует в общем слунекоторый сигнал управления ^и^= б. и'»; <2) u,'„- I),; *и₃пИ|5.*Чб, <^г> случая линеаризованного преобраСигналу U чае или для зователя 7 и введения компенсационных обратных связей через датчики 15 и 16, В общем случае, сигнал управления*5 по(2) используется для формирования полного значения 1^· по (1), причем составляющие его соответствующие Е^ и задаются обычно некоторой долей сигнала Щ.; (для обеспечения аста- 20 тизма на интеграторе 3 накапливается определенная доля сигнала U^, компенсирующая уходы нулей усилителей и других узлов прямого тракта системы регулирования скорости, изменение параметров прямого тракта в процессе работы и т. д.).

В случае линеаризованного преобразователя и введения компенсационных сигналов и_<5·, по (2 ) выходной сигнал при прочих равных условиях снижается. Однако наряду с полезными (сигналами на вход регулятором поступают помехи определенного уровня.

В связи с этим для получения досто^ верной информации о полярности ошибки в данный момент применен блок 8 с зоной нечувствительности, превышающей уровень входных помех. Зона нечувствительности должна также превышать ошибки регулятора скорости в. режиме очень малых возмущений, в режиме стабилизации скорости без возмущений по нагрузке. При широком изменении скорости зона нечувствительности блока 8 контроля перехода ошибки через ноль меняется в зависимости от сигнала датчика 2 скорости, поступающего на блок 8 через функциональный преобразователь 18.

Известно также, что при возмущающих воздействиях вначале пропорциональный и интегральный регуляторы 6 и 3 работают согласно, но при переходе ошибки через ноль сигнал 1)^ меняет знак, а сигнал 1Ц не меняет. В связи с этим сигнал с выхода интегратора препятствует оперативной корректиров

957396 6 ке движения привода (вносит инерцию),. Поэтому в регуляторе контролируется полярность сигналов IJ^ , I)g при превышении зон нечувствительности, соответственно, с тем, чтобы обнулять интегральный регулятор тогда, когда он вносит инерцию в зоне существенных возмущающих воздействий и увеличивает перерегулирование.

Для этого сигналы U₆ и U3 подаются на блоки 8 и 9 контроля, а их выходные сигналы поступают на входы дискриминаторов 10 и 11 полярности, .которые формулируют на одном из двух выходов единичные логические сигналы в зависимости от полярности сигналов (в случае Ug = 0 или U₉= 0 единичных сигналов на выходе дискриминаторов 10 и 11 нет) .

Для выявления ситуации, когда полярности сигналов и Uне совпадают , разноименные выходы подключены на входы логических элементов 2И 12 и 13, Формирование единичного си|— нала на выходе логических элементов 2И 12 и 13 говорит о наличии такой ситуации . Для полной оценки введен логический элемент выходной единичный сигнал дает команду на замыкание разряд конденсатора и интегрального регулятора 3. Как только сигнал Uj меньше зоны нечувствительности блока 9 контроля - ключ 5 размыкается. Применение регулятора скорости электропривода обеспечивает повышение качества переходного процесса и сокращение времени регулирования ро сравнению с известными пропорционально-интегральными регуляторами. Регулятор повысит динамические характеристики электроприводов и технические характеристики механизмов, на которых ситуации ИЛИ 14, которого ключа 5 и он будет применен.

Claims (2)

1. ключа разр да интегрального регул тора . Недостатки известного устройства св заны с применением нелинейного элемента с гистерезисом, запоминающим пол рность предыдущего возмущающего воздействи , превышающего поло вину ширины петли нелинейного элемен та, хот  при сигнале ошибки меньшем половины петли нелинейного элемента свойства узла обнулени  (способность в формировании импульса сброса) долж ны быть симметричны. Необходимо также отметить, что при ошибках по скорости, меньших по модулю половины петли нелинейного элемента, пол рность выходного сигна ла интегрального канала может быть лю бой, т.е. в момент обнулени  интегратора пол рность пропорциональной составл ющей ошибки и интеграла от ошиб ки на выходе интегрального регул тора могут совпадать и не совпадать. В первом случае нет смысла обнул ть интегратор, а во втором это необходиМО дл  повышени  быстродействи . Цель изобретени  - повышение быстродействи  регул тора скорости электропривода . Поставленна  цель достигаетс  тем что в известное устройство дополнительно введены два дискриминатора пол рности, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок контрол  перехода интеграла от ошибки через ноль с нелинейным элементом , подключенный к выходу интегрального регул тора, выход каждого блока контрол  подключен к соответствующему дискриминатору пол рности, разноименные выходы которых попарно подклю чены к логическим элементам 2И, выходы логических элементов 2И подключены к входам логического элемента ИЛИ выход которого соединен с управл ющим входом ключа разр да. Кроме того блок контрол  перехода ошибки через ноль выполнен двухвходовым, ко второму входу которого подключен через функциональный преобразователь датчик скорости. На чертеже представлена структурна  схема регул тора скорости электро привода. Регул тор состоит из сумматора 1, первый вход которого подключен к датчику 2 скорости электропривода, например тлхогенератору, а второй  в-л етс  входом устройства, выход сумматора 1 подключен к входам интегрального 3 с конденсатором А, шунтируемым управл емым ключом 5 разр ди, и пропорционального 6 регул торов, выходы которых подключены к преобразователю 7 блок 8 контрол  перехода ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу пропорционального регул тора 6, блок 9 контрол  перехода интеграла от ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу интегрального регул тора 3, выход каждого блока 8 и 9 контрол  подключен к соответствующему дискриминатору 10 и 11 пол рности , разноименные выходы которых попарно подключены к входам логических элементов 2И 12 и 13, выходы логических элементов 2И 12 и 13 подключены к входам логического элемента ИЛИ , выход которого соединен с управл ющим входом ключа 5 разр да. Ко входу преобразовател  7 подключены датч чики ЭДС 15 и датчик 16 статического момента электродвигател , выход преобразовател  7 подключен к электродвигателю 17. Вь1ход датчика 2 скорости подключен к функциональному преобразователю 18, выход которого подключен ко второму входу блока 8 контрол  перехода ошибки через ноль. Регул тор работает следующим образом . Сигнал ошибки регулировани  дУ, равный разности сигнала задани  скорости У;.и сигнала обратной св зи по скорости Vpj, , с выхода узла сравнени  I поступает на пропорциональный 6 и интегральный 3 регул торы. Полученные таким образом сигналы управлени  U и УЗ поступают на вход преобразовател  7 и на входы блоков 8 и 3 соответственно. Уравнение  корной цепи вентильного электропривода посто нного тока по средним значени м за i-й интервал вентильности имеет следующий вид: аГ.,,, 1 алин| астИ. di а; среднее значение динамического тока на i-м интервале вентильности; среднее значение статического тока на i-м интервале вентильности; и,. - среднее значение напр жени  преобразовател  на i-м инте вале вентильности; F.,, - среднее значение ЭДС двигател  на i-M интервале вен тильности . Сигналу и, соответст.оует в общем слу чае некоторый сигнал управлени  Uljzr б. bi(2) 4sr lJ6.+J3i lJ|5 U,6. (2) дл  случа  линеаризованного преобразовател  7 и введени  компенсационны обратных св зей через датчики 15 и 16, В общем случае, сигнал управлени по (2) используетс  дл  формировани  полного значени  Ui- по (1), причем составл ющие его соответствующие Е и 1,., задаютс  обычно некоторой долей сигнала 114 (дл  обеспечени  аста тизма на интеграторе 3 накапливаетс  определенна  дол  сигнала U-, ком пенсирующа  уходы нулей усилителей и других узлов пр мого тракта системы регулировани  скорости, изменение параметров пр мого тракта в процессе работы и т.д.} В случае линеаризованного преобра .-зовател  и введени  компенсационных сигналов , ,;j по (2 ) выходной сигнал при прочих равных услови х снижаетс . Однако нар ду с полезными сигналами на вход регул тором поступают помехи определенного уровн . В св зи с этим дл  получени  досто верной информации о пол рности ошибки в данный момент применен блок 8 с зоной нечувствительности, превышающей уровень входных помех. Зона нечувствительности должна также превышать ошибки регул тора скорости в. режиме очень малых возмущений, в режиме стабилизации скорости без возмущений по нагрузке. При широком изменении скорости зона нечувствительности блока 8 контрол  перехода ошибки через ноль мен етс  в зависимости от сигнала датчика 2 скорости, поступающего на блок 8 через функциональ-, ный преобразователь 18. Известно также, что при возмущающих воздействи х вначале пропорциональный и интегральный регул торы 6 и 3 работают согласно, но при переходе ошибки через ноль сигнал U мен ет Знак, а сигнал не мен ет. В св зи с этим сигнал с выхода интегратора преп тствует оперативной корректиров966 ке движени  привода (вносит инерцию).. Поэтому в регул торе контролируетс  пол рность сигналов 1) , Ug при превышении зон нечувствительности, соответственно, с тем, чтобы обнул ть интегральный регул тор тогда, когда он вносит инерцию в зоне существенных возмущающих воздействий и увеличивает перерегулирование. Дл  этого сигналы U и УЗ подаютс  на блоки 8 и 9 контрол , а их выходные сигналы поступают на входы дискриминаторов 10 и 11 пол рности, которые формулируют на одном из двух выходов единичные логические сигналы в зависимости от пол рности сигналов (в случае Ug О или U 8 единичных сигналов на выходе дискриминаторов 10 и 11 нет). Дл  вы влени  ситуации, когда пол рности сигналов и и U не совпадают , разноименные выходы подключены на входы логических элементов 2lt 12 и 13, Формирование единичного си|- нала на выходе логических элементов 2И 12 и 13 говорит о наличии такой ситуации , Дл  полно11 оценки ситуации введен логический элемент ИЛИ 1, выходной единичный сигнал которого дает команду на замыкание ключа 5 и разр д конденсатора и интегрального регул тора 3. Как только сигнал Uj меньше зоны нечувствительности блока 9 контрол  - ключ 5 размыкаетс . Применение регул тора скорости электропривода обеспечивает повышение качества переходного процесса и сокращение времени регулировани  ро сравнению с известными пропорционально-интегральными регул торами. Регул тор повысит динамические характеристики электроприводов и технические характеристики механизмов, на которых он будет применен. Формула изобретени  1. Регул тор скорости электропривода , содержащий сумматор, первый вход которого подключен к датчику скорости электродвигател , а второй  вл етс  входом регул тора, выход сумматора подключен к входам интегрального , с управл емым ключом разр а , и пропорционального регул торов, выходы которых подключены к преобразователю , блок контрол  перехода ошибки через ноль с нелинейным элемрнт.м.

   подключенный к выходу пропорционального регул тора, отличающийс .  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него дополнительно введены два дискриминатора пол рноети , два логических элемента 2И, логический элемент ИЛИ, блок контрол  перехода интеграла от ошибки через ноль с нелинейным элементом, подключенный к выходу интегрального регул тора , выход каждого блока контрол  подключен к соответствующему дискриминатору пол рности, разноименные выходы которых попарно подключены к логическим элементам 2И, выходы логических элементов 2И подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход №

   которого соединен с управл ющим входом ключа разр да.
2. 2. Регул тор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что блок контрол  перехода ошибки через ноль выполнен двухпходовым, к второму входу которого подключен через функциональный преобразователь датчик скорости.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1. Динамика вентильного электропривода посто нного тока. Под ред.

   15 А.д. Поздеева. Энерги , 1975.

   2. Авторское свидетельство СССР 73308, кл. Н 02 Р 5/12, igBO.