SU964938A1 - Электропривод - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам автоматвческого управлени  электродвигател ми, обеспечивающими оптимальное по быстро действию регулирование частоты врашени  электродвигателей, управл емых по цепи обмотки возбуждени . Известен электропривод посто нного тока, подчиненного регулировани , содержащий электродвигатель, послеаова тельно соединенные задающее устройство, первый сумматор, регул тор скорости, второй сумматор и регул тор тока обмотки возбуждени  электродвщ тел  |:i. Недостатком этого устройства- вл ет . с  низкое быстродействие при ступенча том изменении задающего воздействи . Наиболее-близким по технической сущ ности к предлагаемому  вл етс  устройство , содержащее электродвигатель, за дающий блок, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с датчиком частоты вращени  электродвигател , стационарный . функциональный преобразователь, нелинейный элемент, шлход которого соединен с усилителем мощности, выход которого соединен с двигателем, датчик тока возбуждени  длектродвигатал  2J. Однако использование этого устройства не позвол ет обеспечить высокое бы(: родействие при управлении электроприводом по цепи возбуждеИи . Цель изобретени  - повыщение crpoiдействи  устройства. Поставленна  цепь достигаетс  тем, :что в устройство дополнительно введены перестраиваемый функциональный прео&разователь блок расчета параметров, ло гический блок, коммутатор, выход котоiporo соединен с входом нелинейного але мента, выход задающего блока соединен с входом блока расчета параметров, выход которохю соединен с вкодом пересграиваемого функционального преобразовател , другой вход которого соединен с выходом сумматора, а .третий вход - с датчиком тока возбуждени , который ср&3964 ( динен с одним входом стационарного преобразовател , второй вход которого соединен с датчиком частоты вращени  электродвигател , выход14 перестраиваемого и стационарного функциональных преобраэрвателей соединены с входами коммутатора и логического блока, выход которого соединен с другим входсж коммутатора, выход которого соединен с нелинейным элементом. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 и 3 - графт ки по сн ющие его работу. Устройство содержит электродвигатель 1, задающий блок 2, выход которого соединен с первым входом сумматора 3, второй вход которого соединен с датчиком 4 тока возбуждени  электродвигател  1, стационарный функциональный преобразова тель 5, нелинейный элемент 6, выход которого соединен с усилителем 7 мощности , выход которого соединен с обмот. кой возбуждени  электродвигател  1, датчик 8 частоты вращени  электродвигател  1, перестраиваемый функциональный преобразователь 9j блок 10 расчета пара метров, логический блок 11, коммутатор 12, выход которого соединен с входом нелинейного. элемента 6. Выход задающего блока 2 соединен с входом блока 1О, выход которого соединен с входом перест раиваемого функционального преобразовател  9, другой вход которого соединен с выходом сумматора 3, а третий вход - с датчиком 8, который соединен также с одним входом стационарного функционального преобразовател  5, второй вход которого соединен с датчиком 4. Выходы перестраиваемого и стационарного функциональных преобразователей 9 и 5 соединены с входами коммутатора 12 и логического блока 11, выход которого соединен с другим входом км 1мутатора 12, выход которого соединен с нелинейным элементом 6. Устройство работает следующим образом . Электродвигатель 1, управл емый по цепи возбуждени , с учетом коэффициента усилител  7 описываетс  системой дифференциальных уравнений: ( j х ,, -| Кг-аагХа.«-1эи, где X , У1 углова  скорость электродвигател , ток обмотки возбуждени ; ( J - напр жение на выходе управл ющего устройства; /U(Xyt)- приведенный момент динамического сопротивлени ; - посто нные коэффициенты. В соответствии с ограничением на напр жение обмотки возбуждени  на величину О накладываетс  ограничение lUUUo. Лини  5 установивишхс  значений скорости электродвигател  1 в координатах Xl, а описываетс  уравнением: /(,,, 0 а) и дл  случа  fy/,) Xi меет вид, представленный на фиг. 2, десь же приведены типовые траектории оптимального по быстродействию разгона лектродвигател  1 до заданного значени  установившейс  скорости Х , вклю. чающие три участка: ОВ-участок движени  при и (Jo ; ВС-участок движени  при и/ IUolH СР -участок движени  при U -UoУчасток ВС лежит на линии оптимального движени  5 : о 1х л участок СХ - по линии переключени  5© . описываемой приближенным уравнением: где С., С j - коэффициенты аппроксимации фазовой траектории, проход щей через точку 1 при . и С завис т Значени  С от величины заданной скорости т.е. (Х), , Отклонение движени  сиотемы от рассматриваемых участков опт мальной траектории оцениваетс  функци ми: . , . е,--) о CoK i-1-Х 1-г (5) В предлагаемом устройстве сигналы 8 о и В получаютс  с помощью перестраизаа ого и стационарного функцио нальных преобразователей 9 и 5, как результат обработки выходных сигналов датчиков 4 и 8 и сумматора 3. Причем, перестраиваемый функциональный преобразователь 9-. настраиваетс  автоматически в соответствии с текущими значени ми параметров-С и С, вырабатываемыми блоком 10 расчета параметров. Блок 10 также  вл етс  функциональным преобразователем, который производит расчет параметров по величине сигнала 59 Xfj-, поступающего с задающего устройства
2. 2. Характер зависимостей С(У и Са.: Са(Х -,т) дл  случа  (Х) ЗоЧ 51вНУ. иллюстрируетс  фиг.
3. 3. Дл  обеспечени  попадани  изображающей точки ( X, ,) на литпо SQ или 5 и йрследуюшего движени  вдоль оптимальной траектории, составленной из отрезков этих линий, формируетс  релейный с переменной структурой закон управ лений по отклонению: ( -Jo igMBo при -(«О, . lJ-|.U6iq-Mer Р« где-иф д у, g - релейна  функциональна  зависимость, реализуема  нелинейным элементом 6, : . - управл ющий сигнал,формируемый логическим блоком 11 и поступающий на вход С коммутатора 12. Значение сигнала и, следовательно, структура закона управлени  (б) определ  ютс  текущим состо нием электродвигател  1: .1 1, если изображающа  точка находитс  внутри области А (фиг. 2), ;-1 0 - в остальных случа х. В режиме разгона электродвигател  1 логический блок 11 реализует следующий алгч ритм:g Q ( 1 1 при)°;,, )l - о в остальных случа х. Коммутатор 12 представл ет собой управл емый контакт, осуществл ющий переключение структуры закона управлени  (6), т.е. подключение к нелинейному элементу 6 сигналов PQ или C-j в зависимости от значени  и . Рассмотрим работу устройства в режиме разгона электродвигател  1 от нулевой скорости. При поступлении на вход блока 10 задающего воздействи  ,блок 10 вырабатывает значени  параметров С и С и производит настройку перестраиваемого , функционального преобразовател  9. Сигналы с датчиков 4 и 8 и сумматора 3 поступают на входы перестраиваемого и стационарного функциона- льных преобразователей 9 и 5« Последние производ т расчет текущих значений сиг« налов ЕО и , подающихс  на входы KCfM мутатора 12 и логического блока 11. На выходе логического блока. 11 формируютс  управл ющий сигнал , При этом сигнал Со 0 со вход коммутатора 12 поступает на его выход и, следовательно, вход нелинейного элемента 6. Формируетс  сигнал и -4J о подаетс  на вход усилител  7 и электродвигател  1 прюсодит в движение, соответствующее перемещению изображающей точки (., 366 Хг ) по отрезку ОБ (фиг. 2). По мере воэрастани  скорости и тока точка попадает в область А, выполн ютс  услови , при которых на выходе логического блока 11 4 , и происходит переключение комму татора 12. Сигнал с входа в подаетс  на вход нелинейного элемента 5. Формируетс  управл ющее воздействие Ц --UoSigfne ,обеспечивающее скольжение изображающей точки вдоль отрезка ВС лиНИИ 5.J . После выхода системы из о&ласти А в точке С выполн етс  л 0 и 8(. Коммутатор 12 переключаетс . На выходе нелинейного элемента 5 формируетс  сигнал и -UoSighKo--Uo t изображающа  точки движетс  вдоль линии 5 до попадани  в точку ) , где Х- - . При разгоне до меньших значений угловой скорости, когда система на попадает в область А, всегда выполн етс  0 и переключени  коммутатора 12 не происходит (фиг.2, ломана ). В торможени  работа устройства протекает аналогично. Дл  исключени  вибраций управл ющего сигнала и выходных координат при движении системы вдоль оптимальной траектории , нежелательных в системах больщой мощности, релейна  зависимость, реализуема  нелинейным элементом 6, может быть заменена на нелинейность типа насыщение, коэффициент линейного участка которой определ етс  в зависимости от условий работы электродвигател  1 и желаемой степени приближени  к оцтимальному режиму. Применение предлагаемого устройства позвол ет уменьшить длительность переходных процессов разгона и реверса элек- тродвигатёл , так как при любых значен& х задающего воздействи  переходные процессы протекают оптимальным образом . Наибольший технико-экономический эффект может быть достигнут при использовании устройства управлени  в системах работающих в режиме частых ступенчатых регулировок угловой скорости. Так, например , применение устройства дл  управ- лени  электродвигателем электрической установки транспортных средств позвол ет значительно увеличить их 1 аневренность. Формула изобретени  Электропривод, содержащий электродвигатель , задающий блок, выход которого соединен с первым входом румматора.