SU988987A1 - Устройство дл автоматического управлени роторным экскаватором - Google Patents

Description

Изобретение относится к средствам автоматизации горного оборудования, а ϊ именно к устройству для управления роторным экскаватором.

Известно устройство для управления роторным экскаватором путем изменения скорости привода роторной стрелы при стабилизации его производительности £ 1J .

Однако известное устройство не обёопечивает требуемой точности управления роторным экскаватором, так как в сигнал управления этого устройства вносится временное запаздывание.

Известно устройство автоматического _1s управления роторным экскаватором, содержащее задатчик и датчик производитель-? ности экскаватора, датчик нагрузки привода ротора, узел сглаживания сигнала нагрузки, к первому входу которого подк-го лючен датчик нагрузки, а выход соединен, с одним из входов элемента сравнения, выход которогоιсоединен с регулятором скорости привода поворота роторной стре2 лы, к второму входу элемента сравнения подключен узел коррекции, содержащий блоки деления и умножения, первый вход узла коррекции связанс задатчиком, а · второй- с датчиком производительности, датчики скорости привода ротора и конвейера, выходы которых подключены соответственно к четвертому и пятому входам узла коррекции, третий вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, причем выход датчика скорости привода ротора соединен также с вторым входом узла сглаживания сигнала нагрузки.

В этом устройстве узел сглаживания нагрузки привода ротора,являющийся фильтром сигнала нагрузки, включает блок скользящего интегрирования на временном интервале, равном периоду оборота ротора, который позволяет полностью выделить периодическую составляющую сигнала нагрузки, связанную с дебалансом ротора. В результате обеспечивается качественная фильтрация сигнала нагрузки привода ротора и улучшаются динамические свойст- ^: ва замкнутой системы регулирования £ 2] ⁴ Недостатком этого устройства является низкое быстродействие системы при отра- 5 ботке сигнала рассогласования нагрузки привода ротора, обусловленное запаздыванием сигнала обратной связи в узле сглаживания сигнала нагрузки привода ротора. Целью изобретения является повыше- 10 ние точности управления роторным экскаватором.

Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления роторным экскаватором, включающее 15, задатчик и датчик производительности экскаватора, датчик нагрузки привода, ротора, датчики скорости привода ротора и конвейера, узел сглаживания сигнала нагрузки, элемент сравнения, выход которого Jjq соединен с входом регулятора скорости привода поворота, а один из входов элемента сравнения подключен к одному из выходов узла коррекции, снабжено преобразователем синуса угла поворота ротора, блоком вы- 25 читания и двумя блоками умножения, причем первый вход первого блока умножения соединен с выходом узла сглаживания, второй вход - с вторым выходом узла коррекции, а выход первого блока умножения ₃₀ подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя синуса угла поворота ротора, а выход второго блока умножения связан с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, а выход блока вычитания подключен ко второму входу элемента сравнения.

На чертеже представлена схема уст— ройства.

Устройство содержит задатчик 1 производительности, датчик 2 производительности экскаватора, датчик 3 нагрузки привода ротора, датчик 4 скорости поворота ротора, датчик 5 скорости конвейера, преоб-⁴⁵ разователь 6 синуса угла поворота ротора, например сельсин, узел 7 сглаживания сигнала нагрузки, первый вход которого соединен о выходом датчика 3 нагрузки, второй вход - с выходом датчика 4 скорости ⁵⁰ поворота ротора,'а выход связан с первым входом первого блока 8 умножения, второй вход которого соединен с одним из выходов узла коррекции 9, первый вход которого связан с задатчиком 1, второй — с датчиком 2 производительности, третий . с датчиком 3 на/рузки привода ротора, четвертый - с датчиком 4 скорости привода ротору а пятый - с датчиком 5 скорости конвейера. Выход первого блока 8 умножения связан с первым входом второго блока 10 умножения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 6 синуса угла поворота ротора, а выход второго, блока 10 умножения подключен к .первому входу блока 11 вычитания, второй вход которого соединен с датчиком 3 нагрузки привода ротора, а выход блока 11 вычитания подключен к одному из входов элемента 12 сравнения,к другбму входу которого подключен второй выход узла 9 коррекции,а выход элемента 12 сравнения соединен со входом регулятора 13 скорооти привода'поворота роторной стрелы.

Устройство работает следующим образом.

От датчика 3 нагрузки привода ротора сигнал поступает на входы узла 9 коррекции, элемента 7 сглаживания и блока 11 вычитания. Одновременно на управляющие входы узла 9 коррекции поступают сигналы датчика 4 скорости ротора и датчика 5 скорости конвейера, а также сигналы датчика 2 и задатчика 1 производительности экскаватора. В узле 9 коррекции осуществляется задержка сигнала датчика 3 нагрузки привода ротора на время транспортного запаздывания сигнала датчика 2 производительности, определяются средние интегральные значения на скользящем интервале, равном периоду оборота ротора, сигналов датчика 3 нагрузки привода ротора и датчика 2 производительности, а также вычисляется отношение этих сигналов, которое поступает на первый вход блока 8 умножения. Кроме того, в узле 9 коррекции производится умножение сигнала отношения на сигнал задатчика 1 производительности и полученный таким образом сигнал скорректиро-, ванного задания производительности по. - . дается с выхода узла 9 коррекции на вход элемента 12 сравнения. В элементе 7 сглаживания, на управляющий вход которого поступает сигнал датчика 4 скорости ротора, определяется среднее интегральное значение тока ротора на скользящем интервале, равном периоду ротора. Сигнал с выхода элемента 7 сглаживания в блоке умножается на выходной сигнал блока коррекции и поступает на первый вход второго блока 10 умножения. В блоке 10 умножения, на второй вход которого поступает сигнал преобразователя 6 синуса угла поворота ротора, формируется сигнал

988987 6 прогнозируемой помехи, которая определяется следующим выражением:_ ,5 где К - коэффициент пропорциональности;

1_С - сглаженное текущее значение нагрузки привода ротора;ю | - среднее интегральное значение нагрузки привода ротора на скользящем интервале, равном периоду ротору,’

С^_нТ — среднее интегральное значе-₁₅ ние производительности на скользящем интервале, равном периоду оборота ротора;

Об - угол поворота ротора.

В блоке 11 вычитания осуществляется компенсация помехи, вызванной дебалансом ротора, в сигнале текущей нагрузки привода ротора. Сигнал с выхода блока 11 вычитания поступает на второй вход элемента 12 сравнения, где сравниваются со 25 скорректированным сигналом задания производительности, а сигнал, соответствующий их рассогласованию, с выхода элемента 12 сравнения подается на регулятор 13 скорости привода поворота роторной стрелы, ₃₀ который изменяет скорость поворота в направлении уменьшения указанного рассогласования.

Введение в структуру устройства.преобразователя синуса угла поворота ротора обеспечивает определение без запаздывания частоты и формы периодической помехи в сигнале нагрузки, связанной с дебалансом ротора, введение первого блока умножения, один из входов которого соединен с выходом блока деления узла коррекции, второй — с выходом элемента сглаживания сигнала нагрузки привода ротора, обеспечивает определение величины изменения амплитуды периодической помехи, обусловленного изменением условий экскавации (крепости породы, состояние режущей кромки ковшей и т.п.), введение второго блока умножения, один из входов которого соединен с выходом первого блока умножения, второй вход - с выходом ⁵⁰ преобразователя синуса угла поворота ретора, обеспечивает формирование сигнала, соответствующего величине и форме периодической помехи в сигнале нагрузки , привода ротора, вызванной дебалансом ро^. тора, введение блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом датчика нагрузки привода ротора, вход вычитаемого -' с выходом второго блока умножения, а выход соединен с одним из входов элемента, сравнения, обеспечивает формирование полезной составляющей сигнала обратной связи, не содержащей периодического сигнала помехи, без запаздывания. При этом скорость отработки сигнала рассогласования на выходе эле- ₍ мента сравнения будет значительно выше,так как уменьшение постоянной времени в ;цепи сигнала нагрузки привода ротора создает возможность увеличения быстродействия регулятора при условии обеспечения устойчивости системы.

Таким образом, на вход элемента сравнения устройства поступает сигнал полезной составляющей нагрузки привода ротора без запаздывания, что приводит к повышению быстродействия системы при стабилизации производительности, уменьшению динамической ошибки, повышению точности управления, а следовательно, к увеличению производительности экскаватора.

Claims (2)

1. Изобретение отноЬитс  к средствам автоматизации горного оборудовани , а- именно к устройству дл  управлени  ро- торным экскаватором. Извертно устройство дл  управлени  роторным экскаватором путем изменени  скорости привода роторной стрелы при стабилизации его производительности t l Однако известное устройство не обёопечивает требуемой точности управлени  роторным экскаватором, так как в сигнал управлени  этого устройства вноситс  вр менное запаздывание. Известно устройство автоматического управлени  роторным экскаваторе, содер жашее задатчик и датчик производительности экскаватора, датчик нагрузки прквода ротора, узел сглаживани  сигнала нагрузки, к первому вхсаду которого подк лючен датчик нагрузки, а выхсзд соединен с одним из входов элемента сфавнеин , выход которогоI соединен с регул тором скорости привода поворота роторной стрелы , к BTqpc vry входу элемента сравнени  подключен узел KqppeKiara, содержащий блоки делени  и умножени , первый вход узла коррекции св зан. с задатчиксм, а вт рскй- с пеачхаи л провзводитепь ости, датчики скорости привода ротора и конвейера , выхоаы которых подключены соответ ственно к четвертому и п тому входам узла коррекции, третий вход KVfoporo соединен с датчиком нагрузки привела ротора, причем выхрп датчика .ост  привода ротора соединен также с втсфым входом узла сглаживани  сигнала нагруэ кн. в этом устройстве узел сглаживан   ваг рузки хфивода , вп юшийс  ф тарам сигнала нагрузки, включает блок скольз щего интегрировани  на крегленнам. amej вале, равном периоду оборота ротора, который позвол ет полностью выделить периодическую составл ющую сигнала нагрузки , св занную с деба ансом ротора. Е результате обеспечиваетс  качественна  фильтраци  сигнала нагрузки привода ротора и улучшаютс  динамические свойства замкнутой системы регулировани  2 . Недостатком этого устройства  вл етс  низкое быстродействие системы при отработке сигнала рассогласовани  нагрузки привода ротора, обусловленное запаздыванием сигнала обратной св зи в узле сглаживани  сигнала нагрузки привода ротора. Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  роторным экскаватором . Указанна  иель достигаетс  тем, что устройство дл  автоматического управлени  роторным экскаватором, включающее задатчик и датчик производительности экскаватора, да.тчик нагрузки привода, ротора, датчики скорости привода ротора и конвейера, узел сглаживани  сигнала на .грузки, элемент сравнени , выкод которого соединен с входом регул тора скорости привода поворота, а один из входов элемента сравнени  подключен к одному из выходов узла коррекции, снабжено преобразователем синуса угла поворота ротора, блоком выЧитани  и двум  -блоками умножени , причем первый вход первого блока умножени  соединен с выходом узла сглаживани . второй вход - с вторым выходом узла кор рекции, а выход первого блока умножени  подключен к первому входу второго блока умножени , второй вход которого соединен с выходом преобразовател  синуса угла поворота ротора, а выход второго блока умножени  св зан с первым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, а выход блока вычитани  подключен ко второму входу элемента сравнени . На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит задатчик 1 произ водительности, датчик 2 производительности экскаватора, датчик 3 нагрузки привода ротора, датчик 4 скорости поворота ро тора, датчик 5 скорости конвейера, преобразователь 6 синуса угла поворота ротора например сельсин, узел 7 сглаживани  сиг нала нагрузки, первый вход которого соединен с выходом датчика 3 нагрузки, второй вход - с выходсм датчика 4 скорости поворота ротора, а выход св зан с первым входом первого блока 8 умножени , второй вход которого соединен с одним из выходов узла коррекции 9, первый вход которого св зан с задатчнком 1, второй - с датчиком 2 производительности, третий . с датчиком 3 на1 рузки привода ротора, четвертый - с датчиком 4 скорости привода ротору а п тый - с датчиком 5 скорости конвейера. Выход первого блока 8 умножени  св зан с первым входом второго блока 10 умножени , второй вход которого соединен с выходом преобразовател  6 синуса угла поворота ротора, а выход второго, блока 10 умножени  подключен к первому входу блока 11 вычитани , второй вход которого соединен с датчиком 3 нагрузки привода ротора, а выход блока 11 ш 1читани  подключен к одному из входов элемента 12 сравнени ,к другбму входу которого подключен второй выход узла 9 коррекции,а выход элемента 12 сравнени  соединен со входе регул тора 13 скорооти приводаповорота роторной стрелы. Устройство работает следующим образом . От датчика 3 нагрузки привода ротора сигнал поступает на входы узла 9 коррекции , элемента 7 сглаживани  и блока 11 вычитани . Одновременно на управл ющие входы узла 9 коррекции поступают сигналы датчика 4 скорости ротора и датчика 5 скорости конвейера, а также сигналы датчика 2 и .задатчика 1 производительности экскаваторов. В узле 9 коррекции осуществл етс  задержка сигнала датчи 3 нагрузки привода ротора на врем  транспортного запаздывани  сигнала 2 производительности, определ ютс  средние интегральные значени  на сколь з щем интервале, равном периоду оборота ротора, сигналов датчика 3 нагрузки привода ротора и датчика 2 производительности , а также вычисл етс  отношение этих сигналов, которое поступает на первый вход блока 8 умножени . Кроме того , в узле 9 коррекции производитс  умножение сигнала отношени  на сигнал задатчика 1 производительности, и полученный таким образом сигнал скорректированного задани  производительности по. - . даетс  с выхода узла 9 коррекшш на вход элемента 12 сравнени . В элементе 7 сглаживани , на управл ющий вход которого поступает сигнал датчика 4 скорости ротора, определ етс  среднее интегральное значение тока ротора на скольз щем интервале , равном периоду ротора. Сигнал с выхода элемента 7 сглаживани  в блоке 8умножаетс  на выходной сигнал блока 9коррекции и поступает на первый вход второго блока 1О умножени . В блоке 1О умножени , на второй вход которого поступает сигнал преобразовател  6 синуса угла поворота ротора, формируетс  сигнал прогнозируемой помех, котора  определ етс  следующим выражением: I -ki bjHT . к -коэффициент пропорциональности; Ij. - сглаженное текущее аначе ние нагрузки привода ротора; среднее интегральное знач ние нагрузки хгривода ротора на скольз щем равном периоду роторг :, о. - среднее интегральное значание производительности на скольз щем интервале, равно периоду оборота ротора; oi - угол поворота ротора. В блоке 11 вычитани  осуществл етс  компенсаци  помехи, вызванной дебалан сом ротора, в сигнале текущей нагрузки привода ротора. Сигнал с выхода блока 1 вычитани  поступает на 1второй вход эл&мента 12 сравнени , где сравниваютс  со скорректированным сигналом задани  прои зводительности, а сигнал, соответствующи их рассогласованию, с выхода элемента 1 сравнени  подаетс  на регул тор 13 скорости привода поворота роторной стрелы, который измен ет скорость поворота в направлении уменьщени  указанного рассогласовани . Введение в структуру устройства.np&образовател  синуса угла поворота ротора обеспечивает определение без запаздывани  частоты и формы периодической псммехи в сигнале нагрузки, св занной с дебалансом ротора, введение первого блока умножени , один из входов которого СО&динен с выходом блока делени  узла коррекции , второй - с выходом элемента сглаживани  сигнала нагрузки привода ротора , обеспечи1вает определение величины изменени  амплитуды периодической помехи , обусловленного изменением условий экскавашш (крепости породы, cocTOsurae кромки ковшей и т.п.), введение второго блока умножени , один из входов которого соединен с выходом первого бло 1Ш умножени , второй вход - с выходом преобразовател  синуса угла поворота ротора , обеспечивает формирование сигнала, соответствующего величине и форме периодической помехи в сигнале нагрузки , привода ротора, вызванной дебалансом тора, введение блока вычитани , вход уме ньшаемого которого соединен с выходом датчика нагрузки привода ротора, вход вычитаемого - с выходом второго блока умножени , а выход соединен с одним из входов элемента, сравнени , обеспечивает формирование полезной составл ющей сигнала обратной св зи, не содержащей периодического сигнала помехи, без запаэи. дывани . При этом скорость отработки сигнала рассогласовани  на выходе эл мента сравнени  будет значительно как уменьшение посто нной времени в i цепи сигнала нагрузки привода ротора соэдает возможность увеличени  быстродействи  регул тора при условии обеспечени  .устойчивости системы. Таким образом, на вход элемента сравнени  устройства поступает сигнал полезной составл ющей нагрузки привода ротора без запаздывани , что приводит к повышению быстродействи  системы при стабилизации производительности, уменьшению динамической ошибки, повышению точности управлени , а следовательно, к увеличению производительности экскаватора . Формула изобретени  Устройство дл  автоматического упра&лени  роторным экскаватором, включающее задатчик и датчик производительности экскаватора , датчик нагрузки привода ротора, датчики скорости привода ротора и конвейера , узел сглаживани  сигнала нагрузки, элемент сравнени , выход которого соединен с входом регул тора скорости привода поворота, а один из входов элемента сравнени  подключен к одному из выходов узла ко|1рекции,о тличающеес  тем, что,с целью повышени  точности управлени , оно снабжено преобразователем синуса утла поворота ротора, блоком вычитани  и двум  блоками умножени , причем первый вход первого блока умножени  соединен с выходом узла сглаживани , второй вход - с вторым выходом узла коррекции, а выход первого блока умножени  подклк чен к первому входу второго блока умножени , второй вход которого соединен с выходом -преобразовател  синуса угла поворота ротора, а выход второго блока умножени  св зан с первым входом блока вычитани , втсфой вход которого соединен с датчиком нагру зки привода ротора, а выход блока вычитани  подключен к второму входу элемента сравнени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 304333, кл. ЕО2 F 3/26, 1969.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке N 28887353, кл. Е О2 F 3/26, 1980.