Устройство регулирования диаметра стекловолокна

Устройство регулирования диаметра стекловолокна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 03 В 37/00

5$ !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3893957/29-33 (22) 28.02.85 (46) 15.09.86. Бюл. 1"- 34 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им. А.Н.Косыгина и Научно-исследовательский институт электровакуумного стекла (72) С.А.Бондарев, Н.Е Костылева, Ю.Д.Румянцев, A.Ã.Ëóêüÿíîâ, М.Д.Ходаковский и 10.А.Соколов (53) 666.189,21(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 850625, кл. С 03 В 37/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

Р 1101429, кл. С 03 В 37/00, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДИАМЕТРА СТЕКЛОВОЛОКНА, содержащее датчик диаметра волокна, вытягивающее приспособление с электроприводом, задатчик диаметра, первый и второй элементы сравнения, первый регулятор, блок модели объекта, датчик частоты вращения и усилитель, причем датчик диаметра волокна подключен к одному входу первого элемента сравнения, другой вход которого подключен к задатчику диаметра, датчик частоты вращения подключен к одному входу второго элемента сравнения, выход которого подключен к входу первого регулятора, выход которого соединен с электроприводом вытягивающего приспособления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены третий и четвертый элементы сравнения, первый и второй интеграторы, релейный элемент, низкочастотный фильтр и второй регулятор, причем выход первого элемента сравнения подключен к входу второго регулятора, выход которого соединен с другим входом второго элемента сравнения и входом блока модели объекта, выход которого через усилитель соединен с одним входом третьего элемента сравнения, выход которого через первый интегратор соединен с одним входом четвертого элемента сравнения, выход которого через второй интегратор соединен с одним входом релейного элемента, другой вход которого соединен с датчиком частоты вращения, выход релейного элемента соединен с другим входом четвертого элемента сравнения и со входом низкочатотного фильтра, выход которого соединен с третьим входом первого элемента сравнения и с вторым входом третьего элемента сравнения.

1 12570

Изобретение относится к производству стекловолокна, конкретнее к устройствам регулирования диаметра стекловолокна.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства регулирования диаметра стекловолокна; на фиг. 2 вариант реализации релейного элемен- ll0 та 18; на фиг. 3 — схема модели объекта.

Устройство содержит печь 1, из которой вытягивается стекловолокно 2, вытягивающее приспособление 3 с элект- ls роприводом 4, датчик 5 диаметра волокна, задатчик 6 диаметра, первый элемент 7 сравнения, первый регулятор 8, блок 9 модели объекта, второй элемент 10 сравнения„ второй регу 20 лятор 11 датчик 12 частоты вращения, усилитель 13 с коэффициентом усиления два, третий элемент 14 сравнения, первый интегратор 15, етвертый элемент 16 сравнения, второй интегра- 25 тор 17, релейный элемент l8 и низкочастотный фильтр 19. Релейный элемент 18, изображенный на фиг,2, состоит из компаратора 20, диодов 2124, усилителя 25 и инвертора 26. 3Î

Блок модели объекта 9 представляет собой электронную схему, в которой зависимость между входным и выходным электрическими сигналами соответствует зависимости между физи-

35 ческими параметрами объ-.кта управления. Схема модели объекта (фиг, 3) содержит операционный усилитель 27, резисторы 28 и 29 и емкость 30. Коэффициент усиления определяется соотношением R /К,, а постоянная времени

2 произведением К С,.

Устройство работает следующим образом.

Время транспортного запаздывания, в течение которого волокно проходит от места формования — печи 1 — до датчика 5 диаметра волокна равно (3) (4) Е =Z-X;

dS

dt

-- =F

X=MsinS. (5)

После преобразования выражений (3) — (5) получаем

45 =Z-МзхпБ.

dS

dt (6)

При Е)0 и выполнении неравенства И К, достигаемого за счет соответствующего выбора амплитуды lf релейного элемента 18 на линии S=O, возникает так называемый "скользящий режим" /SS<0>

При Z=O скважность прямоугольных двуполярных импульсов на выходе релейного элемента 18 равна двум, а среднее на период Т значение Х, равно нулю. При возрастании сигнала Z уве(1) где 1. — расстояние от печи до датчика диаметра волокна;

V — - скорость вытягивания волокна.

Поэтому сигнал о сформированном диаметре волокна d поступает с датчика 5 с задержкой на время 7 и равен

Ug(t-Ò). Ýòî îñëîæíÿåò òî÷íîå ðåãóлиронание диаметра стекловолокна.

64 2

В данном случае объектом управления является установка по выработке стекловолокна, входным чараметром является частота вращения электропривода 4, а выходным параметром— диаметр d волокна.

Для установки типа И4.0l3.0091 по выработке стекловолокна экспериментально получена математическая модель объекта в виде инерционного звена с коэффициентом передачи 3, 5 и постоянной времени 0 5 с.

Скорость вытягивания U волокна 2 равна линейной скорости его намотки на вытягивающее приспособление 3 и при постоянном радиусе намотки, R пропорциональна частоте вращения электропривода 4, V=z R.Сигнал U,ъ, поступающий с датчика 12 частоты вращения на амплитудный вход релейного элемента 18, устанавливает амплитуду выходного сигнала релейного элемента +M, пропорциональной скорости вытягивания стекловолокна 2, т,е.

/И/=К, U, (2) где К вЂ” коэффициент, выбираемый из

1 условия К =-.

1 L

В четвертом элементе 16 сравнения из сигнала Z с первого интегратора 15 вычитается сигнал Х с выхода релейного элемента 18. Их разность E поступает на вход второго интегратора 17, выходной сигнал S которого управляет работой релейного элемента 18. Для указанных сигналов справедливы соотношения

1257064

35 вида

45 з личивается длительность положительных импульсов и уменьшается длительность t отрицательных импульсов, ч> а среднее за период значения Х„, получаемое на выходе низкочастотного фильтра 19, пропорционально амплитуде М и величине сигнала Z, т.е. (Н

Х =М- — -- =MZ

<Р

10 или с учетом (2) (7)

V I

В силу выражения (1) — = — выраже1 ние (7) принимает вид

15 (11 1

Х, =Z=-. (8)

Усилитель 13 имеет коэффициент усиления два, поэтому на выходе третьего элемента 14 сравнения сигнал 20 равен

y=2Ud(t)-Õ, (9)

С другой стороны, если на выходе интегратора 15 сигнал равен Z, то на его входе сигнал у=К (10)

Совместное решение уравнений (8) (10) дает l:х, +х

=ЦЬ (С) (11)

Передаточная функция в изображениях по Лапласу для уравнения (11) имеет вид

Х(Р) 2 2 lð-1

=----=1-(1- к ) =1- ——

UP(P) ТР +1 Р+1 <Р +1 (12) Как известно передаточная функция

ig -1

, +1 40 соответствует разложению функции

-1, запаздывания 1 Р в ряд Пада. Следовательно, уравнение (12) для. оригиналов переменных, т.е. в функции времени, примет вид

X(t) =ПЬ (t) -ПЬ (t- ) . (13)

Сигнал на выходе первого элемента 7 сравнения с учетом выражения (13) ра. вен

U> =U<(t-7)-U +X(t) =U (t) U, SO (14) где Ug — сигнал с задатчика 6 диаз метра.

Отметим, что у 0 всегда, так как 55

y=2Ug(t)-Ug(t) +U (t-Т). Как видно из выражения (14) регулятор 11 осуществляет регулирование непосредственно по отклонению диаметра волокна в месте формирования (на выходе из печи) от заданного значения 0Ь без запазз дывания на время i . Это существенго повышает точность регулирования диаметра волокна. Сигнал рассогласования Ug управляет работой регулятора 11, на выходе которого формируется сигнал Ua, пропорциональный требуемой (заданной) в данный момент частоте вращения электропривода 4 с вытягивающим приспособлением 3.

Этот сигнал поступает на вход блока 9 модели объекта, на выходе которого формируется сигнал U (t), пропорциональный диаметру d стекловолокна на выходе из печи 1, соответствующему частоте вращения вытягивающего приспособления 3; Сигнал U поступает на один из входов второго элемента 10 сравнения, на другой вход которого подается сигнал U с датчика 12 частоты вращения, пропорциональный текущему значению частоты вращения 1 электропривода 4, Выходной сигнал со второго элемента 10 сравнения управляет работой регулятора 8, стремяь возможно точнее поддерживать частоту вращения с1 электропрнвода 4, равной заданной

Регуляторы 8 и 11 могут быть выполнены типовыми линейными, например пропорциональными или пропорционально-интегральными. Целесообразно также в качестве регулятора 8 использовать регулятор с разрывным управлением, обеспечивающий повышенное быстродействие электропривода 4 и, следовательно, повышенную точность регулирования диаметра стекловолок- на. Использование сигнала U c: sblxoда датчика 12 частоты вращения для регулирования амплитуды М двуполярного напряжения в релейном элементе 18 позволяет учитывать изменение времени транспортного запаздывания . при изменении скорости вытягивания V волокна (выражения (7) и (8). Это пЬвышает точность регулирования диаметра волокна за счет точной компенсации сигнала Ud(t-c) в датчике 5 диаметра волокна и составляющей Ug(t-e) (1. ) в сигнале Х р (выражение (10) .

Таким образом, введение связи с выхода датчика 12 частоты вращения на амплитудный вход релейного элемента I8 позволяет повысить точность регулирования диаметра стекловолокна

5 1257064 Ь за счет компенсации переменного тран- измерения сформированного диаметра спаянного запаздывания 7 в тракте стекловолокна.

125/064 иЮ»

Ugerx.

Составитель А.Кузнецов

Редактор Т.Парфенова Техред П.Сердюкова Корректор M.Демчик

Заказ 4880/19 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4