Способ определения момента нагрузки электропривода постоянного тока

Способ определения момента нагрузки электропривода постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внешнего нагрузочного момента электропривода постоянного тока и в цепях коррекции электромеханических систем. Цель изобретения - повышение точности. Регистрируют сигналы U и Uw о датчиков 2 и 4 момента и частоты вращения. Формируют сигнал управления, который подают на вход привода 1 и его модели 5, выходной сигнал UM которой регистрируют. При этом на входе привода 1 сигнал управления суммируют с сигналом UM на выходе модели 5, а на входе модели 5 сигнал управления суммируют с сигналом U на выходе датчика 2 крутящего момента. Величину М момента нагрузки рассчитывают из аналитического выражения М (UM - UKM / ) Ку Км - Кн Uu / (Кн-Км-Кш ), где К„, Кн. Кш и Км - коэффициенты передачи соответственно по напряжению, нагрузке, частоте вращения и модели;/ - постоянный коэффициент. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 1 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4759442/10 (22) 16.10.89 (46) 07,09.92. Бюл. N 33 (75) Ю. А. Тронь (56) Ктеленец Н, Ф. и др. Испытания на надежность электрических машин. M.; Высшая школа, 1988. с, 44-45.

Авторское свидетельство СССР йг 1695156, кл. 6 01 1 3/00. 23.06.89 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА

НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внешнего нагрузочного момента электропривода постоянного тока и в цепях коррекции электромеханических систем.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измеоения внешнего момента электропривода постоянного тока с линейной механической хаоактеристикой и в цепях коррекции электромеханических систем.

Цель изобретения — повышение точности измерений внешнего момента путем формирования результатов измерений, инвариантных относительно параметров градуировочной характеристики датчика крутящего момента.

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит электропривод 1, измеритель 2 крутящего момента, усилитель

3, датчик 4 частоты вращения, модель 5, первый обратный преобразователь 6, второй обратный преобразователь 7, первый и второй 8 и 9 сумматоры, вход 10 устройства, микропроцессорную систему 11, содержа. Ж 1760396 А1

Цель изобретения — повышение точности.

Регистрируют сигналы U и U щ датчиков 2 и 4 момента и частоты вращения. Формируют сигнал управления, который подают на вход привода 1 и его модели 5, выходной сигнал U< которой регистрируют. При этом на входе привода 1 сигнал управления суммиру от с сигналом U< на выходе модели 5, а на входе модели 5 сигнал управления суммируют с сигналом U на выходе датчика 2 крутящего момента. Величину M момента нагрузки рассчитывают из аналитического выражения M = ((U — UKM /5 } Кц Кж — Кн"

>Q<) / (К К Кгд ), где Ки, Кн, Кщ и К вЂ” коэффициенты передачи соответственно по напряжению, нагрузке, частоте вращения и модели;P — постоянный коэффициент. 1 ил. щую интерфейс 12 сопряжения и процессор

13, причем выход измерителя 2 крутящего момента подключен к входу первого обратного преобразователя 6, выход модели 5 подключен к входу второго обратного прей образователя 7, выходы первого 6 и второго

7 обратных преобразователей подключены к вторым входам второго 9 и первого 8 сум- О маторов, первые входы которых объедине- (3 ны и подключены к входу t0 устройства, (ц) выходы модели 5, измерителя 2 крутящего 0 момента и датчика 4 частоты вращения подключены к первому, второму и третьему входам интерфейса 12.

В качестве модели 5, рефлексивно взаимодействующей с электроприводом 1. используется блок пропорционального преобразования. Для согласования выхода сумматора 8 с входом цепи управления электропривода 1 используется усилитель

14. В качестве обратных преобразователей

1760396

6 и 7, осуществляющих передачу сигналов соответственно с выхода измерителя 2 крутящегоо момента на второй вход второго сумматора 9 и с выхода модели 5 на второй вход первого сумматора 8, используются масштабные преобразователи (делители напряжения), При этом смысл введения настраиваемого обратного и реобразователя 6 состоит в формировании сигнала на выходе модели 5, согласованного с выходом измерителя 2 крутящего момента.

Способ осуществляется следующим образом.

Градуировочная характеристика (ГХ) измерителя 2 крутящего момента, имеющая нелинейную зависимость между сигналом на его выходе и приложенным моментом, имеет вид полинома N-й степени

0=ао+а1М+а2М +.,+B„M (1) где М вЂ” момент нагрузки электропривода;

U — сигнал на выходе измерителя 2; ао, э1, а2, BN — параметры ГХ измерителя.

Уравнение (1} может быть представлено в следующем виде:

U = ао + А(М)М, (2) где ao — параметр, характеризующий смещение ГХ измерителя относительно начала координат при отсутствии момента нагрузки, а

A(M) = а1+ агМ + азМ +... + аиМ г К-1 — чувствительность измерителя, определяемая иэ выражения (2);

А(М) = (3)

При этом уравнение механической характеристики электроприводэ имеет вид г =К U„-К М, (4) где в- частота вращения вала электропривода;

Uq — сигнал на входе электропривода;

Ко и Кн — коэффициенты передачи соответственно по сигналу управления и по моменту нагрузки.

С учетом выражений (2) и (4) можно записать

U = а - А(М)(с1 и - С20ц), (5)

ГДЕ С1 = 1/Кн, С2 = Ки/Кн

Для осуществления способа используется модель с функцией преобразования вида

0м = КМ0вм, (6) где 0ву и 0у — сигналы соответственно на входе и выходе модели;

Км — коэффициент преобразования модели.

Для определения момента нагрузки электропривода регистрируют сигнал 0в датчика частоты вращения вала привода

0,„=К, в, (7) где К > — коэффициент передачи датчика.

Формируют сигнал управления, который подают на вход привода и его модели, 5 регистрируот сигнал 0м на выходе модели привода в соответствии с уравнением

0м = (Uy + UP)KM, (8) где j3 — постоянный коэффициент.

При этом сигнал управления на входе

10 электропривода имеет вид

U,=u,+U, P,, (9) где Uy — сигнал управления режимами работы электропривода;

j3 — постоянный коэффициент.

15 Сучетом выражений (5)-(9) получают взаимосвязаннувю систему уравнений

U — А(М)с2 р м0м = ао - А(М)(с1й) — с20у); (10)

-Км Р 0 + UM = KMUy. (11)

Решением системы (10)-(11) относительно сигнала управления будут следующие уравнения:

0(1-А(М}сгкм PP M) = Эо - А(М)(С1 Ж С2 (1+

+ Км Р м}0у); (12)

0м(1-А(М) сгк ф р м) = KM((ap — A(M) с1 ы)

25 P+ (1+А(М)сгP )Uy). (13)

Таким образом, в результате взаимосвязанных и целенаправленных действий, осуществляемых над материальными объектами, первым из которых является последовательность элементов, состоящая из усилителя, электропривода и измерителя, э другим — модель, образованы две структуры, функционально определяемые уравнениями (12) и (13}, Из уравнений (12).и (13) слецует, что при формировании сигнала управления Uy возникают сигналы как HB выходе измерителя, так и на выходе модели. При этом модель, функционально не воспринимающая момент нагрузки, формирует сигнал, содержащий .все компоненты этой нагрузки, например, при подаче сигнала Uy по окончании переходного процесса на выходе измерителя и модели устанавливаются сигналы, пропорциональные 0у и М: U = F>(Uy, М), UM

= Рг(0у, М).

Таким образом, уравнения (12) и (13) характеризуют полученные преобразования как многосвязную систему.

Далее в процессе осуществления способа измеряют сигналы U u UM на выходах измерителя и модели и определяют их отношение s соответствии с уравнением

Из уравнения (14) очевидно, что полученное отношение инвариантно относи1760396 тельно сигнала управления Uy. Это очень важно, так как при постоянном моменте нагрузки и переменном сигнале управления в систему не вносятся дополнительные возмущения, связанные с изменением режима 5 функционирования электропривода. Это обстоятельство позволяет осуществлять способ в условиях использования электропривода в контуре регулирования замкнутых систем, 10

При выборе параметров модели KM и/3 < в области малых значений уравнение (14) можно упростить (15)

20 откуда

A(M)= (16)

Сравнив уравнения (3) и (16), получают (UM — U к Мф) С2 kC0 — C1RMU(x) км кв (17)

С учетом ксэффициентов с1 и с2 момент нагрузки определяется из увравнения

M (АЗУ вЂ” 00мф) (d --- KMUO> . (в) к, км кгд

Из уравнения (18) очевидно, что аналитическое выражение для определения момента нагрузки электропривода инвариантно относительно параметров ао, а1, 82„,аи ГХ измерителя, что позволяет повысить точность измерений в условиях неконтролируемого дрейфа параметров ГХ измерителя крутящего момента.

Уравнение (18) реализувется в процессоре 13 в виде алгоритма пограммного обеспечения, при этом коэффициенты К передачи по сигналу управления K по нагрузке, Ки по частоте вращения и KM модели хранятся в процессоре в виде постоянных коэффициентов.

В соответствии с вышлеизложенным новым в предложенном способе является введение в измерительную систему нового объекта, функционально связанного с электроприводом, а именно модели, и операций, связанных с рефлексивным взаимодействием объекта измерений с моделью и модели с объектом, а также новых аналитических зависимостей, позволяющих повысить точность измерения момента нагрузки в условиях неконтролируемого дрейфа параметров ГХ измерителя.

Технико-экономический эффект, который может быть получен в результате использования предложенного способа, заключается в повышении точности определения момента нагрузки, что, в свою очередь, повышает качество выполнения технологических процессов с использованием регулируемого электропривода.

Формула изобретения

Способ определения момента нагрузки электропривода постоянного тока, заключающийся в том, что регистрируют сигнал 0в датчика частоты вращения вала привода, формируют сигнал управления, который подают на вход привода и его модели, регистрируют сигнал Ы., на выходе модели привода, с учетом величины которого рассчитывают величину М момента нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно регистрируют сигнал U датчика крутящего момента на валу электропривода, который суммируют на входе модели с сигналом управления, на входе привода сигнал управления суммируют с сигналом 0М на выходе модели, а величину М момента нагрузки рассчитывают из аналитического выражения (UM — U км,о) ки кв — кн Ugp

Кн KM K(l) где Ки, Кн, Кго,и K> — коэффициенты передачи соответственно по напряжению, нагрузке, частоте вращения и модели;

P — постоянный коэффициент.

1760396

Составитель Ю,Тронь

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор О.Юрковецкая

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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