Способ управления электроприводом постоянного тока и устройство для его осуществления

Способ управления электроприводом постоянного тока и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик и >782107

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт, свид- ву

<я)м. кл.

Н 02 Р 5/06 (22) Заявлено 180778 {21) 2645331/24-07 с присоединением эаявки М(23) Приоритет

Опубликовано 2311Я0. Бюллетень HP 43

Дата опубликования описанию 02. 12. 80

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДЫ 621. 313.. 2 (088. 8) (72) Автор изобретения

Е.A.CMoòðîâ украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (73) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению нелинейными автоматическими системами, и может найти применение в системах адаптивного управления электроприводами.

Известен способ управления электроприводом постоянного тока, заключающийся в том, что определяют положение выходной координаты регуля- 1О тора частоты вращения относительно зоны нечувствительности, подключают дополнительные звенья форсировки переходного процесса в регуляторе частоты вращения в момент вхождения тэ упомянутой выходной. координаты в зону нечувствительности, и выключение дополнительных звеньев производят в момент выхождения выходной координа ты регулятора из зоны нечувствитель-. 20 ности. j1).

Наиболее близким к предлагаезлому по технической сущности является способ управления электроприводом постоянного тока, при котором определяют положение выходной координаты регулятора частоты вращения относительно зоны нечувствительности, подключают дополнительные звенья для форсиронки переходного процесса 30 в регуляторе частоты вращения в момент вхождения упомянутой выходной координаты в зону нечувствительности, н выключение дополнительных звеньев производят с временной задержкой относительно момента выхода выходной координаты регулятора из зоны нечувствительности (2 je

Величина временной задержки определяется одной из координат электропривода, например сигналом задания, либо до момента достижения модулем тока якоря заданного значения.

Способ осуществляется устройством, содержащим последовательно соединенные узел сравнения, регулятор частоты вращения, формирователь импульсов управления и импульсный усилитель мощности, тахогенератор, выход которого подключен к узлу сравнения, дополнительные звенья для форсировки переходного процесса в регуляторе частоты вращения, ключ для подключения дополнительных звеньев к регулятору, индикатор импульсов управления, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, элемент задержки и логический элемент ИЛИ, выход которого связан с ключом, выход

782107

1$

25 индикатора подключен к одному входу логического элемента ИЛИ и ко входу .элемента задержки, выход которого подключен к другому. входу логического элемента ИЛИ (2).

Однако эти способы не обеспечивают форсирование переходного процесса в регуляторе при прохождении выходной координаты регулятора от установившегося значения до момента вхождения ее в зону нечувствительности нелинейного звена, а также при прохождении выходной координаты от одного установившегося значения до другого установившегося значения того же знака, вызванного изменением момента нагрузки (сброс либо наброс нагрузки).

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что определяют модуль производной статической составляющей тока якоря, сравнивают его с заданным значением и подключают дополнительные звенья .для форсировки переходного процесса при превышении модулем заданного значения.

Такой способ осуществляется устройством, которое, в отличие от известного, снабжено формирователем, один вход которого подключен к выходу усилителя мощности, другой вход — к выходу тахогенератора, выход формирователя связан с третьим входом логического элемента ИЛИ.

Кроме того, формирователь выполнен в виде последовательно соединенных датчика статической составляющей тока, дифференцирующего звена и порогового элемента.

На чертеже схематически изображено устройство для осуществления предгалаемого способа.

Устройство содержит последовательно соединенные узел 1 сравнения, регулятор 2 частоты вращения (усилитель с корректирующими связями), формирователь 3 импульсов управления, импульсный усилитель 4 мощности, двигатель 5, тахогенератор б, выход которого подключен к узлу 1, дополнительные звенья 7 для форсиронки переходного процесса в регуляторе 2, подключаемые к регулятору 2 посредстном управляемого ключа В. К выходу формирователя 3 импульсов управления подключен индикатор 9 импульсов управления, выход которого связан со входом логического элемента 10 ИЛИ. К выходу индикатора 9 подключен также вход формирователя временной задержки — одновибратора 11, выход которого подключен к другому входу элемента 10. Выход элемента 10 управляет положением ключа 8.

Кроме того, устройство содержит формирователь 12 логического сигна-ла о наличии производной статической составляющей тока якоря, состоящий

S5

65 из датчика 13 статического тока

I один вход которого связан с выходом

Усилителя 4, другой вход подключен к выходу тахогенератора б. Выход датчика 13 подключен ко входу дифферен цирующего звена 14, выход которого подключен ко входу порогового детек- тора 15 модуля. Выход формирователя

12 подключен к третьему входу элемента 10 ИЛИ.

Дополнительные звенья 7 могут быть выполнены либо в виде дополнительного усилителя с коэффициентом усиления больше единицы, подключенного последовательно с регулятором 2 частоты вращения, либо в виде дополнительной корректирующей цепи регулятора 2.

Пороговый элемента (детектор) 15 представляет собой пороговое устройство, реагирующее на заданное значение входного сигнала независимо от его полярности, например триггер

Шмидта с выпрямителем на входе.

Способ осуществляется следующим образом.

При помощи индикатора 9 определяют положение выходной координаты регулятора 2 частоты вращения относительно зоны нечувствительности формирователя 3. Ключом 8 подключают дополнительные звенья 7 для форсировки переходного процесса в момент вхождения упомянутой выходной координаты регулятора 2 в зону нечувствительности. Дополнительные звенья 7 выключают с постоянной временной задержкой относительно момента выхода вйходной координаты из зоны нечувствительности. Временную задержку формируют элементом. 11 задержки и выбирают равной времени нарастания тока якоря до момента холостого хода исполнительного механизма (двигателя). Одновременно датчиком 13.определяют статическую составляющую тока якоря, при помощи дифференцирующего звена 14 получают производйую . статической составляющей тока якоря и сравнивают модуль производной с заданной величиной величиной уставки порогового элемента 15, выбираемой из условий помехозащищенности привода.

При превышении модулем величины уставки порогового элемента 15 подключают дополнительные звенья 7 для форсировки гереходного процесса в регуляторе 2.

Устройство работает следующим образом.

В исходном Состоянии, когда входной сигнал электропривода равен нулю, сигнал на выходе усилителя. 2 также ранен нулю. Импульсы управления на выходе формирователя 3 отсутствуют. При этом на выходах индикатора

9 и Ьлемент 10 - логическая "1".

782107

Управляемый ключ S замки т и у, и допол- чинается спад якорного тока, на вы-. нительные звенья 7 для форсирования ходе формирователя 12, и, соответпереходных процессов в регуляторе подключены к регулятору 2. Дополнительные звенья 7 увеличивают общий об но коэффициент усиления либо скачко- к регулятору 2. Происхо ит ф

-=-- 5 о разно изменяют динамические пара- " ка переходного процесса в регуляметры регулятора 2. торе 2 и, соответственно, увеличи=0 о

При подаче входного сигнала (Ч „= вается скорость изменения яко и

) происходит форсированный пере- тока. При вхождении выходной коордиходный процесс в регуляторе 2, выход- наты регулятора 2 в зону нечувствиная координата которого быстро про- 1 тельности нелинейного элемента на .ходит зону нечувствительности фор- выходе формирователя 3 отсутствуют мирователя 3 импульсов. При появле- импульсы управления, и якорный ток нии импульсов на выходе формировате- равен нулю. На выходе формирователя ля 3 на выходе индикатора 9 импуль- 12 — логический "0", на выходе инсов управления появляется сигнал, 15 дикатора 9 импульсов управления и соответствующий логическому "0". на выходе логического элемента 10

При переходе сигнала на выходе фор- ИЛИ вЂ” логическая "1", ключ 8 остаетмирователя 3 от логической "1" -до ся замкнутым. Выходная координата логического "0" запускается элемент регулятора 2 быстро проходит зону задержки — одновибратор 11, который 2О нечувствительности формирователя 3 формирует сигнал, соответствующий ло- импульсов. В дальшейшем работ гиче к и п1» е шем ра ота элекс о 1 на заданной длительнос- тропривода аналогична описанному ти. Таким образом, сигнал, соответ- выше (при пуске). ствующий логической единице на выхо- Работа электропри о лектропривода при наброде элемента 10 ИЛИ после появления 25 се (в общем случае изменения) моимпульсов на выходе формирователя мента нагрузки. В установившемся

3 прн отсутствии сигнала, соответ- режиме момент двигателя равен моствующего логической "1" на выходе менту нагрузки. Изменение момента формирователя 12, обращается в ло- нагрузки приводит к изменению стагический "0" с запаздыванием, опре- тической составляющей тока якоря, деляемым одновибратором 11. Величина ЗО на выходах формирователя 12 и соотt запаздывания, формируемого однови- ветственно, элемента 10 ИЛИ появляоратором 11, задается равной времени ется логическая "1", ключ 8 подклюнарастания тока якоря до момента хо- ч:.гт дополнительное звено 7 к регулостого хода механизма (двигателя). лятору 2, и происходит форсированПри налич-..и момента сопрбтивле- 35 ный переходный процесс в регулятония на валу двигателя начинается на- ре 2. При достижении статической растание тока якоря. Так как ключ 8 составляющей тока якоря установивзамкнут и дополнительные цепи 7 под-. шегося значения, соответствующего ключены к регулятору 2, нарастание моменту нагрузки, на выходе .Формнтока происходит относительно быстро. 4О рователя 12 †. логический "0" и а

При появлении тока якоря, при на- ключ 8 отключает форсирующие доличии момента нагрузки и при моменте полнительные звенья 7 от регулято-. двигателя, меньшем момента нагрузки, pa 2. двигатель стоит и ток якоря равен Как известно, ток якоря двигатестатическому току. Так как ток якоря ля g =3 +3 (1)

4» Я т Аин ° растет, т.е. имеен место производная где 3 — статическая составляющая статического тока, на выходе формирователя 12 появляется сигнал, соответствующий логической "1". а

При моменте двигателя, равном мо - 3А„„- динамическая составляющая менту нагрузки (моглент трогания) нарастание статической составляющей то-— ин= (2) ка прекращается, производная стати*ин = 1Р, ческой составляющей тока равна нулю, где j - момент инерции двигателя с на выходах формирователя 12 и эле- механизмом, мента 10 ИЛИ вЂ логическ "0",ключ 8 . 55 р — символ дифференцирования, отключает дополнительные звенья 7 Я. - частота вращения двигателя. от регулятора 2. Чтобы получить сигнал, соответПри реверсе электропривода изме- ствующий статической составляющей нение полярности входного сигнала, :тока якоря, используется датчик 13 на входе узла 1 сравнения приводит 4О статического тока. к изменению длительности импульсов Сигнал, пропорциональный якорноуправления на выходе формирователя му току, поступает на вход апериоди3 и к соответствующему изменению ческого звена, На выходе этого звена среднего напряжения на выходе им- получают сигнал Х,(а : И— О-1 — . Сигнал, пульсного усилителя 4 мощности. На- Тр+) " н :«Фя, еуЫМФйеке)В*ей% цфЖ)йщ)еееЖк - -йкн к" и . к")нн)к Е иенце кк ицей782107

40 -пронпнофциональййй частоте вращения, поступает на вход реально дифферЬй цирующего звена, на,выходе дифферен.цирующего звена появляется сигнал

Xg(p)= у"- Эти сигналы поступают на вход сумматора с разными знаками. FIa в де сумматора получа, Х{Ь равное 5

Х(Р)= т — -й — r ) я < р© р+1 f P+ g

С учетом (1) и (2) можно записать т1Р+

При к =к и Т.=Т„получают ст

) () ) = +„

Таким образом, на выходе датчнка ста- тического тока сигнал пропорционален статической составляющей тока якоря Т.ец. моменту нагрузки двигателя. С выхода датчика 13 статического тока „О

" сйгнал Х<р)поступает на вход дифференцирующего звена 14 с передаточной функцией +З-й — (е T ) .

На выходе звена 14 сигнал ар ст 25

"е)у) Гт,+1) т,м>:)йе= ййк-,н)

При достаточно большой величине коэффициента к, т.е. при i<>T>» T и к Т )E можно считать, чтоХз®=К т рд т, т.е.. на выходе звена 14 сигнал пропор- О ционален производной статической составляющей тока якоря. способ управления электропрйводом постоянного тока и устройство для

-его осуществления обеспечивают повыШейййЕ бЫСтрОдЕйСтВИя И жЕСтКОСтй дИнамических характеристик привода при изменении момента-сухого тренйя на валу электродвигателя

Формула изобретения

1. Способ управления элехтройриводом постоянного тока, при котором опредеЛяют положение выходной координаты регулятора-частоты в )ащения относитель" но збны нечкувСтвительностйф, -й)одклнЮчают дополнительные звенья для форсировки перце)ходкного процесса" в регуля- . торе частоты вращения в момент вхож:денйя упомянутой вйходной координаты в "зону нечувствительноСтки, выкЛючение дополнительных звеньев производят с временной задержкой относи- тельно момента выхода выходной координаты регулятора из зоны нечувствительности, о т л и ч а ю 1$ и и с я тем, что, с целью повышения бЫстцодействия, определяют модуль производной статической составляющей тока якоря, сравнивают его с заданным значением и подключают дополнительные звенья для форсировки переходного процесса при превыаении модулем заданного значения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее после-. довательно соединенные узел сравнения, регулятор частоты вращения, формирователь импульсов управления и импульсный усилитель мощности, тахогенератор, выход которого подключен к узлу сравнения, дополнительные звенья для форсировки переходного процесса в регуляторе частоты вращенйя, ключ для подключения дополнительных звеньев к регулятору, индикатор импульсов управления, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, элемент задержки и логический элеМент ИЛИ, выход которого связан с ключом, выход индикатора подключен к одному входу логического

I элемента ИЛИ и. ко входу элемента задержки, выход которого подключен к другому входу логического элемента ИЛИ, о"т л и ч à io шийся тем, что оно снабжено формирователем, один вход которого подключен к выходу усилителя мощности, другой вход — к выходу тахогенератора, выход формирОвателя связан с третьим входом логического элемента ИЛИ.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е "с я тем, что Формирователь выполнен в виде. последовательно соединенных датчика статической составляющей тока якоря, дифференцирующего звена и порогового элемента.

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 511661, кл. H 02 P 5/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2421346/24-07, кл. H 02 P 5/06, 22.11.76.

:. 782107

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Г.Кацалап- - Техред М.Рейвес

Корректор С.Щомак

Заказ 8163/70":"- - -.-- Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Фили,ь". I;IIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4