Устройство для автоматического управления роторным экскаватором

Устройство для автоматического управления роторным экскаватором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< !876867

ОП ИСАНИЕ изоьеитения

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.02.80 (2! ) 2887353/29-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

Е 02 F 3/26

Государственный кометет (53) УДК 622.879..38 (088.8) Опубликовано 30.! 0.8l. Бюллетень № 40 по делам еаобретений и открытий

Дата опубликования описания 05.ll.8l

P. Т. Франко, М. С. Фельзер, Л. А. Верещагин, Н.

А. М. Червоный, И. Д. Стецюк, В. А. Рудой, Ю. Т.

В. П. Шолтыш и А. И.. Шендеров (72) Авторы изобретения

Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПС объединение Новокраматорский машиностро им. В. И. Ленина (71) Заявители

{54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ

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

Известно устройство для автоматического управления роторным экскаватором путем изменения скорости привода поворота роторной стрелы при стабилизации его производительности (l ), Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности прн управлении, так как в сигнал управления этого устройства вносится временное запаздывание.

Известно устройство автоматического управления роторным экскаватором, в котором регулирование производительности ведется по рассогласованию величин задания нагрузки и фактической нагрузки привода ротора, причем последняя величина коррелирована со стабилизируемым параметром (производительностью) и может быть измерена без запаздывания. Устройство включает задатчик и датчик производительности экскаватора, датчик нагрузки привода ротора, .узел сглаживания сигнала нагрузки, к первому входу которого подключен датчик нагрузки, а выход соединен с одним из вхо2 дов элемента сравнения, выход которого соединен с регулятором скорости привода поворота роторной стрелы, ко второму входу узла сравнения подключен узел коррекции, содержащий блоки деления и умножения, первый вход узла коррекции связан с задатчиком, а второй — с датчиком производительности. Устройство также содержит элемент нерегулируемой задержки в виде программного реле, запоминающие механизмы, релейный усилитель, реле правления с соответствующими связями(2)i

Недостатком этого устройства является неточность управления, обусловленная следующими факторами, вытекающими из структуры устройства. Во-первых, в сигнале датчика нагрузки привода ротора и в сигнале датчика производительности экскаватора имеется ошибка периодического характера, вызванная дебалансом ротора и неравномерностью работы ковшей. Имеющаяся ошибка в устройстве не может быть полностью скомпенсирована с помощью фильт20 ра с неизменяемыми параметрами (в контуре обратной связи по нагрузке) и путем усреднения производительности на неизменном временном интервале, некратном в об876867

3 щем случае, периоду оборота ротора (в контуре корректирующей обратной связи).

Это обусловлено тем, что период указанной ошибки изменяется в процессе экскавации в соответствии с изменением скорости ротора. Однако в устройстве это не учитыва- 5 ется. Во-вторых, сигнал коррекции вводится дискретно с интервалом, равным принятому времени транспортного запаздывания.

При существенном изменении производительности .за это время сигнал задания из10 менится скачком, что приведет к возрастанию динамической ошибки. В-третьих, в устройстве сигнал коррекции задания производительности формируется только на основании оценки средней производительности на некотором интервале времени, предшествующем моменту ввода коррекции, беэ учета изменения значения нагрузки на этом временном интервале. Последнее приводит к погрешности коррекции, так как регулирование скорости привода поворота ведется по отклонению нагрузки привода ротора от заданного значения, а среднее значение производительности не отражает связь нагрузки и производительности на укаэанном интервале времени;

Цель изобретения — повышение точности управления, Укаэанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены датчик скорости привода ротора и датчик скорости конвейера, выходы которых подключены соответственно к четвертому и пятому входам узлам коррекции, третий вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, -причем выход датчика скорости привода ротора соединен также со вторым входом узла сглаживания .нагрузки.

При этом узел сглаживания сигнала нагрузки выполнен в виде блоков скользящего -интегрирования нагрузки и масштабирования, первый вход которого связан с выходом блока скользящего интегрирования нагрузки, а выход блока масштабирования .является выходом узла сглаживания сигнала нагрузки.

Узел коррекции дополнительно снабжен блоком регулируемой задержки и блоками скользящего интегрирования нагрузки и производительности, выходы последних подключены к блоку деления, к первому входу блока скользящего интегрирования нагрузки подключен выход блока регулируемой задержки, вторые входы блоков скользящего интегрирования нагрузки и производительности являются четвертым входом узла коррекции, причем первый вход блока скользящего интегрирования производительности является вторым входом узла коррекции, а вход блока регулируемой задержки является пятым входом узла коррекции; блоки скользящего интегрирования нагрузки и производительности выполнены в виде последовательно соединенных сдвигового регистра, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задатчик I и датч 2 производительности экскаватора, уста вленный на конвейере роторной стрелы, дат ик 3 нагрузки привода ротора, соединеннйй с первым входом узла 4 сглаживания сигнала нагрузки, второй вход которого соединен с датчиком 5 скорости привода ротора, а выход связан с первым входом элемента 6 сравнения, регулятор 7 скорости привода поворота роторной стрелы, вход которого связан с выходом элемента 6 сравнения, и узел 8 коррекции, первый вход которого связан с задатчиком I. Второй вход соединен с датчиком 2 производительности, третий вход — с датчиком 3 нагрузки привода ротора, четвертый вход связан с датчиком 5 скорости привода ротора, пятый вход †. с датчиком 9 скорости конвейера, а выход— со вторым входом элемента 6 сравнения, узел 4 сглаживания сигнала нагрузки содержит блок 10 скользящего интегрирования нагрузки, первый вход которого является первым входом узла 4 сглаживания, а

25 второй вход —, вторым входом этого узла, и блок Il масштабирования, первый вход которого связан с выходом блока 10, а второй вход — со вторым входом блока 10.

Узел 8 коррекции, включает блок 12 регулируемой задержки, вход которого является, Э0 третьим входом узла коррекции, блок 13 скользящего интегрирования производительности, первый вход которого является вторым входом узла 8 коррекции, а второй вход соединен. с четвертым входом блока 8 и вторым входом блока 14 скользящего интегрирования нагрузки, первый вход которого соединен с выходом блока 12 регулируемой задержки, второй блок 15 деления, вход делимого которого связан с выходом блока !4 скользящего интегрирования нагрузки, а вход делителя — с выходом бло40 ка 13 скользящего интегрирования производительности, и блок 16 умножения, первый вход которого соединен с выходом блока !5 деления, второй вход является первым входом узла 8 коррекции, а выход явю ляется выходом этого узла.

Блоки 10, 13 и 14 скользящего интегрирования входной величины (в данном случае нагрузки или производительности } содержат соединенные между собой ревер50 сивный счетчик 17, цифро-аналоговый преобразователь 18 и сдвиговый регистр 19.

Блок 1 масштабирования может, например, включать блок 22 формирования интервала усреднения (последний, в свою очередь, может быть выполнен в виде счетчика, поразрядные выходы которого соединены с соответствующими входами цифро-аналогового преобразователя), вход которого является вторым входом блока масштабирова.

876867 ння, н блок 23 деления, «ход дслнмого которого является первым входом блока масппабнровання, вход делнтеля связин с выходом блока 22, а выход являетсн выходом блока масц табнровання.

Блок 12 регулируемой задержки может быть выполнен, например, в виде двухсекцнонного сдвнгового регистра, первый вход ,первой секция 2() которого является тре тьим входом узла н сглаживания нагрузки, а второй вход этой секции является четверTbIM SX0jlOM )l3J13, первый BXOJL BT0pOH C(.Kинн 21 соединен с выходом первой секции

20, второй вход секции 21 является вторым . входом блока 12, а выход -- выходом этого блока.

Устройство работает следующим образом.

От датчика 3 нагрузки привода ротора сигнал, частота импульсов которого пропорциональна нагрузке прнвода ротора, поступает через первый вход узла 4 сглаживания на суммирующий вход реверсивного счетчика.17 н на первый вход сдвнгового регистра 19 блока 10 скользящего ннтегрнрования нагрузки. Одновременно через второй вход узла 4 на второй вход сдвнгового регистра 19 подается частотно-модулированный импульсный сигнал от датчика .5 скорости ротора, в результате чего информация в этом регистре сдвигается со скоростью, пропорциональной действнтельной скорости . ротора. Таким образом, сигнал на выходе регистра 19 содержит информацнк>, поступающую на первый вход блока 10 скользящего ннтегрнровання, но задержанную на время, равное действительному периоду обо. рота ротора. Этот снгнал поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 17. .В счетчике 17 производится вычисление разности входных величнн этого счетчика н непрерывное определение интеграла во времени от этой разности. т.е. определение интеграла от разности входной функции времени (в данном случае нагрузки привода ротора).. н этой же функцни времени, запаздывающей по отношению к текущему моменту на время, равное действительному периоду оборота ротора. На выходе счетчика

17 образуется, таким образом, непрерывно изменяющийся во времени кодовый сигнал, соответствующий, интегралу нагрузки на скользящем временном интервале, равном периоду оборота ротора. Этот сигнал преобразуется в аналоговую величину в цифроаналоговом преобразователе 18 н по связи выхода блока 10 скользящего ннтегрирования с первым входом блока 11 масштабирования, поступает на вход делимого блока 23 деления. В то же время через второй вход узел сглаживания сигнала нагрузки на вход блока 22 формирования интервала усреднения. входящего в соста в блока 1 масштабирования, поступает частотно-модулированный сигнал от датчика скорости привода ротора, н в блоке 22 производится определение текугцей величины периода оборота ротора. С выхода блока 22 сигнал, соответствук>щнй этой величине, подается на

s и()д делителя блока 23 деления, в котором формируется сигнал, пропорциональный среднему интегральному значению нагрузки на скользящем временном интервале, равном фактическому периоду оборота ротора.

Выходной сигнал блока 23 через выход блока

10 ll масштабирования и узла 4 сглаживания сигнала нагрузки подается на олин нз входов элемента 6 сравнения. Одновременно с этим на второй вход элемента 6 сравнения поступает сигнал, соответствующий откорректированной величине задания пронзводнтельностн, который формируется следующим образом. Через второй вход узла 3 коррекции на первый вход блока 13 скользящего интегрирования пронзводительностн поступает частотно-модулированный импульсный снгнал от датчика 2 производительности экскаватора, а 8 коррекции на второй вход блока !3 подает;я частотно-модулированный сигнал от датчика 5 скорости привода ротора. В блоке 13 производится интегрирование величины производнтельностн на скользящем во времени интервале, равном периоду оборота ротора (работа блока 13 скользящего интегрирования производительности аналогична описанной выше работе блока 10 скользящего интегрирования нагрузки), н выходной сигнал блока 13 подается на вход делителя блока

l5 деления. В то же время через третий вход узла 8 коррекцнн частотно-модулированный сигнал от датчика 3 нагрузки привода ротора поступает íà Bxofl блока 12 регулируемой задержки. В первой секции 20 сдвнгового регистра блока 12 этот сигнал сдвига-. ется со скоростью, пропорциональной скорости врагцения ротора, а во второй секции

21 -- со скоростью, пропорциональной скорости конвейера роторной стрелы, так как

40 на вторые (сдвнговые) входы этих секций подаются частотно-модулированные сигналы сигналы от датчика 5 скорости привода ротора н датчика 9 скорости конвейера соответственно. На выходе блока 12 регулируе- мой задержки формируется, таким образом, IS импульсный сигнал, пропорциональный. на- грузке, который сдвинут относительно момента нэмерения нагрузки на время, равное действительному времени транспортного запаздывання в канале измерения производительностн, состоящему из времени подъема горной массы в ковшах ротора н времени перемещения ее по конвейеру роторной стрелы до места установки датчика 2 пронзводнтельности. Этот сигнал поступает на перBblH вход блока 14 скользягцего интегрирован я нагрузки, на второй вход которого подается сигнал от датчика 5 скорости привода ротора, а на выходе этого блока формируется сигнал, соответствующий интегралу величины нагрузки привода ротора на сколь876867 зящем интервале времейи, равном периоду оборота ротора (работа блока 14 аналогична работе блоков !0 и 13) и сдвинутом относительно момента измерения нагрузки на время перемещения горной массы от забоя до места установки датчика 2 производительности. Выходной сигнал блока 14 скользящего интегрирования нагрузки подается на вход делимого блока 15 деления. В бло ке 15 производится деление интегральных величин нагрузки и производительности, приведенных к моменту измерения производительности, и сигнал, пропорциональный полученному частному, с выхода этого блока подается на один из входов блока 16 умножения. От задатчика l производительности сигнал задания производительности поступает через первый вход узла 8 коррекции на второй вход блока 16 умножения, в котором он умножается на выходной сигнал блока ! 5 деления. Таким образом, сигнал на выходе блока 16, а следовательно, на выходе узла 8 коррекции, соответствует величине задания производительности, умноженной на отношение интегральных значений нагрузки и производительности, определенных за период оборота ротора и приведенных к одному моменту времени. Этот сигнал поступает на второй вход элемента 6 сравненения, где сравнивается с сигналом, соответствующим действительному значению средней за период оборота ротора нагрузки, .а сигнал, соответствующих их рассогласованию с выхода элемента 6 сравнения подается на регулятор 7 скорости привода поворота роторной стрелы, который изменяет скорость поворота в направлении уменьшения указанного рассогласования. При этом происходит и уменьшение рассогласования между фактической и заданной производительностью, т.е. осуществляется стабилизация производительности на заданном уровне.

Таким образом, на входы элемента сравнения устройства для автоматического управления поступают сигналы, содержащие более точную информацию, чем аналогичные сигналы в известном устройстве, что приводит к повышению точности управляющего сигнала, подаваемого на вход регулятора скорости привода поворота роторной стрелы, а в конечном счете — к повышению точности управления, а следовательно, увеличению производительности экскаватора.

Формула изобретения

l. Устройство для автоматического управленин роторным экскаватором, включающее задатчик и датчик производительности экскаватора, датчик нагрузки привода ротора, узел сглаживания сигнала нагрузки, к первому входу которого подключен датчик нагрузки, а выход соединен с одним из входов элемента сравнения, выход которого соединен с регулятором скорости привода поворота роторной стрелы, ко второму входу элемента сравнения подключен узел коррекции, содержащий блоки деления и умножения, первый вход узла коррекции связан с задатчиком, а второй — с датчиком производительности, отличающееся тем, что, с це5

10 лью повышения точности управления, оно снабжено датчиками 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 со вторым входом узла сглаживания сигнала нагрузки., 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что узел сглаживания нагрузки выполнен в виде блоков скользящего интегрирования нагрузки и масштабирования, первый вход которого связан с выходом блока скользящего интегрирования нагрузки, а выход блока масштабирования является выходом узла сглаживания сигнала нагрузки.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что узел коррекции дополнительно снабжен блоком регулируемой задержки и блоЗр ками скользящего интегрирования нагрузки и производительности, выходы последних подключены к блоку деления, к первому входу блока скользящего интегрирования нагрузки подсоединены выход блока регулируемой задержки, вторые входы блоков

Зэ скользящего интегрирования нагрузки и производительности являются четвертым входом узла коррекций, причем первый вход блока скользящего интегрирования производительности является вторым входом уз40 ла коррекции, а вход блока регулируемой задержки является пятым входом узла кор. рекции.

4. Устройство по п., l, отличающееся тем, что блоки скользящего интегрирования нагрузки и производительности выполнены

4 в виде последовательно соединенных сдвигового регистра, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

SO !. Авторское свидетельство СССР № 304333, кл. Е 02 F 3/26, !969.

2. Авторское свидетельство СССР № 302444, кл. Е 02 F 3/26, 1969 (протощп) .

876867

Редактор П.Макаревич

3акаэ 9о34/40

Составитель А. Ромашенков

Техред А. Бойкас . Корректор Л. Бокшан

Тираж 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и от крытий

113035, Москва, )K — 35; Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4