Устройство для управления электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее датчик скорости и последовательно соединенные задатчики , эталонную модель, первый сумматор, звено с пропорционально-интегральной характеристикой , второй сумматор, масштабный усилитель , блок сравнения, релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, отличающ-еес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости электропривода при сохранении высоких инвариантных свойств в условиях адаптивных и параметрических возмущений, оно содержит последовательно соединенные датчик тока и дифференциатор, тока, выход которого подключен к второму входу блока (Л сравнения.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I () (5114 С 05 В 13 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ (21) 3732614/24-24 (22) 26.04.84 (46) 23.10.85. Бюл. Р 39 (72) Ю. А. Борцов, В. А. Булавин и И. Б. Юнгер (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) и Белорецкий ордена Трудового

Красного Знамени металлургический комбинат им. М. И. Калинина (53) 62 — 50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 798712, кл. G 05 В 13/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР И 843140, кл. G 05 В 13/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР У 1061105, кл. G 05 В 13/04, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее датчик скорости и последовательно соединенные задатчики, эталонную модель, первый сумматор, звено с пропорционально-интегральной характеристикой, второй сумматор, масштабный усилитель, блок сравнения, репейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости электропривода при сохранении высоких инвариантных свойств в условиях адаптивных и параметрических возмущений, оно содержит последовательно соединенные датчик тока и дифференциатор, тока, выход которого подключен к второму входу блока сравнения.

1187149

Изобретение предназначено для использования в системах электропривода постоянного тока, характеризующихся высокими требованиями к стабильности динамических свойствсистемы при существенно нестационарных параметрах объекта управления и исполнительного устройства, в частности тиристорного преобразователя.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости системы электропривода. 10

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — вариант исполнения части схемы устройства; на фиг. 3— принципиальная схема устройства, на которой изображены операционные усилители и резис- 15 торы. устройство для управления электроприводом (фиг. 1) содержит эталонную модель 1, последовательно с ней соединеннгяе первый сумматор 2, звено 3 с пропорционально-инте- 20 гральноп характеристикой, второй сумматор

4, масштабный усилитель 5, выход которого является выходом устройства, блок 6 сравнеflHB, репейный элемент 7, выход которого иодк. почен ко второму входу второго сум" 25 матора 4, дифференциатор 8 тока, причем вход диффсренциатора тока соединен с выходом датчика 9 тока, а выход подключен ко второму входу блока 6 сравнения, второй вход суглмагора 2 соединен с выходом датчика 10 скорости, а вход эталонной модели 1 соединен с выходом задатчика 11.

Устройство для управления электроприводом работает в следующих режимах: стабилизации тока двигателя, адаптации по эталонной 35 модели (обеспечении инвариантных свойств к возмущениям) и их автоматического переключения и выбора в зависимости от поведения объекта регулирования двигателя) .

Режим стабич; зации тока двигателя. 40

Задающий сигнал подается на первый вход устройства. Одновременно на второй вход устройства подается сигнал с выхода датчика частоты вращения (тахогенератора), а на третий вход — сигнал с выхода датчика тока.

При совпадении динамических свойств системы электропривода и эталонной модели сигналы, поступающие на первый и второй входы сумматора, равны и противоположны по знаку. Поэтому с выхода сумматора 2 эффек-50 тивное (среднее) значение сигнала равно нулю. OgHBKo на третий вход устройства, кроме полезного сигнала с выхода датчика частоты вращения, поступает помеха К, которая проходит через первый сумматор 2, звено 3 с пропорционально-интегральной характеристикой и поступает на первый вход второго сумматора 4.

Контур из элементов 4 — 7 в режиме стабилизации тока двигателя решает две задачи.

Во-первых, при равенстве сигналов с выхода электропривода и эталонной модели 1 за счет наличия данного контура полностью исключается прохождение сигнала помехи на выход устройства. Во-вторых, обеспечивается при этом прохождение на выход устройства сигнала с выхода дифференциатора 8 тока.

Функциональная схема контура 4 — 7, поясня"ющая его работу, приведена на фиг. 2. Величина полки М релейного элемента 7 выбирается больше (равной) амплитуды сигнала помехи ) 2), т.е.) М ) ) ) Я).

При равенстве нулю сигнала ошибки 6 с выхода сумматора 2 в контуре возникает и существует скользящий режим, поэтому сигнал X с выхода масштабного усилителя 5 с высокой точностью отслеживает сигнал fн с выхода дифференциатора 8 тока. При неравенстве сигналов на входе блока 6 сравнения репейный элемент 7 переключается в та- кое положение, чтобы за счет подачи сигнала на вход масштабного усилителя 5 (через сумматор 4) выравнять величины сигналов на входе блока 6 сравнения.

Так как амплитуда сигнала с выхода релейного элемента 7 больше амплитуды сигнала помехи с выхода звена 3, то равенство сигналов с выхода дифференциатора 8 тока и масштабного усилителя 5 всегда достигается. При изменении знака сигнала с выхода блока 6 сравнения, релейный элемент 7 переключается и т.д. Переменная составляющая тока с выхода масштабного усилителя 5 поступает на выход устройства. Выход устройства подключается на вход системы управления электроприводом.

Так как переменная составляющая тока по существу величина, пропорциональная идеальной производной от регулируемой и координаты частоты вращения двигателя, то она обладает сильным стабилизирующим эффектом, т.е. существенно повышает устойчивость электропривода. Таким образом, в описанном режиме помеха на выход устройства не проходит, а проходит сигнал, пропорциональный производной частоты вращения, который повышает устойчивость системы электропривода.

Режим включения дополнительного воздействия по ошибке.

Предположим, что вследствие каких-либо причин (например, адаптивных или параметрических возмущений) динамические свойства системы электропривода и эталонной модели перестали совпадать. При этом на выходе сумматора 2 эффективное значение сигнала отлично от нуля. Данный сигнал динамичности обрабатывается звеном 3 и поступает на первый вход второго сумматора 4.

При этом, так как сигнал с выхода звена

3 больше сигнала с выхода реле 7, то условия существования скользящего режима в контуре 6, 7, 4, 5 нарушается.

Условия нарушения скользящего режима:

i>l+1е 1м, при этом х-к(е-(xv)), Сигнал с выхода второго сумматора 4 равен разности сигналов с выхода звеньев 3 и релейного элемента 7. Данный сигнал проходит через масштабный усилитель 5, поступает на выход устройства, следовательно, на вход системы управления электроприводом.

Полярность сигнала выбирается из условия отрицательной обратной связи по ошибке, т.е. чтобы в результате его воздействия выходной сигнал с электропривода совпадал с выходным сигналом модели. В результате данного дополнительного воздействия на вход системы электропривода эффективное значение ошибки на выходе первого сумматора 2 уменьшается и в конце концов ста1!87149 4 новится равным нулю. В контуре 8,6,7,4,5 вновь возникает скользящий режим и на вход системы управления электроприводом вновь поступает стабилизирующий сигнал

5 переменной составляющей тока.

Принципиальная схема системы управления, приведенная на фиг. 3, взята в качестве при мера реализации предлагаемого устройства.

Все блоки устройства управления электропри. 10 водом реализованы на микросхемах операционных усилителей, включенных по стандартной схеме. Особенностями данной схемы является то, что модель реализована в виде апериодического звена 12. Первый сумматор и

15 звено с пропорционально-интегральной характеристикой реализованы на усилителе 13, дифференциатор тока — на усилителе 14, устройство сравнения и репейный элемент — на усилителе 15, включенном без обратной связи, второй сумматор — на усилителе 16 и масштабный усилитель — на усилителе 17.

Подключение устройства к системе электропривода прокатной клети стабилизирует динамические процессы по току, снижает уровень пульсаций якорного двигателя с 50 до 10%, повышает запас устойчивости в условиях по. мех с тахогенератора.

1187149

Составитель А. Лащев

Техред 3.Палий

Корректор А. Зимокосов

Редактор С. Патрушева

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6548/53 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий,113035, Москва, Раушская наб., д, 4/5