Цифровая система для позиционного регулирования

 

1. ЦИФГОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПО ЗЩИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая .последовательно соединенные блок задания перемещения, сумматор, преобразователь кодчастота, блок ограничения частоты, интегратор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу блока регулирования, соединенного выходом через двигатель с входом импульсного датчика положения , выход которого через формировагель. импульсов подключен к входу счетчика импульсов , выход счетчика импульсов соединен с вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения зкономичности и расширения области применения системы, в нее введены блок задания времени перемещения и блок задания скорости , первый вход которого соединен с выходом блока задания времени перемещения, второй вход подключен к выходу блока задания перемещения, выход - к второму входу блока ограничения частоты, второй вход S интегратора соединен с выходом формировасл теля импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (11) 15114 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПОД (21) 3750999/24 — 24 (22) 04.06.84 (46) 15.12.85. Бюл. Р 46 (7! ) Украинский государственный проектный . институт "Тяжпромзлектропроект" (72) М. А. Каменев, И. Д. Розов, Ю. 3. Фельдман и В. И. Холодный (53) 621.503.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1003286, кл. G 05 В 19/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР Р 824147, кл, 4 05 В 19/.18, 1979, (54) (57) 1. ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПО>

ЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая .последовательно соединенные блок задания перемещения, сумматор, преобразователь код — . частота, блок ограничения частоты, интегратор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому. входу блока регулирования, соединенного выходом через двигатель с входом импульсного датчика положения, выход которого через формирователь импульсов подключен к входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с вторым входом сумматора, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и расширения области применения системы, в нее введены блок задания времени перемещения и блок задания скорости, первый вход которого соединен с выходом блока задания времени перемещения, второй вход подключен к выходу блока задания перемещения, выход — к второму входу блока ограничения частоты, второй вход интегратора соединен с выходом формирователя импульсов.

1198460

Ф

20

30

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что блок задания скорости содержит последовательно соединенные генератор эталонной частоты первый ключ, первый преобразователь частоты, второй ключ, первый счетчик импульсов, второй преобразователь частоты, второй счетчик импульсов и блок сравнения кодов, первый виход которого соединен с вторым входом первого ключа, второй выход — с вторым входом второго ключа, третий выход

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления и регулирования электропривода, предназначено для точной отработки рабочим органом заданного перемещения в течение заданного времени и может быть использовано для управления электро- приводами поточно-транспортных линий или других механизмов, работающих в старт-стопном режиме, для которых в каждом рабочем цикле регламентируются величина перемещения и его длительность, а также для позиционирования механизмов резки проката в непрерывном технологическом потоке.

Цель изобретения — повышение экономичности и расширение области применения системы.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 — схема блока задания скорости перемещения; на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов.

Система содержит блок 1 задания перемещения, сумматор 2, первый счетчик 3 импульсов, преобразователь 4 код-частота, блок

5 ограничения частоты, формирователь 6 импульсов, интегратор 7, цифроаналоговый преобразователь 8,. блок 9 регулирования, двигатель 10, импульсный датчик 11 положения, блок 12 задания времени перемещения и блок 13 задания скорости.

Блок 13 задания скорости (фиг.2) содержит генератор 14 эталонной частоты, первый 15 и второй 16 ключи, первый 17 и второй 18 преобразователи частоты, второй 19 и третий

20 счетчики импульсов. и блок 21 сравнения кодов.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе блока 1 задания перемещения код заданного положения М, равен нулю, Первый счетчик 3 импульсов и интегратор.7 находятся в нулевом сОстОянии, сигнал задания скОрОсти "у на с установочным входом первого счетчика импульсов, выход второго ключа соединен с вторым входом второго преобразователя частоты, установочные входы блока сравнения кодов, первого и второго преобразователей частоты соединены с вторым входом блока задания скорости, первый вход которого соецинен с третьим входом первого преобразователя частоты, выход — с выходом второго преобразователя частоты. выходе цифроаналогового преобразователя 8

"равен нулю и двигатель 10 электропривода находится в состоянии покоя.

Введенный в блок 1 задания перемещения код М„ заданного положения подается на первый вход сумматора 2. На выходе сумматора возникает код рассогласования ь М1, которьй подается на вход преобразователя 4 код — частота. На выходе преобразователя 4, имеющего линейную характеристику, возникают импульсы, следующие с частотой величина которой пропорциональна коду рассогласования 6 М „. Импульсы частоты поступают на первый вход блока 5 ограничения частоты. На выходе блока 5 возникают импульсы, частота 3 следования которых . равна частоте 1 импульсов, поступающих на его второй вход с выхода блока 13 задания скорости, Вырабатываемые блоком 5 импульсы суммируются в цифровом интеграторе 7, выходная величина М„которого преобразуется цифроаналоговым преобразователем 8 в напряжение задания скорости U, которое подается на вход блока 9 регулирования, управляющего скоростью двигателя 10. При этом двигатель начинает разгоняться, импульсный датчик 11 начинает выдавать импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения двигателя. Эти импульсы через формирователь 6 импульсов подаются на второй вход интегратора 7 и являются сигналом обратной связи в цифровом контуре регулирования скорости. С выхода формирователя 6 импульсы подаются также на вход счетчика 3 импульсов, производящего их суммирование. На выходе счетчика 3 код Й < представляет собой фактическое положение механизма и является сигналом обратной связи в цифровом контуре регулирования положения.

В процессе отработки заданного перемещения разгон, движение на установившейся ско(6) где

35 (9) 45 "ь к и,- 4,8)Jt-f,," . (10) (1) 50 (2) рости и торможение электропривода осуществляются в соответствии с величиной сигнала задания скорости, отрабатываемого цифровым контуром регулирования скорости. При этом количество импульсов частоты 1Э, выработанных блоком 13 задания скорости в течение заданного времени перемещения, в точности соответствует заданной величине перемещения.

В конце цикла при = 0 контроль отработки заданного перемещения осуществляется цифровым контуром регулирования положения. В этом случае при наличии ошибки (например, из-эа инерционности контура регулирования скорости, либо из-за наличия статического момента) на вход интегратора 7 через блок 5 поступают импульсы частоты 1 . Код М„на выходе интегратора, а следовательно, и сигнал 0э, на выходе цифроаналогового преобразователя изменяются таким образом, что устраняется рассогласование по пути. При достижении величиной N значения равного N рассогласование становится равным нулю и электропривод останавливается в заданном положении.

Реализацию оптимальной по величине потерь в электроприводе трапецеидальной тахограммы обеспечивает блок задания скорости, временные диаграммы сигналов которого приведены на фиг. 3.

Блок задания скорости работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 19 и 20 импульсов находятся в нулевом состоянии, код заданного времени N -перемещения и код 1 заданного перемещения, поступающие соответственно на первый и второй входы блока,.равны нулю, на выходах преобразователей частоты сигналы равны. нулю, ключи

15 и 16 открыты.

Введенные в блок 1 задания перемещения и в блок 12 задания времени перемещения коды Нь и и подаются соответственно на второй и первый. входы блока 13, На частотный вход преобразователя 17 частоты через ключ 15 подается сигнал f с выхода генератора 14 эталонной частоты. На выходе

l преобразователя 17 частота следования им-,. пульсов определяется выражением:

К, 1,- — ° 1,, t

1 где 1 = — о, >

L н„= —.

L (3)

t (4) 198460 а где ñ1 — принятая дискретность задания времени перемещения (цена импульса генератора 14 эталонной частоты); .

3 — принятая дискретность задания и

5 измерения величины перемещения (цена импульсов на выходе формирователя 6); — заданная величина перемещения; т,„— заданное время перемещения.

С выхода преобразователя частоты 17 импульсы 1 поступают через ключ 16 на частотный вход счетчика 19, на выходе которого код N, изменяется во времени в соответствии с выражением: — (5)

Импульсы т, поступают также на частотный вход преобразователя 18 частоты, на выходе которого частота 1 следования импульсов определяется соотношением: кю =1— ъ которое с учетом (1) и (5) имеет вид:

25 а kNt > 4,5N<

2 о о

L L где К вЂ” 4,5 — постоянный коэффициент.

Пренебрегая динамической ошибкой в скорости при разгоне электропривода можно записать, что

1 =—

z g ) (7)

Ь

V — скорость движения электропривода.

С учетом (2) — (4) и (7) выражение (6) п инимает вид:

4,5L (8)

И

4О и соответствует равноускоренному движению с ускорением

4,5L

0=

45 Импульсы частоты 3 подаются на вход

c eTq 20 на выходе которого код н изменяется во времени в соответствии с выражением

Схема 21 сравнения кодов производит сравнение кода N с кодом заданного перемещения

2 и(. В момент времени 6,, когда код Ь

55 достигает величины H„/4, на втором выходе схемы 21 возникает сигнал, закрывающий ключ 16. При этом в счетчике 19 фиксируется некоторый код N, соответствующий

S 11 максимальному значению скорости электропривода. Время 1Р разгона электропривода определяется из выражения (10) с учетом (2) и (4)

П

t -— ь

Подставив значение g в выражение (8) . находят значение максимальной скорости и

В момент времени 1, когда код М на выходе счетчика 20 станет равным величине

3М, /4, на втором выходе схемы 21 сравне.,ия кодов возникает сигнал, открывающий: ключ 16, а на третьем выходе — сигнал, реверсирующий счет импульсов счетчиком 19.

При этом код N, на выходе счетчика 19 начинает уменьшаться, в результате чего уменьшается также и частота f. импульсов задания скорости на выходе преобразователя, 18. Привод начинает замедляться.

Время движения на установившейся максимальной скорости определяется выражением: °

Процесс торможения электропривода осуществляется равноэамедленно с отрицательным

98460 ускорением, величина которого определяется выражением (9). В процессе торможения код N< на выходе счетчика 19 и частота импульсов на выходе преобразователя 18 уменьшаются до нулевого значения. В момент времени, когда код . H на выходе счетчика 20 станет равным величине N4 на первом выходе схемы 21 возникает сигнал, закрывающий ключ 15, Цикл работы блока

10 задания скорости на этом заканчивается.

Таким образом, в течение заданного времени цикла отработки рассогласования блок задания скорости формирует частотный сигнал задания скорости по трапецеидальному

15 закону, вырабатывая при этом количество импульсов, равное коду заданного перемещения. Периоды времени разгона, движения на установившейся скорости и торможения равны между собой и составляют третью часть

20 от заданного времени отработки перемещения. Такая трапецеидальная тахограмма обеспечивает r инимум тепловых потерь в якорной. цепи электропривода и в этом смысле является оптимальной.

Предлагаемая система для позиционного регулирования позволяет существенно снизить тепловые потери в электроприводе и регламентировать время позиционирования, что имеет большее значение для механизмов, работающих в технологическом; потоке.

1198460 р tr

Составитель И. Швец

Техред А.Кикемезей

Редактор Л. Пчелинская

Корректор С, Черни

Заказ 7717/45

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

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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