Система управления электроприводом

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и харатстериззгется высокими требованиями к точности и быстродействию в широком диапазоне регулирования скорости вращения в условиях существенного изменения параметров и характеристик электропривода . Сущность изобретения заключается в том, что в известную систему управления электроприводом, содержащую последовательно соединенные задатчик и регулятор скорости, а также блок управления тиристорным преобразователем и электромеханический объект, выход которого соединен .с втбрым входом регулятора скорости, последовательно соединенные первый сумматор, интегратор, второй сумматор и релейный элемент и пбследовательно соединенные эталонную модель и блок формирования сигнала ошибки, выход которого подключен ко второму входу релейного элемента, входы эталонной модели и первого сумматора подключены к выходу задатчика, вторые входы первого сумматора, блока формирования сигнала ошибки и второго сумматора подключены к выходу электромеханического объекта, выход . второго сумматора соединен с третьим входом первого сумматора, дополнительно введены фильтр средних частот, выход которого соединен с третьим входом регулятора скорости, а также последовательно соединенные фильтр низких частот и усилитель с регулируемьм ограничением уровня выходного напряжения, второй вход которого соединен с выходом регулятора скорости, а выход - с блоком управления тиристорным преобразователем, второй вход интегратора и вход фильтра низких частот подключен к выходу релейного элемента, выход фильтра низких частот подключен к входу фильтра средних частот. Изобретение может быть испсльзовано в исполнительных электроприводах станков с ЧПУ и манипуляционных роботов. 1 йл. (Л 1C 00 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я() „„1283712 А 1

5 1 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3917040/24-24 (22) 25.06.85 (46) 15.01 87. Бюл. У 2 (71) Ленинградский электротехничес" кий институт им. В.И. Ульянова (Ленина),и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и иа транспорте (72) Ю.А. Борцов, Н.Д. Поляхов, В.Е. Кузнецов, В.В. Путов, E.Ë. Брагилевский, Н.П. Кутлер, О.М. Поры" ваева, В.В. Карасев, А.Д. Донцов и В.Л. Орешков (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 928300, кл. G 05 В 13/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 843140, кл. Н 02 Р 5/06, 1981. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и характеризуется высокими требованиями к точности и быстродействию в широком диапазоне регулирования скорости вращения в условиях существенного изменения параметров и характеристик элек-. тропривода. Сущность изобретения заключается в том, что в известную систему управления электроприводом, содержащую последовательно соединен- ные задатчик и регулятор скорости, а также блок управления тиристорным преобразователем и электромеханический объект, выход которого соединен .с вторым входом регулятора скорости, последовательно соединенные первый сумматор, интегратор, второй сумматор и релейный элемент и последовательно соединенные эталонную модель и блок формирования сигнала ошибки, выход которого подключен ко второму входу релейного элемента, входы эталонной модели и первого сумматора подключены к выходу задатчика, вторые входы первого сумматора, блока формирования сигнала ошибки и второго сумматора подключены к выходу электромеханического объекта, выход второго сумматора соединен с третьим входом первого сумматора, дополнительно введены фильтр средних частот, выход которого соединен с третьим вхо;дом регулятора скорости, а также последовательно соединенные фильтр низ. ких частот и усилитель с регулируемык ограничением уровня выходного напряжения, второй вход которого соединен с выходом регулятора скорости, а выход — с блоком управления тиристорным преобразователем, второй вход интегратора и вход фильтра низких частот подключен к выходу релейного элемента, выход фильтра низких частот подключен к входу фильтра средних частот. Изобретение может быть использовано в исполнительных электроприводах станков с ЧПУ и манипуляционных роботов. 1 ил.!

, 128371

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в системах управления электроприводами постоянного тока, регулируемых по скорости вращения, току и положению и характеризующихся высокими требованиями к стабильности своих динамических свойств в условиях существенного изменения параметров и характеристик f0 электропривода.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия системы управления электроприводом, На чертеже приведена функциональ- 15 ная схема предлагаемой системы управления электроприводом.

Система управления содержит за-. датчик 1, регулятор скорости 2, блок

3 управления тиристорным преобразо= 20 вателем, первый сумматор 4, интегратор 5, второй сумматор 6, релейный элемент 7, эталонную модель 8, блок

9 формирования сигнала ошибки, фильтр

10 средних частот, фильтр 11 низких частот, усилитель 12 с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения, электромеханический объект (не показан).

Система управления работает сле- 30 дующим образом.

Задающий сигнал от задатчика реализованного, например, в виде регулируемого делителя с источником постоянного напряжения или иного задатчи- 35 ка программного вращения, через регулятор скорости 2 и усилитель 12 с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения и блок 3 управления тиристорным преобразователем посту- 40 пает на электромеханический объект, который отрабатывает его со своей динамикой. Регулятор скорости 2 реализбван с пропорционально-интегральной характеристикой для придания 45 астатизма контуру регулирования скорости вращения, образуемому блоками

2, 12, 3. В качестве блока электро механического объекта могут быть использованы регулятор тока, датчик. 50 тока, тиристорный преобразователь и двигатель постоянного тока с датчиком скорости вращения (тахогенератором). Задающий сигнал, поступающий на электропривод, одновременно подается на эталонную модель 8, реализованную в виде пассивного фильтра.

На выходе эталонной модели 8 формируется сигнал, соответствующий устойчивому с предельным быстродействием переходному процессу в электроприводе при стандартном (скачкообразном) воздействии. Одновременно с этим поступающий с выхода электропривода (тахоген"ратора) сигнал, пропорциоФ нальный его выходной координате (скорости вращения двигателя), вместе с выходным сигналом эталонной модели 8 поступает на блок 9 формирования сигнала ошибки, на выходе которого получается сигнал рассогласования между эталонным переходным процессом, вырабатываемы. моделью 8, и реальным переходным процессом регулируемого электропривода. Сигнал на выходе блока 9 формирования сигнала ошибки своей формой, длительностью и амплитудой характеризует степень отклонения реального переходного процесса от эталонного при широком изменении параметров и характеристик электропривода, например при изменении момента инерции двигателя при его замене, что приводит к соответствующему изменению коэффициента усиления в контуре регулирования выходной координаты, а также при работе в режиме прерывистых токов и при изменении нагрузок. Кроме блока 9 формирования сигнала ошибки рассогласования устройство управления электроприводом содержит блок формирования оценки состояния объекта, вырабатывающий

1 оценку производной от ошибки рассогласования и состоящий из последовательно соединенных первого сумматора 4, интегратора 5 и второго сумматора 6.

На выходе второго сумматора 6 вырабатывается сигнал, пропорциональный скорости изменения сигнала ошибки рассогласования реального и эталонного процессов. Выработанный вторым сумматором 6 сигнал подается через

1 второй вход релейного элемента 7 и суммируется с сигналом ошибки рас-. согласования. Выход релейного элемен- та 7 в отличие от прототипа замкнут на инверсный вход интегратора 5, так что образуется внутренний контур коррекции блока формирования оценки состояния объекта. В данном контуре образуется высокочастотный режим переключений (реальный скользящий режим) с частотой 10 кГц, обеспечивающий получение уточненной, с учетом изменения параметров электропривода, оценки производной ошибки рас1283712 согласования, когда, например, параметры двигателя изменяются вследствие момента инерции, приведенного к валу двигателя или замене двигателя, или изменения потока возбуждения.

Таким образом, работа блока формирования оценки состояния объекта, рассчитанного на линейность и неизменность параметров объекта, согласуется, т.е. совпадает с движением 10 нелинейного электропривода с изме няющимися параметрами. Одновременно выходной сигнал, снимаемый с выхода релейного элемента 7 и обработанный вновь введенным фильтром 11 низкой час-15 тоты, является сигналом адаптации,который подается на инвертирующий вход введенного усилителя 12 с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения, что увеличивает область ус- 20 тойчивой работы электропривода, а следовательно, дает дальнейшее увеличение его быстродействия. Фильтр

11 низкой частоты служит для осреднения сигнала с выхода релейного элемента 7, а также для разнесения по времени процесса коррекции блока формирования оценки состояния электропривода и процесса адаптации электропривода при изменении его пара- 30 метров и характеристик. Дополнительное введение усилителя 12, суммирующего сигналы с выхода регулятора 2 и фильтра 11 низкой частоты, позволяет .повысить точность электропривода на малых уровнях входного сигнала за счет исключения дрейфа нуля операционного усилителя релейного элемента 7, так как усилитель 12 находится внутри контура регулирова- 40 ния частотой вращения, образованного блоками 2, 12, З,.а наличие пропорционально-интегрального регулятора скорости 2 делает электропривод астатическим. Вновь введенная связь, 45 соединяющая выход фильтра 11 низкой частоты и инвертирующий вход регулятора 2 через фильтр 10 средних частот, позволяет повысить динамическую точность электропривода (умень- 50 жить перерегулирование), особенно в верхнем диапазоне регулирования скорости вращения электропривода, за счет охвата всего контура регулирования электропривода динамической составляющей адаптивного сигнала (постоянная составляющая адаптивного сигнала отсекается фильтром 10).

Таким образом, совокупность вновь введенных блоков и связей увеличивает точность и быстродействие электропривода в условиях существенного изменения параметров и характеристик.

Формула изобретения

Система управления электроприводом, содержащая последовательно соединенные блок управления тиристорным преобразователем, электромеханический объект и регулятор скорости, последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, интегратор, второй сумматор и релейный элемент, последовательно соединенные, эталонную модель и блок формирования сигнала ошибки, подключенный выходом к второму входу релейного элемента, выход электромеханического объекта подключен к вторым входам блока формирования сигнала ошибки, первого и второго сумматоров, третий вход первого сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход задатчика подключен к входу эталонной модели и второму входу регулятора скорости, отличающаяся тем, что, с целью повьлпения точности и быстродействия системы, она содержит фильтр средних частот и последовательно соединенные фильтр низких частот и усилитель с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения, подключенный выходом к входу блока управления тиристорным преобразователем, а вторым входом — к выходу регулятора скорости, выход релейного элемента соединен с вторым входом интегратора и входом фильтра низких частот, выход которого через фильтр средних частот подключения к третьему входу регулятора скорости.

1283712

Составитель В.Кузин

Техред М..Ходаиич

Редактор М.Бандура

Корректор А.Тяско

Заказ 7439/45 .

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4