Устройство для автоматического управления роторным экскаватором

 

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов в горно-добывающей промети . Цель изобретения - повьшение точности управления за счет стабилизации нагрузки привода ротора экскаватора . Для этого устр-во снабжено датчиком (Д) 18 скорости привода поворота роторной стрелы, элементом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ,РЕСПУБЛИН (s» 4 .Е 02 Р 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4216191/29-03 (22) 25.03.87 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) M.Ñ.Ôåëüçåð, И.Д.Стецюк, Б.Ф.Шуцкий и А;М.Червоный (53) 621.879.48(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 899763, кл. Е 02 F 3/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 876867, кл. E 02 F 3/26, 1980.

„„Я0„„3434039 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ POTOPHbIM ЭКСКАВАТОРОМ (57) Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов в горно-добывающей промсти. Цель изобретения - повьппение точности управления за счет стабилизации нагрузки привода ротора экскаватора, Для этого устр-во снабжено датчиком (Д) 18 скорости привода поворота роторной стрелы, элементом

1434039 (Э) 19 сглаживания сигнала скорости, сумматором 9, блоком 17 задержки сигнала и блоком (Б) 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта.

Элемент (Э) 4 сглаживания осуществляет формирование сигнала, соответствующего среднему интегральному значению нагрузки с Д З.на.отрезке ремени, равном периоду оборота роора. С выхода Э 4 сигнал поступает а вход Э 6 сравнения и блок (В) 7 табилиэации передаточного коэффицинта объекта управления. На другой ход Э 6 поступает сигнал, задержаный Б 17 задержки в соответствии с постоянной времени объекта управления соответствующий скорректированному значению задания произв-сти, сформированному Б 16 умножения. Коррекция сигнала задания произ-сти с задатчи а 1 осуществляется по сигналу с Б

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процесСов в горно-добывающей промышлен» .. ности.

Цель изобретения — повыпе|лие точности управления за счет стабилизации нагрузки привода ротора экскаватора.

На чертеже приведена функциональ-..

1 ая схема описываемого устройства, Устройство содержит задатчик 1, датчик 2 производительности экскаваФора, датчик 3 нагрузки привода ротоI>a, элемент 4 сглаживания сигнала

Нагрузки, первый вход которого связан

< датчиком 3 нагрузки, второй вход— с датчиком 5 скорости привода ротора, а выход соединен с первым входом элемента 6 сравнения и первым информационным входом блока 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта по данным предыдущего реза, регулятор 8 скорости: привода поворота роторной стрелы, вход которого связан с выхо- 25 ром элемента 6 сравнения, а выход— с вторь1м входом сумматора 9, Выход которого соединен с вторым информационным входом блока 7, блок 10 формирования корректи12 формирования корректирующего сигнала. Для этого на входы Б 12 поступают сигналы с Д 2 производительности экскаватора, Д 3 нагрузки привода ротора, Д 5 скорости привода ротора, Д 11 скорости конвейера роторной стрелы, Б 13 контроля угла поворота роторной стрелы по предыдущему резу через H 14 регулируемой задержки, с Б 10 формирования корректирующего сигнала с задатчика 15 смещения. Сигнал с выхода

Э 6 через регулятор 8 скорости привода поворота роторной стрелы и сумматор 9 поступает на вход H 7. На другие его входы поступает сигнал с Б 13, а также через Э 19 сглаживания сигнал с Д 18 поворота роторной стрелы. Конструкция позволяет с опережением Б 7 корректировать возмущения, вызванные различными факторами по данным предыдущего реза. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, рующего сигнала, четвертый вход которого соединен с датчиком 3 нагрузки привода ротора, третий вход — с датчиком 2 производительности, второй вход — с датчиком 5 скорости привода ротора, а первый вход — с датчиком 11 скорости конвейера роторной стрелы, блок 12 коррекции по предыдущему реэу, четвертый вход которого связан с выходом блока 10, блок 13 контроля угла поворота роторной стрелы, выход которого соединен с первым входом блока

12 коррекции, с управляющим входом блока 7 стабилизации передаточного коэффициента и с вторым входом блока

14 регулируемой задержки сигнала угла поворота, третий и первый управляющие входы которого связаны с датчиком 5 скорости привода ротора и датчиком 11 скорости конввйера соответ-, ственно, а выход связан с третьим входом блока 12 коррекции, задатчик 15 смещения, связанный с вторым входом блока 12 коррекции, блок 16 умножения, первый вход которого связан с задатчиком 1 производительности, второй вход — с выходом блока 12 коррекции, а выход соединен с первым входом сумматора 9 и входом блока 17 задерж1434039 ки сигнала задания (выполненного, например, в виде инерционного звена из

R,L,С элементов или в виде сдвиговых регистров), выход которого связан с

5 вторым входом элемента б сравнения, датчик 18 скорости поворота роторной стрелы, например тахогенератор, вал ротора которого кинематически связан с валом двигателя привода поворота роторной стрелы, выход которого связан с первым входом элемента 19 сглаживания сигнала скорости поворота роторной стрелы (выполненного, напри-! ,мер, в виде сдвигового регистра и сумматора состояний отдельных разрядов этого регистра), второй вход которого соединен с выходом датчика 5 скорости ротора, а выход связан с третьим информационным входом блока 7 0 стабилизации передаточного коэффициента объекта, выход которого связан с входом управляемого привода поворота роторной. стрелы.

Блок 7 стабилизации передаточного 25 коэффициента объекта содержит реверсивный сдвиговый регистр 20 записи— считывания, информационные входы которого связаны с выходами управляемого переключателя 2 1 (выполненного, например, в виде двухпозиционного полупроводникового ключа), информационные выходы — с входами переключателя 22, а управляющие входы — с вы".. ходами переключателя 23, вход которого связан с выходом блока 13 контроля35 угла поворота роторной стрелы, узел

24 управления переключателями выполнен в виде порогового полупроводникового элемента, вход которого связан с выходом элемента 19 сглаживания сигнала скорости поворота роторной стрелы, а выход — с управляющими входами переключателеи 21, 22, 23, блок

25 деления, вход делимого которого связан с выходом элемента 19 сглаживания сигнала скорости поворота роторной стрелы, вход делителя — с выходом элемента 4 сглаживания сигнала нагрузки привода ротора, а выход — с входом аналого-цифрового преобразователя 26, выход которого связан с информационным входом переключателя

21 и цифроаналоговый преобразователь 27, вход которого соединен с выходом переключателя 22, а выход — с 55 одним из входом блока 28 умножения, второй вход которого связан с выходом сумматора 9, а выход является выходом блока 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от датчика 3 нагрузки привода ротора поступает на основной вход элемента 4 сглаживания сигнала нагрузки, на управляющий вход которо-. го поступает сигнал от датчика 5 скорости привода ротора. В .элементе 4 производится формирование сигнала, соответствующего среднему интегральному значению нагрузки на скользящем временном интервале, равном фактическому периоду оборота ротора. Этот сигнал с выхода элемента 4 поступает на первый вход элемента 6 сравнения и блока ? стабилизации передаточного коэффициента объекта управления. В то же время на второй вход элемента 6 сравнения поступает задержанный в соответствии с постоянной времени объек,та управления сигнал, соответствующий

:откорректированной величине задания производительности.

Сигнал коррекции формируется следующим образом.

На четвертый и третий входы блока

i0 поступают сигналы от датчиков 3 нагрузки и 2 производительности соотBpтственно, а H;" второй и первый управляющие входы — сигналы от датчиков 5 скорости пр IIIopa ротора и 11 скорости конвейера соответственно.

В блоке l0 осуществляется формирование импульсного частотно-модулированного сигнала, соответствующего отношению интегральной нагрузки привода ротора к интегральной производительности экскаватора на одно и том же интервале вре.1ени, равном периоду оборота ротора, причем интервал интегрирования нагрузки смещен на время запаздывания при измерении производительности, т.е. приведен во времени к интервалу интегрирования производительности. Выходной сигнал блока 10 поступает на четвертый вход блока 12 коррекции по предыдущему резу. На первый вход блока 12 коррекции поступает сигнал с выхода блока 13 контроля угла поворота роторной стрелы, на третий вход — сигнал угла поворота роторной стрелы, задержанный на время транспортного запаздывания сигнала производительности, с выхода блока 14 регулируемой задержки сйгнала угла поворота. Время задержки сиг5 1434 кала угла поворота в блоке 14 пропорционально сигналам скорости привода ротора и скорости конвейера, которые поступают на третий и первый входы блока 14 с датчиков 5 и 11 соответственно. В блоке 12 коррекции по пре,дьдущему резу осуществляется запись

:информационного сигнала отношения нагрузки привода ротора к производительности экскаватора, сформированного в блоке 10, в соответствии с сигналом угла поворота роторной стрелы задержанным в блоке 14. Одновременно производится считывание указанного выше отношения сигналов, полу-. ченных и запомненных на предьдущем резе, в соответствии с текущим значением угла поворота роторной стрелы, сдвинутым на величину сигнала смещения, поступающего на вход смещения блока 12 с выхода задатчика 15 смещения. При этом сигнал смещения характеризует сдвиг границы раздела пород при переходе от реза к резу.

Считанный сигнал в блоке 12 коррекции по предьдущему резу с выхода этого блока подается на один иэ входов блока 16 умножения, на другой вход которого поступает сигнал от задатчика 1 производительности. Выходной сигнал блока 16, таким образом, является сигналом задания нагрузки привода ротора, соответствующей заданной производительности, скорректированной по величине отноше,ния интегральной нагрузки привода ротора к интегральной производительности, прогнозируемой по данным пре1 дьдущего реза. Этот сигнал с выхода блока 16 умножения поступает на пер вый вход сумматора 9 и вход блока 17 задержки сигнала задания, с выхода которого поступает на второй вход элемента 6 сравнения. Выходной сигнал сумматора 9 представляет собой сумму сигналов задания нагрузки и выхода регулятора 8, на вход которого поступает сигнал с выхода элемента 6 сравнения. Сигнал с выхода сумматора 9 корректируется сигналом стабилизации передаточного коэффициента объекта, полученным в блоке 7 по данным предыдущего реза, и поступает c его выхода на вход управляемого привода поворота роторной стрелы.

Сигнал стабилизации передаточного коэффициента объекта формируется следующим образом.

039

Ф

В

На первый вход элемента 19 сглажи,вания поступает сигнал от датчика 18 скорости поворота роторной стрелы, на второй вход поступает сигнал от

5 датчика 5 скорости привода ротора.

В элементе 19 производится формирование сигнала, соответствующего среднему интегральному значению скорости привода поворота роторной стрелы на скользящем временном интервале, равном фактическому периоду оборота ротора. Выходной сигнал элемента 19 поступает через третий информационный вход блока 7 на вход узла 24 управления переключателями и на первый вход блока 25 деления. На выходе узла 24 управления переключателями формируется сигнал, характеризующий на-. правление движения роторной стрелы, например, при движении роторной стрелы вправо выходной сигнал соответствует логической "1", в противоположном направлении — логическому "0".

25 Выходной сигнал блока 25 деления, на второй вход которого поступает сигнал нагрузки привода ротора с выхода элемента 4 сглаживания, поступает через аналого-цифровой преобра- зователь 26 на информационный вход управляемого переключателя 21. В бло" ке 25 деления формируется сигнал, пропорциональный отношению интегрального значения скорости поворота роторной стрелы к интегральной нагрузке привода ротора. Выходной сигнал узла 24 поступает на управляющие входы управляемых переключателей 21 — 23 и определяет их положение в зависи40 мости от направления движения роторной стрелы. На чертеже положение переключателей соответствует повороту стрелы вправо. Сигнал с выхода блока 13 контроля угла поворота роторной стрелы через управляющий вхоц бло45 ка 7 поступает на информационный вход управляемого переключателя 23> а с его выхода — на управляющие (сдвиговые) входы сдвигового регистра 20, на информационные входы которого поступает сигнал с выхода управляемого переключателя 21, обратно пропорциональный передаточному коэффициентч объекта (отношению скорости пово. рота роторнай стрелы к нагрузке при55 вода ротора). Одновременно обратно пропорциональный передаточному коэффициенту объекта выходной сигнал с выходов сдвигового регистра 20 с one7

143403 режением на постоянную времени объекта управления, полученный на предыдущем. резе, через управляемый переклю- чатель 22 поступает на вход цифроана5 логового преобразователя 27. Выходной сигнал преобразователя 27 поступает на второй вход блока 28 умножения и умножается на сигнал, поступающий с выхода сумматора 9.

Таким образом, выходной сигнал блока. 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта пропорционален выходному сигналу сумматора 9, умноженному на величину отношения скорости поворота роторной стрелы к нагрузке привода ротора, которая при выполнении предыдущего реза соответствовала этому же значению угла поворота роторной стрелы и считана с выхода сдвигового регистра 20 с опрежением, учитывающим постоянную времени объекта управления. Опережение считывания сигнала с выхода сдвигового регистра 20 обеспечивается за счет подключения входов управляемого переключателя 22 к информационным разрядам сдвигового регистра 20, смещенных по отношению к его входам на количество разрядовp время прохождения через Ко З0 торые информационного сигнала равно постоянной времени объекта управления.

Таким образом, возмущения, вызванные изменением задания по производительности или изменением физико-механический свойств экскавируемой породы, отрабатываются непосредственно этими же сигналами, так как передаточный коэффициент цепи блок 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта — привод поворота роторной стрелы — забой — привод ротора — датчик нагрузки привода ротора близок к единице. Эти возмущения не выводят из равновесия замкнутый контур регу45 лирования, так как сигнал изменения задания и вызванное им изменение текущего значения нагрузки привода ротора поступают на входы элемента 6 сравнения в одно и то же время. Воз50 мущения, вызванные изменением геомет.рических параметров срезаемой стружки, отрабатываются с опережением в блоке 7 стабилизации передаточного коэффициента объекта по данным предыдущего реза. Работа регулятора заклю55 чается в отработке возмущений, вызванных неточностью стабилизации передаточного коэффициента объекта. обусловленной нелинейностью характерис тик основных приводов и не з начительным изменением структуры пород забоя при переходе от реза к резу.

Применение предлагаемого устройства целесообразно при управлении роторным экскаватором и позволяет снизить потери производительности за счет повышения точности поддержания требуемой нагрузки привода ротора, повысить надежность роторного комплекса за счет отработки возмущений с опережением до их возникновения и улучшить условия работы персонала.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство. для автоматического управления роторным экскаватором, включающее задатчик производительности, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока коррекции по предыдущему реву, первый вход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки сигнала угла поворота и выходом блока контроля угла поворота роторной стрелы, второй вход блока коррекции соединен с задатчиком смещения, третий вход — с выходом блока регулируемой задержки сигнала угла поворота, четвертый вход — с выходом блока формирования корректирующего сигнала, первый вход которого соединен с первым входом блока регулируемой задержки сигнала и датчиком скорости конвейера роторной стрелы, второй вход — с вторым входом элемента сглаживания сигнала нагрузки, третьим входом блока регулируемой задержки сигнала и датчиком скорости привода ротора, третий вход блока формирования корректирующего сигнала соединен с датчиком производительности экскаватора, четвертый вход — с первым входом элемента сглаживания сигнала нагрузки и датчиком нагрузки привода ротора, причем выход элемента сглаживания соединен с первым входом элемента сравнения, выход которого соединен с входом регулятора скорости привода поворота роторной стрелы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности управления за счет стабилизации нагрузки ротора, оно снабжено датчиком скорости привода поворота роторной стрелы, элементом сглаживания сиг1434039

Составитель A.Ìàpòûíoâ

Техред И.Дидык Корректор А. Обручар

Редактор А.Маковская

Заказ 5522/3 1 Тираж б37 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нала скорости, сумматором, блоком задержки сигнала задания и блоком стабилизации передаточного коэффициента объекта„причем первый вход элемента

5 сглаживания сигнала скорости связан с датчиком скорости поворота роторной стрелы, а второй вход - с датчиком скорости привода ротора, вход блока задержки задания связан с выходом блока умножения, а выход — с вторым входом элемента сравнения, первый .. вход сумматора связан с выходом блока умножения, а второй вход — с выходом регулятора скорости, первый информационный вход блока стабилизации передаточного коэффициента объекта связан с выходом элемента сглаживания .сигнала нагрузки, второй информационный

Вход с BblxopoM сумматора .третий 20 информационный вход — с выходом элемента сглаживания сигнала скорости поворота, управляющий вход — с выходом блока контроля угла поворота роторной стрелы„ а выход блока стабили- Zg зации связан с входом системы управ ления приводом поворота роторной стрелы.

2,. Устройство по п.i о т л и ч а- З0 ю щ е е с я тем, что блок стабилизации передаточного коэффициента объекта включает в себя реверсивный сдвиговый регистр три управляемых переключателя, узел управления переключателями, блок деления, аналогоцифровой и цифроаналоговый преобразователи и блок произведения, причем информационные входы реверсивного сдвигового регистра связаны с выходами первого управляемого переключателя, информационные выходы — с входами второго управляемого переключателя, а управляющие входы регистра — с выходами третьего управляемого переключателя, вход которого соединен с управляющим входом блока стабилизации передаточного коэффициента объекта, управляющие входы управляемых переключателей связаны с выходом. узла управления переключателями, вход которого соединен с первым входом блока деления и третьим информационным входом блока стабилизации передаточного коэффициента объекта, первый информационный вход которого соединен с вторым входом блока деления, причем выход блока деления через анало1оцифровой преобразователь соединен с информационным входом первого управляемого переключателя, а информационный выход второго управляемого переключателя через цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с вторым информационным входом блока стабилизации передаточного коэффициента, выход которого связан с выходом блока произведения.