Способ формирования управляющего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора и устройство для его осуществления

 

1 .Способ формирования управляюще-. го воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора, включанлций задание номинального значения параметров режима работы экскаватора , формирование сигнала обратной связи и сравнение его с заданным номинальным значением параметров режима работы экскаватора, отличающийся тем, что, с целью по-, вышения производительности роторного экскаватора при исключении выхода за заданные пределы режимов нагружения оборудования, измеряют параметры, характеризунлцие интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора, значен уг измеренных параметров представляют в масштабах, выбранных по критерию равноинтенсивного воздействия на оборудование , агрегаты и металлоконструкции экскаватора, непрерывно из полу- .ченных сигналов выбирают максимальный и усредняя его на скользящем интервале интегрирования, получают сигнал обратной связи, вычитают его значение из номинального значения параметров режима работы экскаватора, полученный разностный сигнал преобразуют в соответствии с пропорционально-интегрально-дифференциальным законом и используют полученный сигнал в качестве управлякмцего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора. 2. Устройство для формирования управлянщего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора , содержащее измеритель текущего значения нагрузки на рабочем органе и задатчик номинального значения параметров режима работы экскаватора , выход которого подключен к первому входу сумматора, отличающееся тем, что оно снабжено измерителями текущих значений уровня вибраций металлоконструкций и весовой производительности, тремя блоками установки масштабов, блоком селектирования аналоговых сигналов , блоком скользящего интегрального усреднения и пропордиональноинтегрально-дифференциальным регулятором привода поворота роторной стрелы , выходы измерителей текущих значений нагрузки на рабочем органе, уровня вибраций металлоконструкций и весовой производительности через с 5 (Л . 05 ;О О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

И9) (И) 030 А1 (5р у Е 02 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 3703790/29-03 (22) 23.02,84 (бб) 30,03,89 Бюл, У 12 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) Л..А.Верещагин и В.В.Зозуля (53) 622.022.74(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Í 180231, кл. Е 02 F 3/24, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Е 302444, кл. Е 02 F 3/26, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Р 617537, кл. Е 02 Р 3/26, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 910942, кл. Е 02 F 3/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 619583, кл. Е 02 F 3/26, "1978. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕ

ГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИВОД ПОВОРОТА

РОТОРНОЙ СТРЕЛЫ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ формирования управляюще-, го воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора, включающий задание номинального значения параметров режима работы экскаватора, формирование сигнала обратной связи и сравнение его с заданным номинальным значением параметров режима работы экскаватора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью по-. вышения производительности роторного экскаватора при исключении выхода за заданные пределы режимов нагружения оборудования, измеряют параметры, характеризующие интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора, значения измеренных параметров представляют в масштабах, выбранных по критерию равноинтенсивного воздействия на оборудование, агрегаты и металлоконструкции экскаватора, непрерывно из полу.ченных сигналов выбирают максимальный и усредняя его на скользящем интервале интегрирования, получают сигнал обратной связи, вычитают его значение из номинального значения параметров режима работы экскаватора, полученный разностный сигнал преобразуют в соответствии с пропорционально-интегрально-дифференциальным законом и используют полученный сигнал в качестве управляющего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора.

2. Устройство для формирования управляющего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного экскаватора, содержащее измеритель текущего значения нагрузки на рабочем органе и задатчик номинального значения параметров режима работы экскаватора, выход которого подключен к первому входу сумматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено измерителями текущих значений уровня вибраций металлоконструкций и весовой производительности, тремя блоками установки масштабов, блоком селектирования аналоговых сигналов, блоком скользящего интегрального усреднения и пропорциональноинтегрально-дифференциальным регулятором привода поворота роторной стрелы, выходы измерителей текущих значений нагрузки на рабочем органе, уровня вибраций металлоконструкций и весовой производительности через

1469030 где соответствующие блоки установки масштабов подключены к входам блока селектирования аналоговых сигналов, выход которого через блок скользящего интегрального усреднения подИзобретение относится к автоматизации производственных процессов на открытых горных разработках, а именно к автоматизации рабочего процесса

5 роторного экскаватора, работающего в условиях сложноструктурных забоев.

Целью изобретения является повышение производительности роторного экскаватора при исключении выхода за 10 заданные пределы режимов нагружения оборудования.

На фиг. 1 изображен график, поясняющий принцип непрерывного выбора параметра с наибольшим текущим 15 значением; на фиг.2 — структурная схема устройства для формирования управляющего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторного вкскаватора; на фиг.3 — структурная 20 схема блока скользящего интегрального усреднения.

Для отражения сущности способа в качестве параметров, характеризующих интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора, выбирают, например, те=. кущие значения нагрузки на рабочем органе„ весовой производительности и уровня вибраций металлоконструк- 30 ций экскаватора. Значения выбранных параметров представляют в масштабах, выбранных по критерию равноинтенсивного воздействия на оборудование, в соответствии с выражением 35 !

КР,,„- К,U>Ä= К,U,„(1) K,K,K — масштабные коэффици- g0 енты;

U — сигнал на выходе из> рн мерителя текущего значения нагрузки на рабочем органе, соот- 45 ветствующий номинальключен к второму входу сумматора, выход сумматора подключен к входу пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора привода поворота роторной стрелы. ному значению нагрузки;

U — сигнал на выходе изин мерителя весовой производительности,соответствующий номинальному значению производительности экскаватора, U — сигнал на выходе изsp, мерителя уровня вибраций, соответствующий допустимому уровню вибраций металлоконструкций.

Обозначим через K,U 1 (t) =U, (t) сигнал, соответствующий текущему значению нагрузки на рабочем органе, через KgUy(t)=U (t) сигнал сооТ ветствующйй текущему значению весовой производительности роторного экскаватора, через К U (t)=U (t) — сигнал, соответствующий текущему значению уровня вибраций металлоконструкций °

Иэ комплекса параметров U (t), U (t) и U (t) автоматически и непрерывно выбирают параметр, имеющий в текущий момент времени наибольшее значение, как показано на графике (фиг,1). Результат выбора, изображенный на графике сплошной линией, обозначен через U (t) и определяется выражением

U„,„(t) = макс(С, (t), U (t) С (Й))(2)

Сигнал U „,(t) усредняется на скользящем интервале интегрирования

Т в соответствии с выражением

U„ (t) = — U„ „,(t)dt, 1 ф т где 11,(t) — сформированный сигнал обратной связи.

1469030

Затем определяют разность между заданным значением параметра номинального режима работы U è текущим значением сигнала обратной связи

U (t) в соответствии с выражением ос = U Ä- U (t), (4) б где Я - сигнал рассогласования, который преобразуют по ПИД-закону в соответствии с выражением (e) = К(Е + Т вЂ” + †- Ис)(5) дс 1 (. рр AQg Т„р 15 где Ц (С) — текущее значение сигнарр ла управляющего воздействия на привод поворота рОторнОИ стрелыб посту- 20 лающего в станцию управления приводом поворота, К вЂ” коэффициент пропорциональности,"

Т„ — постоянная времени интегрирования

Т вЂ” постоянная времени дифА ференцирования.

Число параметров, характеризующих интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора, может быть гораздо большим в зависимости от горно-геологических и климатеических условий эксплуатации и от типа автоматизируемого объекта. 35

Предлагаемый способ характеризуется простотой осуществления. устройство для реализации предлагаемого способа включает в себя измеритель 1 текущего значения уровня вибраций металлоконструкций, измеритель 2 текущего значения весовой производительности, измеритель 3 текущего значения нагрузки на рабочем органе, блоки 4-6 установки масштабов, блок 7 селектнрования аналоговых сигналов, блок 8 скользящего интегрального усреднения, сумматор 9, задатчик 10 параметров номинального режима работы экскаватора и ПИД-ре50 гулятор привода поворота роторной стрелы 11, причем выходы измерителей 1-3 через блоки 4-7 установки масштабов соединены со входами блока 7 селектирования аналоговых сигна- 55 лов,выход которого через блок 8 скользящего интегрального усреднения соединен с вычитающим входом сумматора 9, суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика 10 и выход которого через ПИД-регулятор 11 связан со входом станции управления приводом поворота роторной стрелы.

Блок 8 скользящего интегрального усреднения включает в себя регулируемый преобразователь 12 напряжения в частоту, регулируемый генератор 13 образцовой частоты, многоразрядный сдвиговый регистр 14, разностный двоичный счетчик 15 и цифроаналоговый преобразователь 16, причем вход преобразователя 12 является входом данного блока и выход соединен с суммирующим входом счетчика 15 и с информационным входом регистра 14, сдвиговый вход которого соединен с выходом генератора 13 и выход соединен с вычитающим входом счетчика 15> выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 16, выход которого является выходом данного блока.

Устройство работает следующим образом.

Через узлы 4-6 установки масштабов сигналы с измерителей 1-3 в масштабах, выбранных по критерию равноинтенсивного воздействия на оборудование, поступают на входы блока 7 селектирования аналоговых сигналов, с выхода которого сигнал U (с) (фиг.1) усредняется на скользящем интервале интегрирования в блоке 8, с выхода которого сформированный сигнал обратной связи U« (t), определяемыи выражением (3), поступает на вычитающий вход сумматора 9, с выхода которого сигнал рассогласования E определяемый выражением (4), преобразуется в соответствии с выражением (5) в ПИД-регуляторе 11 и поступает в станцию управления приводом поворота роторной стрелы роторного экскаватора.

Блок 8 скользящего интегрального усреднения работает сгедующим образом.

Входной аналоговый сигнал преобразуется в частотно-модулированный в регулируемом преобразователе 12 напряжения в частоту, с выхода которого импульсы поступают на суммирующий вход раэностного двоичного счетчика 15 и на информационный вход регистра 14, на сдвиговый вход которого поступают импульсы с выхода re5 146 нератора 13, с помощью которого задается интервал усреднения. С выхода регистра 14 импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 15. Таким образом, код на выходе счетчика 15 соответствует количеству возбужденных ячеек регистра 14. Затем двоичный код преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 16 в аналоговый сигнал, соответствующий усредненному значению, определяемому выражеыем (3) .

Диапазон изменения частоты преобразователя 12 задается в соответствии с выбранной величиной интервала усреднения для максимального использования емкости регистра 14.

В качестве блока 7 селектирования аналоговых сигналов можно использовать субблок селектирования аналоговых сигналов Ф 5196 (БИАСЗ), входящий в состав системы управления с переменной структурой (СУПС) комплекса KM 2201.

В качестве ПИД-регулятора 11 можно использовать субблок, регулирующий с аналоговым выходом Ф 5179 (БРАА 1), также входящий в состав комплекса KM 2201 (СУПС).

Использование способа формирования управляющего воздействия на привод поворота роторной стрелы роторно9030 6 го экскаватора и устройства для его реализации по сравнению с прототипом обеспечивает значительное повышение эффективности и точности уп5 равления, максимально возможную производительность в конкретных горногеологических условиях при исключении выхода за номинальные пределы режимов нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора, управление рабочим процессом по любому количеству физически разнородных параметров, характеризующих интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций экскаватора при очевидной простоте осуществления, повышение надежности и долговечности основных узлов экскаватора, увеличение коэффициента технического использования экскаватора во времени за счет уменьшения простоев, связанных с авариями или выходом из строя отдельных наиболее

25 важных узлов экскаватора, вызванных частыми отклонениями параметров, характеризующих интенсивность нагружения оборудования, агрегатов и металлоконструкций, за допустимые

3р пределы, сведение до минимума субъективного влияния оператора машиниста роторного экскаватора на процесс экскавации.

1 69030 унцию леюл оооп рота

Составитель А.Ремизов

Текред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Редактор Н.Горват

Заказ 1325/30 Тираж 588 Подписное

5НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101