Устройство для измерения нагрузки на валу электропривода постоянного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для косвенного измерения внешнего нагрузочного момента электропривода постоянного тока и в целях коррекции электромеханической системы. Цель изобретения - повышение точности измерения. Способ заключается в ведении операции взаимодействия электропривода с моделью путем реализации операции сравнения. Нагружают электропривод первым значением нагрузки, соответствующим номинальному значению, регулируют коэффициент обратного преобразования электропривода, измеряют сигнал на выходе модели до достижения этим сигналом нулевого значения, нагружают электропривод вторым значением нагрузки, измеряют сигнал на выходе модели и измеряют нагрузку с использованием линейной функции по отношению к сигналу на выходе модели. Устройство работает следующим образом. Нагружают электропривод 12 различными значениями момента, регулируют делителем 8 уменьшение сигнала до нулевого значения, алгебраически суммируя в сумматоре б, и сигналом модели 4 запоминают коэффициенты Б вычислительном блоке 10 и решают алгебраические уравнения. Решая уравнения, получают результат, позволяющий определить как абсолютные значежия действующего момента нагрузки, так и его знак по отнесению к номинапьному значению . 1 мл.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54), 6 01 L 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

К ЛВтОГСКОМУ СВИДЕГ ЛЬСтВ (21) 4709363/10 (22) 23.06,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (75) Ю.A.Òðîíü (53) 531,781(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1273756, кл, 6 01 L 3/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для косвенного измерения внешнего нагрузочного момента электропривода постоянного тока и в целях коррекции электромеханической системы. Цель изобретения — повышение точности измерения, Споссб заключается в ведении операции взаимодействия электропривода с моделью путем реализации операции сравнения. Нагружают электропривод первым значением нагрузки, соответствующим номинальному значению, регулируют коэффициент обратного преобразования электропривода, измеряют сигнал на выходе модели до достижения этим сигналом нулевого значения, нагружают электропривод вторым значением нагрузки, измеряют сигнал на выходе модели и измеряют нагрузку с использованием линейной функции по отношению к сигналу на выходе модели. Устройство работает следующим образом. Нагоужают электропривод 12 различными значениями момента, регулируют делителем 8 уменьшение сигнала до нулевого значения, алгебраически суммируя в сумматоре 6, и сигналом модели 4 запоминают коэффициенты в вычислительном блоке 10 и решают алгебраические уравнения. Решая уравнения, получают результат, позволяю-. щий определить как абсолютные значения действующего момента нагрузки, так и его знак г.о отношению к номинальному значению, 1 ил.

1695156 в = 12,5Ȅ— 0,083 М, UM =8333 (Uy — (10 Uy — 0,1 M )P)

Пусть сигнал управления равен U = 30

В, тогда механические характеристики электропривода и модели будут иметь вид

cd= 300 — 0,08 М

UM = 8,333 (30 — 250 Я) 20

cd = — Ки0вх — K М, где cd; Usx u M — частота вращения, сигнал на выходе и момент нагрузки;

Ки — коэффициент передачи по напряжению;

К вЂ” коэффициент передачи по нагрузке; 45

М = ао+ а10м где ао и а1 — параметры модели;

Ом — сигнал на выходе модели.

Для определения искомых коэффициентов составляют систему

50 в= 10 Овх — 0,1М. ао+ UMa1 = М1, ао+ U.аа = М2, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для косвенного измерения внешнего нагрузочного момента электропривода постоянного тока и в цепях коррекции электромеханической системы.

Цель изобретения — повышение точности измерения, На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит электропривод 1, подключенный к нагрузке 2 и датчику 3 частоты вращения„модель 4, первый и второй

5 и 6 сумматоры, усилитель 7, первый и второй делители 8 и 9 напряжения, вычислительный блок 10.

При этом первые выходы первого и второго 5 и 6 сумматоров объединены и образуют вход устройства, выход первого 8 делителя подключен к второму вычитающему входу второго сумматора 6, а выход второго 9 делителя подключен к второму суммирующему входу первого сумматора 5.

В качестве модели 4 используется операционный усилитель (OY), Первый сумматор 5 представляет собой ОУ в режиме суммирования, а второй сумматор 6 в режиме формирования сигнала разности— дифференциальный усилитель, Для согласования выхода первого сумматора 5 с входом электропривода 1 используется усилитель 7 тока.

Устройство работает следующим образом, Механическая характеристика электроприводэ соответствует следующему уравнению.

Тогда, выбирая параметры модели и обратных преобразователей KM = 10; P = 0,04; ,Вм= 0,05, получим уравнения

cd (" + Ku KM ppM ) =

= к (1+ к pM) ux — к м, иМ (1+ К„/PM) = Км (1— — Kup) u„+ KM к pм

UM = 8,ззз (зо-(300 — î 1Ì)p ) Далее, нагружают электропривод первым значением момента М1. например, M1 = 500, при этом уравнение для модели имеет вид и при начальном значении P = 0,04

Uì = 166,66 В.

После этого регулируют коэффициент обратного преобразования изменением положения движка делителя 8 в сторону уменьшения сигнала на выходе модели до достижения этим сигналом нулевого значения, Очевидно, что при j3- 0,12, UM = О, Тогда уравнение для механической характеристики электропривода и модели будут соответствовать следующим уравнениям и = 281,5 — 0,0625 М, Uì = 8,333 (30 — (ЗОΠ— 0,1М ) 0,12) Последнее уравнение представляет собой градуировочную характеристику модели по моменту нагрузки злектропривода.

Что соответствует линейному алгебраическому уравнению где М1 и М2 — первое и второе значения нагрузки;

UM1 и UM2 — первое и второе значения сигналов на выходе модели.

Из системы

1б95156 ао+ Оа = 500 ар+ 10a> = 600

Составитель Н.Ланьков

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор А.Долинич

Заказ 4155 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул I: арина, 101 находим ао = 500, а а = 10, следовательно уравнение, используемое для измерения нагрузки на валу электропривода, имеет вид

М =500+ 10.

Это уравнение получают в вычислительном блоке 10 путем ввода постоянных коэффициентов, соответствующих моментам нагрузки и переменных, соответствующих измеренным сигналам на выходе модели.

После осуществления решения системы линейных алгебраических уравнений параметры ао и а1 модели присутствуют в вычислительном блоке в виде постоянных коэффициентов.

Очевидно, что результат, полученный в предыдущем примере. можно получить нагрузив электропривод моментом, меньше номинального, например Мг = 400.

Таким образом, результат, полученный в расчетном примере, доказывает, что-предложенный способ позволяет определять как абсолютное значение действующего момента нагрузки, так и его знак по отношению к номинальному значению, т,е. отклонение от номинального значения что, очень важно при использовании этой информации в системах стабилизации нагрузки и в адаптивных системах, используемых, 5 например, в электроприводах обрабат мвающих станков, транспортных средств, грузоподъемных механизмах и т.д.

Формула изобретения

Устройство для измерения нагрузки на

10 валу электропривода постоянного тока, содержащее электропривод, датчик частоты вращения, усилитель, первый сумматор, первый и второй делители с переменным коэффициентом преобразования, о т л и ч а15 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй сумматор, модель электропривода и вычислительный блок, причем электропривод через усилитель соединен с выходом первого суммато20 ра, первые входы первого и второго сумматора объединены и являются входом устройства, датчик частоты вращения через первый усилитель соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого со25 единен через модель электродвигателя с входами вычислительного блока и через второй усилитель — с вторым входом перэого сумматора.