Устройство для управления приводом механизма горизонтального перемещения груза на гибком подвесе

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 66 С 13/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОП И САН И Е И 3 О БР ЕТЕ Н И Я (ю.„,",,, :: :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820132/11 (22) 19,03.90 (46) 23.03.93. Бюл, ¹ 11 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И,Ленина

P2) А.А.Зубок и Н.М.Чиркова (6) Авторское свидетельство СССР

¹ 1342866, кл. В 66 С 13/06, 1985. (р4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

Г1РИВОДОМ МЕХАНИЗМА ГОРИЗОНТАЛЪНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА НА

ГИБКОМ ПОДВЕСЕ

Изобретение относится к подъемнот анспортному оборудованию, а именно к устройствам управления приводами гориэрнтального перемещения груза, закрепленного на гибком подвесе, например, и иводами перемещения моста и тележки, стового крана, перемещения и поворота портового или башенного крана и т.п, Целью предлагаемого решения является повышение надежности управления за счет эффективного гашения колебаний перемещаемого груза и перехода к управлению скоростью самого груза.

На фиг.1 представлена функциональная с ема предлагаемого устройства; на фиг.2— ф нкциональная схема регулятора угла отк онения гибкого подвеса; на фиг,3 — структу рная схема контура регулирования угла отклонения гибкого подвеса; на фиг.4 — пример возможной реализации узла установления нулевых начальных условий.

„„Я2„„1803379 А1 (57) Использование: в подъемно-транспортном оборудовании для управления приводами горизонтального перемещения груза.

Сущность изобретения; устройство содержит 1 датчик угла наклона подвеса (4), датчик скорости механизма (5), 1 задатчик скорости перемещения груза (7), 1 интегратор (8), 1 регулятор скорости груза (9), 1 регулятор угла отклонения подвеса (10), 1 регулятор скорости груза (9), 1 узел установления нулевых начальных условий (11), 1 привод механизма (1), 7-9-10-6-1; 4-8-9; 4-10;

5-6; 1-11-10; 11-9; 11-8; 1 з,п,ф-лы, 4 ил.

На фиг.1 показан механизм 1 горизонтального перемещения груза 2 на гибком подвесе 3, устройство управления которым содержит датчик 4 угла наклона подвеса 3 и датчик 5 скорости механизма 1 и регулятор

6 скорости механизма, один вход которого соединен с датчиком 5, а выход подключен С к управляющему входу привода механизма 4а3

1, а также задатчик 7 скорости перемещения 4,) груза 3, интегратор 8, вход которого соединен с датчиком 4, регулятор 9 скорости гру-: ) за, входы которого подключены к эадатчику

7 и к выходу интегратора 8, регулятор 10 угла отклонения подвеса 3, входы которого подсоединены к датчику 4 и к выходу регу= лятора 9, а выход подключен к другому входу регулятора 6. При этом для ограничения угла а отклонения подвеса 3 на максимально допустимом уровне

1803379 (5) 10 а =- (V1 -V2)dt, (6) Кп

Т Р+1 (7) 40 (10) начальные условия интеграторам 8 и входящим в регуляторы 9, 10 при отключенном приводе механизма 1.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 7 задает скорость Ч 2 горизонтального перемещения груза 2, Однако пока не включен привод механизма 1, узел 11 своими выходами шунтирует обратные связи интеграторов 8 и в регуляторах 9, 10, что сохраняет нулевые начальные условия до момента включения привода.

При включении привода механизма 1 срабатываетузел 11, который пускает интеграторы в работу, На входе регулятора 9 сигнал Ч*2 задания скорости перемещения груза 2 сравнивается с сигналом Ч 2 оценки действительной скорости горизонтального перемещения груза 2; по результатам этого сравнения и в соответствии с законом регулирования на выходе регулятора 9 формируется сигнал а задания угла отклонения а гибкого подвеса 3. Сигнал а не может превысить заданный максимально разрешен3jC ный уровень а,„. На входе регулятора 10 сигнал а сравнивается с сигналом а, снимаемым с датчика 4, и по результатам этого . сравнения и в соответствии с законом регулирования на выходе регулятора 10 формируется выходной сигнал V*1, задающий скорость V1 механизма 1 и отрабатываемый контуром регулирования скорости механизма 1, регулятор 6 которого в соответствии с установленным законом регулирования приводит значение скорости V1, снимаемое с датчика 5, в соответствие с заданной вели* * чиной V 1. С появлением сигнала V 1 механизм 1 начинает двигаться со скоростью V1.

При этом груз 2, в силу своей инерционности, отстает от движения механизма 1 до появления угла отклонения подвеса 3 от вертикали а Ф О. При этом г од действием силы тяжести

Р = 1т12 g, (2) где m2 — масса груза 2, g — ускорение свободного падения, создается сила горизонтального перемещения

F =Р tga=P a=m2ga, (3) так как угол а относительно мал.

Тогда ускорение горизонтального движения груза 2 а = — = g a и Чг = g f a dt, (4)

F п12 так что сигнал V 2 обратной связи по скоро1 сти Чг может быть получен интегрированием выходного сигнала а датчика 4, что и осуществляется интегратором 8.

Как видно иэ фиг.1, 5 1

sin а = — f (×1 — V2) dt

1 или, при малых углах а, где I.— длина гибкого подвеса 3, Контур регулирования скорости механизма 1 с регулятором 6 и обратной связью от датчика 5 может быть приближенно описан передаточной функцией где Кп — коэффициент усиления замкнутого контура регулирования скорости механизма

1, .

Тп-эквивалентная постоянная времени этого контура, P — оператор Лапласа.

Тогда, учитывая выражения (6) и (4), структурная схема контура регулирования

30 угла а будет иметь вид, показанный на фиг.3, где В (Р) — передаточная функция регулятора угла а. Из этой структурной схемы следует, что. передаточная функция объекта

35 регулирования в контуре

W. (Р) — „" . (8)

Рэ+ 1 Рг+д Р+

Тп Тп !

Принимаем передаточную функцию регулятора

КТ. КТ. КТ.

Кп Кп а К. Р Ь где параметры К, а, b определяют настроику динамики контура регулирования угла а. Но при замкнутом контуре для компенсации действия форсировки в регуляторе В (Р) на внешний контур регулирования скорости Чг необходимо включить на входе

55 контура динамическое звено с передаточной функцйей

W1(P)—

K(P +а P+b) 1803379

10 а- — (В р — )

К I

b= — (p — ) э g

К I T

А=В=1+V2 =24

Тогда регулятор 10 может быть реализован так, как показано на схеме фиг.2, где 12 — первый сумматор (узел сравнения), 13— второй сумматор, 14 — третий сумматор, 15 — первый интегратор, 16 — второй интегра- 5 тор, 17 — интегрально-пропорциональнодифференциальное звено (ИПД-звено).

Параметры настройки регулятора находят из соотношений г е А и  — желаемые коэффициенты оптиизации характеристического полинома, 25

Q(P)=P +ApP +Bp P+p, (12)

Так, например, при оптимизации по критерию А.А. Фельдбаума

Задатчик 7 и датчик 4 могут быть выполнены на базе потенциометров, а интегратор

8; узлы регуляторов 6, 9, 10 и привод механ пзма 1 могут быть реализованы так, как это о исано в упомянутой книге В.К.Гарнова и др.

Такая реализация усилителей, узлов 4 сравнения (сумматоров), интеграторов, ЛИД вЂ” звена и др. в настоящее время является типовой.

Типовую реализацию может иметь и узел 11. схема которого и принцип действия я ны из фиг.4: при отключенном приводе контакторы В и Н разомкнуты, контакторы р ле P в цепях обратных связей шунтируют орратные связи интеграторов, удерживая их выходной сигнал на уровне, близком к н левому; при включении привода вперед (азад) закрывается контакт В(К), и напряение U поступает на реле Р, которое сраб тывает, размыкает свои контакты в цепях о ратных связей интеграторов, запуская и теграторы на интегрирование.

Как видно из описания и прилагаемых схем, заявляемое устройство свободно от недостатков известных решений в рассмат рйваемой области, эффективно гасит колебания подвешенного на гибком подвесе груза (за счет введения контура регулирования угла отключения подвеса от вертикали), повышает надежность выведения груза в заданную точку (за счет введения контура регулирования скорости перемещения груза, т.е, за счет перехода к управлению движением непосредственно груза, а не транспортирующего механизма), увеличивает безопасность эксплуатации подъемнотранспортного механизма (за счет устранения раскачивания груза и увеличения точности управления его движением), увеличивает производительность подъемно-транспортного механизма (эа счет увеличения точности управления его движением, что позволяет вести перемещение груза с максимальными по условию ограничения угла отключения подвеса ускорения и максимально допустимыми скоростями работы механизма).

Формула изобретения

1. Устройство для управления приводом механизма горизонтального перемещения груза на гибком подвесе, содержащее датчики угла наклона гибкого подвеса и скорости механизма перемещения и регулятор скорости механизма перемещения, один вход которого соединен с датчиком скорости механизма перемещения, а выход подключен к управляющему входу привода механизма перемещения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежно-. сти, оно снабжено задатчиком скорости перемещения груза и интегратором, вход которого соединен с датчиком угла наклона гибкого подвеса, регулятором скорости груза, входы которого подключены к задатчику скорости перемещения груза и к выходу интегратора, регулятором угла отклонения гибкого подвеса, входы которого подсоединены к датчику угла наклона гибкого подвеса и к выходу регулятора скорости груза, а выход подключен к другому входу регулятора скорости механизма перемещения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что регулятор угла отклонения гибкого подвеса включает в себя сумматоры, одними входами первых двух из которых образованы входы регулятора, интеграторы, вход одного из которых соединен с выходом первого сумматора, а выход подключен к одному входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу другого интегратора, и интегрально-пропорционально-дифференциальным блоком, вход которого соединен с выходом второго

1803379 сумматора, а его выходом образован выход регулятора, причем другие входы первого и третьего сумматоров подключены к выходу второго интегратора.

1803379 фцГ. 4

Составитель А.Зубок

Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор

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

Заказ 1031 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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