Система управления электроприводом

 

Изобретение относится к автоматическому управлению в системах электропривода . Цель - повышение быстродействия и уменьшение динамической ошибки электропривода . В систему введены второй элемент 11 сравнения и дифференциатор 10, которые вместе с двумя инвертирующими Vll усилителями 8, 9 и суммирующим усилителем 7 определяют сигнал, пропорциональный сумме ошибки рассогласования и ее производной со своими масштабными коэффициентами и противоположной ей полярности . Этот сигнал изменяет коэффициент умножителя в цепи обратной связи по скорости двигателя, тем самым осуществляется коррекция системы электропривода. На основе суммы ошибки рассогласования и ее производной формируют своевременную форсирующую коррекцию при изменениях нагрузки на двигатель и сигнала задания Системы электропривода; а перед достижением скоростью двигателя заданного значения производится торможение двигателя, что эффективно приводит систему электропривода в новое установившееся состояние , 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4618541/24 (22) 12,12.88 (46) 23.05.93. Бюл. N 19 (71) Сумский филиал Харьковского политехнического института (72) Ю.Ф.Самедов и В.Д.Червяков (56) Авторское свидетельство СССР

М 840790, кл. 6 05 В 5/01, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1126925, кл, G 05 В 5/01, 1984. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ. (57) Изобретение относится к автоматиче скому управлению в системах электропривода, Цель — повышение быстродействия и уменьшение динамической ошибки электропривода. В систему введены второй элемент 11 сравнения и дифференциатор 10, которые вместе с двумя инвертирующими

„„5g ÄÄ 1817058 Al (5!)5 G 05 В 11/01 — -) —— >ЯЯ Л С7 усилителями 8, 9 и суммирующим усилителем 7 определяют сигнал, пропорциональный сумме ошибки рассогласования и ее производной со своими масштабными коэффициентами и противоположной ей полярности, Этот сигнал изменяет коэффициент умножителя в Цепи обратной связи по скорости двигателя, тем самым осуществляется коррекция системы электропривода, На основе суммы ошибки рассогласования и ее производной формируют своевременную форсирующую коррекцию при изменениях нагрузки на двигатель и сигналэ задания системы злектропривода, а перед достижением скоростью двигателя заданного значения производится торможение двигателя, что эффективно приводит систему электропривода в новое установившееся состояние, 1 ил, 1817058

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах электропривода промышленных установок.

Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение динамической ошибки системы злектропривода.

На чертеже приведена функциональная схема системы электропривода.

Система электропривода содержит первыи элемент 1 сравнения, регулятор 2, силовой преобразователь 3, двигатель 4, датчик 5 скорости, умножитель 6, суммирующий усилитель 7, первый.8 и второй 9 инвертирующие усилители, дифференциатор 15

10 и второй элемент 11 сравнения, на чертеже приняты следующие обозначения: U3— сигнал задания, в- скорость вращения двигателя 4, о — ошибка рассогласования, я — ее производная, U — сигнал обратной связи, Uä — сигнал датчика 5 скорости, Ккоэффициент умножителя 6. Первый вход первого элемента 1 сравнения соединен со входом системы, второй вход — с выходом умно>кителя 6, а выход — со входом регуля- 25 тора 2, который посредством силового преобразователя 3 регулирует скорость вращения двигателя 4, выход которого соединен со входом датчика 5 скорости. Выходной сигнал датчика 5 скорости поступает на вторые 30 входы умножителя 6 и второго элемента 11 сравнения, первый вход которого соединен со входом системы. Ошибка рассогласования я с его выхода через дифференциатор

10 и. nepabiA инвертирующий усилитель 8 35 поступает на .первый вход и через второй инвертирующий усилитель 9 на второй вход суммирующего усилителя 7, выход которого соединен с первым входом умножителя 6.

Система электропривода работает сле- 40 дующим образом.

Первый элемент 1 сравнения выявляет разность между сигналом задания и сигналом обратной связи, которая является входным сигналом" регулятора 2. Он управляет 45 сйловым преобразователем 3, выходное напряжениее которого определяет скорость вращения двигателя 4, Скорость вращения двигателя

4 измеряется датчиком 5 скорости, сигнал которого поступает на второй вход умножи- 50 теля 6, который формирует напряжение обратной связи, Функция суммирующего усилителя 7состоит в выработке напряжения управления для умножителя 6, соответствующего коэф- 55 фициенту К, Второй элемент 11 сравнения выявляет сигнал ошибки рассогласования я = U3 -0дс, дифференциатор 10 определяет производную е ошибки рассогласования.

После инвертирования и усиления этих величин соответственно инвертирующими усилителями 8 и 9 суммирующий усилитель 7 производит их суммирование с масштабными коэффициентами, Приемлемым можно считать вычисление выходного напряжения суммирующего усилителя 7 пропорциональным выражением - e+ С .), где С— постоянный коэффициент. При малых значениях суммы -(кФС ) благодаря смещению (на схеме не указано) на выходе суммирующего усилителя 7 имеется сигнал, соответствующий значению К=1 и напряжение обратной связи 0„=0д, Если сумма - f+ С г) имеет положительное значение, то значение К возрастает, т.е. К>1.

При этом сигнал обратной связи возрастает, выход регулятора 2 уменьшается, соответственно система электропривода испытывает тормозящее действие и наоборот, при отрицательном значении суммы - я+ С f ), значение К уменьшается, т,е. К< 1, сигнал обратной связи также уменьшается, а выход регулятора 2 увеличивается и система электропривода получает ускорение.

Разность задающего напряжения U3 и

0лс с выхода первого элемента 1 сравнения является входным сигналом для регулятора

2 системы электропривода. При набросе нагрузочного момента на двигатель 4 его скорость вращения вначале уменьшается, а ошибка рассогласования е возрастает при е> О. Поэтому сумма -(е+ С я) имеет отрицательное значение, что вызывает уменьшение значения коэффициента К умножителя 6, вследствие чего уменьшается и сигнал 0ОС, Входной сигнал регулятора 2 возрастает и система электропривода получает форсирующее корректирующее действие, причем оно начинает действовать практически одновременно с,набросом нагрузочного момента, используя сигнал производной я, которая еще при малых значениях е имеет большое значение, В результате такой своевременной коррекции существенно уменьшается динамическая ошибка по отклонению скорости двигателя

4. В точке максимального отклонения скорости двигателя 4 производная f. = О, но сумма - г + С я ) сохраняет отрицательное значение благодаря большому значению е, поэтому корректирующее действие не меняет своего характера и способствует те- . перь более быстрому возвращению скорости двигателя 4 к заданному значению. При этом производная я меняет свой знак, а ошибка с начинает уменьшаться, Поэтому перед достижением скорости двигателя 4 заданного значения сумма -(f+ С . f: ) 1817058 своевременно, причем чем больше модуль :, тем сильнее торможение, что исключает перерегулирование.

Аналогичный характер корректирующих действий от уменьшения и увеличения коэффициента К умножителя 6 имеет место при сбросе нагрузочного момента на двигатель 4, а также при сбросе сигнала нения величины коэффициента умножителя

6 в цепи обратной связи по скорости вращения двигателя 4 своевременно оказывает корректирующие действия для уменьшения

15 динамической ошибки при любых колебаниях нагрузочного момента на двигатель 4, ускоряет переходной процесс при действии возмущений и изменениях задающего сигнала и перед достижением скорости двигателя 4 заданного значения производит эффективное торможение для исключения перерегулирования и успокоения системы электропривода.

Формула изобретения

Система управления электроприводом, 20

25 содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, первый вход которого является задающим входом системы, регуля30 тор, силовой преобразователь и двигатель, выход которого через датчик скорости соединен с первым входом умножителя, соединенного вторым входом с выходом суммирующего усилителя, первый и второй входы которого л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения динамической ошибки, в нее введены второй элемент срав40 нения и дифференциатор, причем первый вход второго элемента сравнения соединен с задающим входом системы, второй вход - с выходом датчика скорости. а выход через дифференциатор — с входом первого инвертирующегоусилителя и непосредственно с входом второго инве ртирующего усилителя, выход умножителя соединен с вторым вхо45 дом первого элемента сравнения,.

Составитель Г,Нефедова

Техред М.Моргентал Корректор М,Самборская

Редактор

Заказ 1721 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 переходит через ноль и становится положительной величиной, что вызывает увеличение коэффициента К умножителя 6. Сигнал

0О резко возрастает, становится больше сигнала U> и на входе регулятора 2 сигнал имеет отрицательное значение. В результате выход регулятора 2 уменьшается и система электропривода оказывает тормозящее действие на двигатель 4, что эффективно приводит систему в установившееся состояние без перерегулирования.

При набросе задающего сигнала U> и при пуске происходит разгон двигателя 4 до повышенной скорости. На этом участкеошибка рассогласования f. имеет положительное значение и по ходу увеличения скорости двигателя 4 уменьшается до нуля. В начале дан.,ого участка сумма - ге+ С . е) имеет отрицательное значение ввиду малых отрицательных значений я, что уменьшает коэффициент К умножителя 6, уменьшается и сигнал обратной связи 0, . Входной сигнал регулятора 2 и, соответственно, его выходной сигнал дополнительно возрастают. в результате система электропривода получает дополнительное форсирующее действие.

Это способствует ускорению разгона двигателя 4. В процессе повышения скорости вращения двигателя 4 ошибка рассогласования е уменьшается, а ее производная имеет отрицательное значение и растет ее модуль, Из-за этого сумма -(я + С . я ) перед достижением скорости двигателя 4 нового заданного значения меняет знак и становится положительной величиной, Коэффициент К умножителя 6 возрастает, сигнал U c становится больше сигнала Оэ, на входе регулятора 2 появляется сигнал отрицательного значения и его выход резко уменьшается, В результате двигатель 4 испытывает тормозящее действие, Следует отметить, что чем резче происходит разгон двигателя 4, тем больше по модулю значение производной Й и тем раньше сумма -(я + С- е ) перед достижением скорости двигателя 4 нового заданного значения изменит знак и станет положительной величиной, Следовательно, торможение двигателя 4 начинается задания U .

10 Таким образом, предлагаемая система управления электроприводом путем изме35 соединены соответственно с выходами первого и второго инвертирующих усилителей, о т