Устройство для адаптивного управленияпозиционным электроприводом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ оц798708 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1707,78 121) 264344 3/18-24 (53)М. Кл з с присоединением заявки М

6 05 В 13/04

Государста нин4 комитет

СССР

Ilo делам изооретеии4 и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,0181.6юллвтень Й9 3

Ь

Дата опубликования описания 230 181 (5З) УДК 62-501 (088. 8) 172) Автор изобретения

В.И.Оапалановскнй (71) За яв итель

Государственный проектный институт

"Электротяжхимпроект" с)

f (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ, ""-:" „. - д .34 ". (ПОЗИЦИОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к области автоматического управления электропроводами и может быть использовано в системах позиционного электропры" вода. 5

Известно устройство управления позиционным электроприводом, в котором ,повышение точности позиционирования достигается путем поддержания угла торможения неизменным независимо от статического момента и инерционных масс подвижных частей механизма

Определение значения тормозного мо мента в этом устройстве выполняется ,схемой обработки инФормации в процес- 15 се перемещения исполнительного органа на установившейся скорости (1).

Однако такое устройство не поз- воляет определить тормозной путь, 20 который обеспечил бы при раэноэамедленном движении, останов исполни« тельного органа в тот момент, когда отработанный путь равен заданному.

Кроме того, устройство обеспечивает 25 заданную точность позиционирования только при наличии установившейся скорости движений исполнительного органа и при отсутствии внешних возмущений. ЗО

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство упоавления позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединенные регулятор скорости, регулятср тока второй вход которого соединен с датчиком тока, усилитель мощности, выходы которого непосредственно и через датчик тока соединены со входами электродвигателя, вал которого кинематически связан с датчиками скорости и положения, выход датчика скорости соединен с первым входом регулятора скорости, выход датчика положения соединен с одним as входов первого блока сравнения, другой вход которого соединен с блоком задания перемещения, а выход - со входом регулятора положения и первым входом второго блока сравнения, выход регулятора положения соединен со входом первого ключа, выход которого соединен со вторым входом регулятора скорости, выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с эадатчиком номинальной скорости, а выход — с третьим входом регулятора скорости, токоогра798708 ничивающий вход которого соединен с задатчиком полного момента.

Повышение точности позиционирования и качества регулирования в этом устройстве достигается путем исключения влияния несоответствия законов изменения пути и скорости при ограничении производной пути по времени, на протекание процесса при отработке кадра перемещения. Исключение этого

)влияния обеспечивается размыканием контура положения систеьж при отработке перемещения, а определение времени начала торможения выполняется схемой обработки информации .о скорости, пусковом и статическом моментах привода, а также об оставшемся значении отработки пути исполнительного органа.

Но такое устройство не позволяет определить с необходимой точностью путь равнозамедленного движения при 20 изменении маховых масс подвижных частей механизма в различных кадрах отработки перемещений. Кроме того, не учитывается изменение параметров, входящих в устРойство, котоРое вно- 75 сит погрешность в точность отработки перемещений и определяемый путь равноэамедленного движения.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования и качества

30 регулирования.

Эта цель достигается тем, что в устройстве адаптивного управления позиционным электроприводом установлены задатчик ползучей скорости, третий 35 ключ, пороговый элемент, датчик ускорения, модель процесса позиционирования,и вычислительный блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика номинальной скорости, второй - с выходом порогового элемента, 4О третий †. с выходом датчика ускорения, четвертый — с выходом модели процесса позиционирования, пятый - c выходом датчика тока, шестой — с выходом первого блока сравнения, а первый выход 4$ соединен с управляющим входом третьего ключа, второй - со вторым входом второго блока сравнения и с первым входом модели процесса позиционирования, третий — с управляющим входом первого ключа, второй вход модели процесса позиционирования соединен с.выходом блока задания перемещения, третий — с выходом датчика положения, четвертый — с выходом порогового элемента, входы порогового элемента и датчика ускорения соединены с выходом датчика скорости, а выход задатчика ползучей скорости соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с третьим входом регу- 60 лятора скорости. .На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит электродвигатель 1, датчик 2 скорости. датчик 3 4$ тока, усилитель 4 мощности, регулятор 5 тока, регулятор 6 скорости, первый блок 7 сравнения, блок 8 задания перемещения, датчик 9 положения, регулятор 10 положения, второй блок 11 сравнения, ключи первый

12, второй — 13, третий — 14, задатчик 15 номинальной скорости, задатчик 1б полного момента, задатчик 17 ползучей скорости, датчик 18 ускорения, пороговый элемент 19, вычисли1тельный блок 20, модель 21 процесса позиционирования.

Предсказание пути торможения до пол ной остановки электродвигателя 1 при отработке перемещений определяется во время разгона электродвигателя 1 на основании информации, существующей в системе в это время. Причем, путь торможения при отработке перемещений треугольным графиком изменения скорости электродвигателя определяется выражением а при отработке трапецеидальным графиком изменения скорости — выражением

2с .у, т2 Рн М + М > (2) где Н„и И вЂ” соответственно полный и статический момент электродвигателя, д5 — заданное изменение полоЭ жения рабочего органа, S - путь разгона до номинальрн ной скорости электродвигателя;

К„ и I . — уточняющие коэффициенты.

Зависимости (1) и (2) реализуются вычислительным блоком 20, т.е. подачей на его вход сигнала, пропорционального заданию изменения положения рабочего органа с выходом первого блока 7 сравнения, сигнала, пропорционального полному и статическому моментам электродвигателя.1 с выхода датчика 3 тока в различное время процесса, а также сигналов, пропорциональных уточняющим коэффициентам, поступающим с выхода модели процесса позиционирования 21. Кроме того вычислительным блоком 20 определяется значение пути разгона до номинальной скорости электродвигателя 1 согласно выражению 2

И)

Рн 2Я в котором Щ - уставка, . номинальной скорости электродвигателя 1, поступающая с выхода эадатчика 15 номинальной скорости, а сигнал, пропорциональный ускорению разгона р, поступает с выхода датчика 18 ускорения.

Уточнение модели 21 процесса позиционирования выполняется после отработкИ заданного перемещения в процессе самообучения системы на основании предсказанного пути торможения в данном кадре отработки переме 798708 щения, поступающего с выхода вычислительного блока 20, а также сигналов, поступающих с выхода датчика

9 положения и с выхода блока 8 задания перемещения.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала на отработку необходимого перемещения от блока 8 задания перемещения на выходе первого блока 7 сравнения, который t0 может быть дискретно-аналоговым пре1образователем или сельсинной парой с фазочувствительным выпрямителем, возникает сигнал изменения положения рабочего органа, который поступает на входы второго блока 11 сравнения и вычислительного блока 20 (ко орый совместно с моделью 21 процесса позиционирования может быть микропроцессором либо малой управляющей машиной). По уровню этого сиг- 20 нала вычислительный блок 20 определяет принадлежность его к большим или малым заданиям изменения положения рабочего органа. Если вычислительным блоком зафиксировано малое 5 задание изменения положения рабочего органа, то им же устанавливается заведомо большое значение предсказываемого пути торможения, чем достигается выдача нулевого сигнала с З® выхода второго блока 11 сравнения на управляющий вход второго ключа

13, который отключает задатчик 15 номинальной скорости (источник напряжения) от входа регулятора 6 ско.рости. Кроме того, вычислительный блок 20 выдает единичный сигнал иа управляющий вход первого ключа 12, чем выполняется подключение выхода регулятора 10 положения ко входу регулятора б скорости, и нулевой 40 сигнал на управляющий вход третьего ключа 14, чем выполняется отключение задатчика 17 ползучей скорости (источник напряжения) от входа регулятора б скорости. Этими воздействиями вычислительного блока 20 обеспечивается отработка малых заданий изменения положения рабочего органа последовательно соединенными регуляторами 5 тока, скорости 6, положения 10. Если вычислительным блоком

20 зафиксировано большое задание изменения положения рабочего органа, то им организуется пробное движение рабочего органа на ползучей скорости электродвигателя 1, в процессе которого запоминается в вычислительном блоке 20 сигнал, пропорциональный статическому моменту электродвигателя 1, поступающий от датчика 3 тока.

Для органиэации пробного движения ф0 вычислительным блоком 20 устанавливается заведомо большое значение предсказываемого-пути торможения, чем достигается выдача нулевого сигнала с выхода второго блока 11 сравнения на управляющий вход второго ключа 13, который отключает задатчик 15 номинальной скорости от входа регулятора 6 скорости. Кроме того, вычислительный блок 20 подает нулевой сигнал на управляющий.вход первого ключа 12, чем выполняется отключение выхода регулятора.10 положения от входа регулятора б скорости и единичный сигнал на управляющий вход третьего ключа 14, чем выполняется подключение задатчика 17 ползучей скорости ко входу регулятора 6 скорости. После запоминания статического момента электродвигателя 1 вычислительным блоком

20 устанавливается нулевое значение предсказываемого значения пути торможения, чем обеспечивается выдача единичного сигнала с выхода второго блока 11 сравнения на управляющий вход второго ключа 13, подключающего задатчик 15 номинальной скорости ко входу регулятора 6 скорости. Кроме того, вычислительный блок

20 падает нулевой сигнал на управляющий вход третьего ключа 14, отключающий задатчик 17 ползучей скорости от входа регулятора б скорости. На основании сигнала,пропорционального ускорению электродвигателя

1, поступающего от датчика 18 ускорения, и сигнала, пропорционального номинальной скорости электродвигателя 1, поступающего с задатчика 15 номинальной скорости, вычислительным блоком 20 определяется путь разгона до номинальной скорости электродвигателя 1. Вычислительным блоком

20 на основании сигнала, пропорционального полному моменту, поступающего от датчика 3 тока, и данных о статическом моменте и пути разгона до номинальной скорости электродвигателя 1, находящихся в памяти вычислительного блока 20, а также уточ-няющего коэффициента, поступающего с выхода модели 21, им определяется путь торможения электродвигателя

1 от номинальной скорости до полной остановки. После этого вычислительный блок 20 выполняет сложение пути разгона до номинальной скорости электродвигателя 1 и пути торможения электродвигателя 1 от номинальной скорости до полной остановки, а также сравнение .этой сумьи с заданным изменением положения рабочеro органа, поступающего от первого блока 7 сравнения. При этом, если указанная сумма меньше заданного изменения пути, то предсказание пути торможения определяется вычислительным блоком 20 согласно выражению (2), если больше — согласно выражению (1).

После этого значение предсказываемого пути торможения передается на вход второго блока 11 сравнения.

При достижении равенства оставшегося значения отработки пути, посту.

798708 пающего с выхода первого блока 7 сравнения, и предсказанного пути торможения-- с выхода второго блока 11 сравнения, на управляющий вход вто .рого ключа 13 поступает нулевой сигнал, обеспечивающий отключение 5 задатчика 15 номинальной скорости от входа регулятора б скорости, В результате этого электродвигатель

1 переводится в режим равнозамедленного торможения. После остановки электродвигателя 1 арабатывает пороговый элемент 19, по сигналу которого при необходимости, выполняется уточнение модели 21 процесса позиционирования, а также сигналом с вы,хода вычислительного блока 20 выролнястся воздействие на управляющий вход первого ключа 12, в результате чего выход регулятора 10 положения подключается ко входу регулятора б скорости. 20

Предлагаемое устройство улучшает качество регулирования в статике и динамике, т.е. обеспечивает повы- . шение точности установки механизма в заданное положение без перерегули. рования H дотягивания. Кроме того, способность устройства приспосабливаться к изменившимся условиям (дрейф параметров блоков, воздействие помех, изменение показаний датчиков и т.п.) обеспечивает нечувствительность системы к этим изменениям. Все это обеспечивает оптимальную работу механизмов с использованием предлагаемого устройства.

Формула изобретения устройство для адаптивного управления позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединен- 40 ные регулятор скорости, регулятор тока, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, усилитель мощности, выходы которого непосредственно и через датчик тока соединены 4 с входами электродвигателя, вал которого кинематически связан с датчиком скорости и положения, выход датчика скорости соединен с первым входом регулятора скорости, выход датчика ® положения соединен с одним из входов первого блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом блока задания перемещения, а выход — со входом регулятора положения и первым входом второго блока сравнения, выход регулятора положения соединен со входом первого ключа, выход которого соединен со вторым входом регулятора скорости„ выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с задатчиком номинальной скорости, а выход — с третьим входом регулятора скорости, токоограничивающий вход которого соединен с задатчиком полного момента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены задатчик ползучей скорости, третий ключ, пороговый элемент, датчик ускорения, модель процесса позиционирования и вычислительный блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика номинальной скорости, второй — с. выходом порогового элемента, третий — с выходом датчика ускорения, четвертый — с выходом модели процесса позиционирования, пятый с выходом датчика тока, шестой — с выходом первого блока сравнения, а первый выход соединен с управляющим входом третьего ключа, второй — co. вторым входом второго блока сравне-! ния и с первым входом модели процесса позиционирования, третий — с управляющим входом первого ключа, второй вход модели процесса позиционирования соединен с выходом блока задания перемещений, третий — с выходом датчика положения, четвертый - с выходом порогового элемента, входы порогового элемента и датчика:ускорения соединены с выходом датчика скорости, а выход задатчика ползучей скорости соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с третьим входом регулятора скорости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 452803, кл. С 05 В 11/01, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 528542, кл. G 05 B 11/01, 1976 (прототип).

798708

Корректор С.Шекмар

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Лащев

Редактор Н.Кончицкая Техред Т. Маточка

Заказ 10044/60 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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