Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной
Полезная модель направлена на устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной и позволяющее совместно с системой автоматического регулирования перемещения исполнительного органа электропривода достичь высокой точности отработки заданной диаграммы движения.
Технический результат достигается в устройстве для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной тем, что содержит первый задатчик, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого блока определения знака сигнала, выход первого блока определения знака сигнала соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с первым входом первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с первым входом третьего блока произведения, выход третьего блока произведения соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с первым входом четвертого блока произведения, выход четвертого блока произведения соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, выход первого задатчика соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, с первым входом пятого блока алгебраического сумматора, с первым входом шестого блока алгебраического сумматора и с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом второго блока определения знака сигнала, выход второго блока определения знака сигнала соединен с входом второго пропорционального блока, выход пятого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока определения знака сигнала, выход третьего блока определения знака сигнала соединен с входом третьего пропорционального блока, выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока определения знака сигнала, выход четвертого блока определения знака сигнала соединен с входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом девятого блока алгебраического сумматора, с первым входом десятого блока алгебраического сумматора и с первым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом пятого блока определения знака сигнала, выход пятого блока определения знака сигнала соединен с входом пятого пропорционального блока и с первым входом пятого блока произведения, выход восьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока определения знака сигнала, выход шестого блока определения знака сигнала соединен с входом шестого пропорционального блока, выход девятого блока алгебраического сумматора соединен с входом седьмого блока определения знака сигнала, выход седьмого блока определения знака сигнала соединен с входом седьмого пропорционального блока, выход десятого блока алгебраического сумматора соединен с входом восьмого блока определения знака сигнала, выход восьмого блока определения знака сигнала соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход одиннадцатого блока алгебраического сумматора соединен с входом девятого блока определения знака сигнала, выход девятого блока определения знака сигнала соединен с входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора, со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора, со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора и со вторым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом десятого пропорционального блока, с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго пропорционального блока соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, выход третьего пропорционального блока соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с четвертым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого пропорционального блока соединен с пятым входом второго блока алгебраического сумматора, выход шестого пропорционального блока соединен с входом пятого интегрального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с шестым входом второго блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с седьмым входом второго блока алгебраического сумматора и выход девятого пропорционального блока соединен с восьмым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого интегрального блока соединен с входом десятого блока определения знака сигнала, выход десятого блока определения знака сигнала соединен со вторым входом пятого блока произведения, выход пятого блока произведения соединен с входом блока сравнения с нулем, выход блока сравнения с нулем соединен со вторым входом первого блока произведения, со вторым входом второго блока произведения, со вторым входом третьего блока произведения и со вторым входом четвертого блока произведения, выход десятого пропорционального блока соединен с третьим входом восьмого блока алгебраического сумматора, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора и с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора и с третьим входом десятого блока алгебраического сумматора, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом четвертого блока алгебраического сумматора и с третьим входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора.
Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в промышленных установках для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной, состоящей из семи этапов.
Аналогом разрабатываемого устройства является устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для средних перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящей из пяти этапов. /Пат. на полезную модель 
32938, МПК7 H02P 7/80. Устройство для формирования диаграмм перемещения электропривода с ограничениями первой и второй производных скорости / Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, М.В.Мартыненко // от 27.09.2003, бюл. 27/.
Аналог реализует диаграмму, состоящую из пяти этапов, а необходимо устройство, формирующее диаграмму из семи этапов.
Наиболее близким к заявляемому устройству для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной, состоящей из семи этапов, является устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящей из семи этапов. /Пат. на полезную модель 32651, МПК7 H02P 7/80. Устройство для формирования диаграммы перемещения электропривода с ограничениями скорости и ее первой и второй производных / Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, С.В.Нестеров // от 20.09.2003, бюл. 26/, которое принимается за прототип.
Прототип содержит: задатчик, выход которого соединен с первым входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока, со вторым входом третьего пропорционального блока, входом четвертого пропорционального блока и входом пятого пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока, со вторым входом второго пропорционального блока и входом шестого пропорционального блока, выход третьего интегрального блока соединен со вторым входом первого пропорционального блока, выход шестого пропорционального блока соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с третьим входом второго пропорционального блока.
Прототип реализует сигнал, соответствующий оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока. В математической модели электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения учитываются следующие постоянные времени: электромагнитная постоянная времени якорной цепи; электромеханическая постоянная времени привода и механическая постоянная времени равная единице, поэтому электропривод постоянного тока описывается системой дифференциальных уравнений третьего порядка (диаграмма должна состоять минимум из трех этапов). В диаграмму, которую реализует прототип, кроме трех необходимых этапов введены четыре дополнительных этапа, поэтому диаграмма состоит не из трех, а из семи этапов.
Необходимо сформировать сигнал, соответствующий оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной. В математической модели электропривода переменного тока с асинхронным двигателем учитываются следующие постоянные времени: электромагнитная постоянная времени статора; электромагнитная постоянная времени ротора; электромеханическая постоянная времени привода и механическая постоянная времени равная единице, поэтому электропривод переменного тока описывается системой дифференциальных уравнений четвертого порядка (диаграмма должна состоять минимум из четырех этапов). В настоящее время авторы разрабатывают семь устройств, которые формируют сигналы, соответствующие семи оптимальным по быстродействию диаграммам, покрывающим весь диапазон перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока на всем диапазоне допустимых значений третьей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока (ранее диапазон допустимых значений третьей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока был ограничен). В оптимальной по быстродействию диаграмме для малых перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением третьей производной частоты вращения кроме четырех необходимых этапов требуется два дополнительных этапа. Введение двух дополнительных этапов позволило реализовать устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной. Так как в устройстве для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной в одном интервале времени наступает ограничение частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, поэтому необходимо введение еще трех дополнительных этапов. В итоге диаграмма для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной состоит из семи этапов.
Задачей является разработка устройства для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной (состоящей из семи этапов).
Техническим результатом полезной модели является формирование сигнала, соответствующего заданной диаграмме перемещения исполнительного органа электропривода переменного тока.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока разорваны все соединения и дополнительно введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого блока определения знака сигнала, выход первого блока определения знака сигнала соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с первым входом первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с первым входом третьего блока произведения, выход третьего блока произведения соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с первым входом четвертого блока произведения, выход четвертого блока произведения соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, выход первого задатчика соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, с первым входом пятого блока алгебраического сумматора, с первым входом шестого блока алгебраического сумматора и с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом второго блока определения знака сигнала, выход второго блока определения знака сигнала соединен с входом второго пропорционального блока, выход пятого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока определения знака сигнала, выход третьего блока определения знака сигнала соединен с входом третьего пропорционального блока, выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока определения знака сигнала, выход четвертого блока определения знака сигнала соединен с входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом девятого блока алгебраического сумматора, с первым входом десятого блока алгебраического сумматора и с первым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом пятого блока определения знака сигнала, выход пятого блока определения знака сигнала соединен с входом пятого пропорционального блока и с первым входом пятого блока произведения, выход восьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока определения знака сигнала, выход шестого блока определения знака сигнала соединен с входом шестого пропорционального блока, выход девятого блока алгебраического сумматора соединен с входом седьмого блока определения знака сигнала, выход седьмого блока определения знака сигнала соединен с входом седьмого пропорционального блока, выход десятого блока алгебраического сумматора соединен с входом восьмого блока определения знака сигнала, выход восьмого блока определения знака сигнала соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход одиннадцатого блока алгебраического сумматора соединен с входом девятого блока определения знака сигнала, выход девятого блока определения знака сигнала соединен с входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора, со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора, со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора и со вторым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом десятого пропорционального блока, с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго пропорционального блока соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, выход третьего пропорционального блока соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с четвертым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого пропорционального блока соединен с пятым входом второго блока алгебраического сумматора, выход шестого пропорционального блока соединен с входом пятого интегрального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с шестым входом второго блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с седьмым входом второго блока алгебраического сумматора и выход девятого пропорционального блока соединен с восьмым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого интегрального блока соединен с входом десятого блока определения знака сигнала, выход десятого блока определения знака сигнала соединен со вторым входом пятого блока произведения, выход пятого блока произведения соединен с входом блока сравнения с нулем, выход блока сравнения с нулем соединен со вторым входом первого блока произведения, со вторым входом второго блока произведения, со вторым входом третьего блока произведения и со вторым входом четвертого блока произведения, выход десятого пропорционального блока соединен с третьим входом восьмого блока алгебраического сумматора, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора и с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора и с третьим входом десятого блока алгебраического сумматора, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом четвертого блока алгебраического сумматора и с третьим входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора.
Предложено разделить функции устройства на логические и обнуляющие: логические блоки формируют сигнал, соответствующий диаграмме; дополнительно введенная система обнуляющих блоков обеспечивают завершение формирования сигнала. Это позволит реализовать предлагаемому устройству совместно с системой автоматического регулирования перемещения исполнительного органа электропривода высокую точности отработки заданной диаграммы движения.
Оптимальная по быстродействию диаграмма для больших перемещений электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной, сформирована следующим образом. На первом, третьем и шестом этапах третья производная частоты вращения электропривода переменного тока равна максимально допустимому значению 
; на втором, пятом и седьмом этапах третья производная частоты вращения электропривода переменного тока равна максимально допустимому значению со знаком минус 
; на четвертом этапе третья производная частоты вращения электропривода переменного тока равна нулю. Длительность первого, третьего, пятого и седьмого этапов равна t1; длительность второго и шестого этапов равна 2t1; длительность четвертого этапа равна t2. В моменты времени t1 и (7t1+t2) вторая производная частоты вращения электропривода переменного тока достигает максимального значения 
; в моменты времени 3t1 и (5t1+t 2) вторая производная частоты вращения электропривода переменного тока достигает максимального значения со знаком минус 
. В момент времени 2t1 первая производная частоты вращения электропривода переменного тока достигает максимального значения 
; в момент времени (6t1+t2) первая производная частоты вращения электропривода переменного тока достигает максимального значения со знаком минус 
. На четвертом этапе частота вращения электропривода переменного тока равна максимально допустимому значению 
доп. Угол поворота (перемещение) увеличивается от начального значения угла поворота 
нач до конечного значения угла поворота кон.
Для диаграммы справедливы соотношения:
;
;
Т=8t1+t2;
;
.
Оптимальная по быстродействию диаграмма для больших перемещений электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной справедлива при выполнении условия
Если условие (1) не выполняется, то необходимо перейти к оптимальной по быстродействию диаграмме для малых перемещений электропривода переменного тока с ограничением третьей производной частоты вращения.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной.
Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной содержит первый задатчик 1, выход которого соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора 2, выход первого блока алгебраического сумматора 2 соединен с входом первого блока определения знака сигнала 3, выход первого блока определения знака сигнала 3 соединен с входом первого пропорционального блока 4, выход первого пропорционального блока 4 соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход второго блока алгебраического сумматора 5 соединен с первым входом первого блока произведения 6, выход первого блока произведения 6 соединен с входом первого интегрального блока 7, выход первого интегрального блока 7 соединен с первым входом второго блока произведения 11, выход второго блока произведения 11 соединен с входом второго интегрального блока 12, выход второго интегрального блока 12 соединен с первым входом третьего блока произведения 16, выход третьего блока произведения 16 соединен с входом третьего интегрального блока 17, выход третьего интегрального блока 17 соединен с первым входом четвертого блока произведения 21, выход четвертого блока произведения 21 соединен с входом четвертого интегрального блока 22, выход четвертого интегрального блока 22 соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора 23, выход первого задатчика 1 соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора 8, с первым входом пятого блока алгебраического сумматора 13, с первым входом шестого блока алгебраического сумматора 18 и с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора 24, выход четвертого блока алгебраического сумматора 8 соединен с входом второго блока определения знака сигнала 9, выход второго блока определения знака сигнала 9 соединен с входом второго пропорционального блока 10, выход пятого блока алгебраического сумматора 13 соединен с входом третьего блока определения знака сигнала 14, выход третьего блока определения знака сигнала 14 соединен с входом третьего пропорционального блока 15, выход шестого блока алгебраического сумматора 18 соединен с входом четвертого блока определения знака сигнала 19, выход четвертого блока определения знака сигнала 19 соединен с входом четвертого пропорционального блока 20, второй задатчик 44, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора 23, со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора 24, с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора 30, с первым входом девятого блока алгебраического сумматора 36, с первым входом десятого блока алгебраического сумматора 40 и с первым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45, выход седьмого блока алгебраического сумматора 24 соединен с входом пятого блока определения знака сигнала 26, выход пятого блока определения знака сигнала 26 соединен с входом пятого пропорционального блока 27 и с первым входом пятого блока произведения 28, выход восьмого блока алгебраического сумматора 30 соединен с входом шестого блока определения знака сигнала 31, выход шестого блока определения знака сигнала 31 соединен с входом шестого пропорционального блока 32, выход девятого блока алгебраического сумматора 36 соединен с входом седьмого блока определения знака сигнала 37, выход седьмого блока определения знака сигнала 37 соединен с входом седьмого пропорционального блока 38, выход десятого блока алгебраического сумматора 40 соединен с входом восьмого блока определения знака сигнала 41, выход восьмого блока определения знака сигнала 41 соединен с входом восьмого пропорционального блока 42, выход одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45 соединен с входом девятого блока определения знака сигнала 46, выход девятого блока определения знака сигнала 46 соединен с входом девятого пропорционального блока 47, выход третьего блока алгебраического сумматора 23 соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора 2, со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора 8, со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора 13, со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора 18, со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора 30, со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора 36, со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора 40 и со вторым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45, выход седьмого блока алгебраического сумматора 24 соединен с входом десятого пропорционального блока 25, с входом первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго пропорционального блока 10 соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход третьего пропорционального блока 15 соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход четвертого пропорционального блока 20 соединен с четвертым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход пятого пропорционального блока 27 соединен с пятым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход шестого пропорционального блока 32 соединен с входом пятого интегрального блока 33, выход седьмого пропорционального блока 38 соединен с шестым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход восьмого пропорционального блока 42 соединен с седьмым входом второго блока алгебраического сумматора 5 и выход девятого пропорционального блока 47 соединен с восьмым входом второго блока алгебраического сумматора 5, выход пятого интегрального блока 33 соединен с входом десятого блока определения знака сигнала 34, выход десятого блока определения знака сигнала 34 соединен со вторым входом пятого блока произведения 28, выход пятого блока произведения 28 соединен с входом блока сравнения с нулем 29, выход блока сравнения с нулем 29 соединен со вторым входом первого блока произведения 6, со вторым входом второго блока произведения 11, со вторым входом третьего блока произведения 16 и со вторым входом четвертого блока произведения 21, выход десятого пропорционального блока 25 соединен с третьим входом восьмого блока алгебраического сумматора 30, выход третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора 18 и с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора 36, выход второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора 13 и с третьим входом десятого блока алгебраического сумматора 40, выход первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом четвертого блока алгебраического сумматора 8 и с третьим входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45.
Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной работает следующим образом.
Первый задатчик 1 формирует сигнал равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон. Второй задатчик 44 формирует сигнал равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач. На входы седьмого блока алгебраического сумматора 24 поступают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон; со знаком минус со второго задатчика 44, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач. Сумма двух сигналов, поступающих на входы седьмого блока алгебраического сумматора 24 с первого задатчика 1 и со второго задатчика 44, равна (кон-нач). С седьмого блока алгебраического сумматора 24 сигнал, равный (кон-нач), поступает на вход: пятого блока определения знака сигнала 26; десятого пропорционального блока 25; первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала; второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала; третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала. На входы первого блока алгебраического сумматора 2 поступают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон и отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Первый блок определения знака сигнала 3 определяет знак сигнала, поступающего с первого блока алгебраического сумматора 2. Первый пропорциональный блок 4 усиливает сигнал, поступающий с первого блока определения знака сигнала 3, до величины 
. На входы четвертого блока алгебраического сумматора 8 поступают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком минус с первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы четвертого блока алгебраического сумматора 8 с первого задатчика 1 и первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце шестого этапа 
. Второй блок определения знака сигнала 9 определяет знак сигнала, поступающего с четвертого блока алгебраического сумматора 8. Второй пропорциональный блок 10 усиливает сигнал, поступающий со второго блока определения знака сигнала 9, до величины . На входы пятого блока алгебраического сумматора 13 поступают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком минус со второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы пятого блока алгебраического сумматора 13 с первого задатчика 1 и второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце пятого этапа 
. Третий блок определения знака сигнала 14 определяет знак сигнала, поступающего с пятого блока алгебраического сумматора 13. Третий пропорциональный блок 15 усиливает сигнал, поступающий с третьего блока определения знака сигнала 14, до величины . На входы шестого блока алгебраического сумматора 18 поступают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа электропривода кон; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком минус с третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы шестого блока алгебраического сумматора 18 с первого задатчика 1 и с третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце четвертого этапа 
. Четвертый блок определения знака сигнала 19 определяет знак сигнала, поступающего с шестого блока алгебраического сумматора 18. Четвертый пропорциональный блок 20 усиливает сигнал, поступающий с четвертого блока определения знака сигнала 19, до величины 
. На входы восьмого блока алгебраического сумматора 30 поступают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 44, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком плюс с десятого пропорционального блока 25, равный величине 
Сумма двух сигналов, поступающих на входы восьмого блока алгебраического сумматора 30 со второго задатчика 44 и с десятого пропорционального блока 25, равна величине 
Шестой блок определения знака сигнала 31 определяет знак сигнала, поступающего с восьмого блока алгебраического сумматора 30. Шестой пропорциональный блок 32 усиливает сигнал, поступающий с шестого блока определения знака сигнала 31, до величины 
. На входы девятого блока алгебраического сумматора 36 поступают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 44, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком плюс с третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы девятого блока алгебраического сумматора 36 со второго задатчика 44 и с третьего блока 35, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце третьего этапа 
. Седьмой блок определения знака сигнала 37 определяет знак сигнала, поступающего с девятого блока алгебраического сумматора 36. Седьмой пропорциональный блок 38 усиливает сигнал, поступающий с седьмого блока определения знака сигнала 37, до величины . На входы десятого блока алгебраического сумматора 40 поступают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 44, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком плюс со второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы десятого блока алгебраического сумматора 40 со второго задатчика 44 и второго блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце второго этапа 
. Восьмой блок определения знака сигнала 41 определяет знак сигнала, поступающего с десятого блока алгебраического сумматора 40. Восьмой пропорциональный блок 42 усиливает сигнал, поступающий с восьмого блока определения знака сигнала 41, до величины . На входы одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45 поступают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 44, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа электропривода нач; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; со знаком плюс с первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине 
. Сумма двух сигналов, поступающих на входы одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45 со второго задатчика 44 и с первого блока 43, ограничивающего значение своего входного сигнала, равна величине угла поворота исполнительного органа электропривода в конце первого этапа 
. Девятый блок определения знака сигнала 46 определяет знак сигнала, поступающего с одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45. Девятый пропорциональный блок 47 усиливает сигнал, поступающий с девятого блока определения знака сигнала 46, до величины . На входы второго блока алгебраического сумматора 5 поступают сигналы: со знаком минус с первого пропорционального блока 4; со знаком плюс со второго пропорционального блока 10; со знаком минус с третьего пропорционального блока 15; со знаком плюс с четвертого пропорционального блока 20; со знаком плюс с пятого пропорционального блока 27; со знаком плюс с седьмого пропорционального блока 38; со знаком минус с восьмого пропорционального блока 42; со знаком плюс с девятого пропорционального блока 47. Пятый интегральный блок 33 интегрирует сигнал, поступающий с шестого пропорционального блока 32. Десятый блок определения знака сигнала 34 определяет знак сигнала, поступающего с пятого интегрального блока 33. На вход блока сравнения с нулем 29 поступает произведение сигналов: с пятого блока определения знака сигнала 26; с десятого блока определения знака сигнала 34 (произведение реализует пятый блок произведения 28). На выходе второго блока алгебраического сумматора 5 формируется зависимость третьей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (3)(t). На вход первого интегрального блока 7 поступает произведение сигналов: со второго блока алгебраического сумматора 5 и с блока сравнения с нулем 29 (произведение реализует первый блок произведения 6). Первый интегральный блок 7 интегрирует зависимость третьей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (3)(t) и формирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (2)(t). На вход второго интегрального блока 12 поступает произведение сигналов: с первого интегрального блока 7 и с блока сравнения с нулем 29 (произведение реализует второй блок произведения 11). Второй интегральный блок 12 интегрирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (2)(t) и формирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (1)(t). На вход третьего интегрального блока 17 поступает произведение сигналов: со второго интегрального блока 12 и с блока сравнения с нулем 29 (произведение реализует третий блок произведения 16). Третий интегральный блок 17 интегрирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (1)(t) и формирует зависимость частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (t). На вход четвертого интегрального блока 22 поступает произведение сигналов: с третьего интегрального блока 17 и с блока сравнения с нулем 29 (произведение реализует четвертый блок произведения 21). Четвертый интегральный блок 22 интегрирует зависимость частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (t). На входы третьего блока алгебраического сумматора 23 поступают сигналы: со знаком плюс с выхода четвертого интегрального блока 22 и со знаком плюс со второго задатчика 44. На выходе третьего блока алгебраического сумматора 23 формируется зависимость угла поворота исполнительного органа электропривода от времени (t).
При увеличении угла поворота исполнительного органа электропривода выполняется условие кон>нач. При этом в интервале времени 0<t<t 1 угол поворота исполнительного органа электропривода меньше конечного значения угла поворота <кон, поэтому выходной сигнал первого пропорционального блока 4 равен ; угол поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце шестого этапа <6, поэтому выходной сигнал второго пропорционального блока 10 равен ; угoл поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце пятого этапа <5, поэтому выходной сигнал третьего пропорционального блока 15 равен ; угол поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце четвертого этапа <4, поэтому выходной сигнал четвертого пропорционального блока 20 равен 
; угол поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце третьего этапа <з, поэтому выходной сигнал седьмого пропорционального блока 38 равен 
; угол поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце второго этапа <2, поэтому выходной сигнал восьмого пропорционального блока 42 равен , угол поворота исполнительного органа электропривода меньше значения угла поворота в конце первого этапа <1, поэтому выходной сигнал девятого пропорционального блока 47 равен . Выходные сигналы: пятого блока определения знака сигнала 26 равен единице; пятого пропорционального блока 27 равен ; второго блока алгебраического сумматора 5 равен . В момент времени t=t1=1, поэтому сумма входных сигналов одиннадцатого блока алгебраического сумматора 45 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в девятом блоке определения знака сигнала 46. В интервале времени t1<t<3t 1 выходной сигнал девятого пропорционального блока 47 равен 
; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен 
. В момент времени t=3t1=2, поэтому сумма входных сигналов десятого блока алгебраического сумматора 40 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в восьмом блоке определения знака сигнала 41. В интервале времени 3t1<t<4t1 выходной сигнал восьмого пропорционального блока 42 равен ; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен . В момент времени t=4t1=3, поэтому сумма входных сигналов девятого блока алгебраического сумматора 36 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в седьмом блоке определения знака сигнала 37. В интервале времени 4t1<t<(4t1 +t2) выходной сигнал седьмого пропорционального блока 38 равен 
; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен 0. В момент времени t=(4t1+t2) =4, поэтому сумма входных сигналов шестого блока алгебраического сумматора 18 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в четвертом блоке определения знака сигнала 19. В интервале времени (4t1+t2 )<t<(5t1+t2) выходной сигнал четвертого пропорционального блока 20 равен ; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен 
. В момент времени t=(5t1+t2) =5, поэтому сумма входных сигналов пятого блока алгебраического сумматора 13 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в третьем блоке определения знака сигнала 14. В интервале времени (5t1+t2)<t<(7t 1+t2) выходной сигнал третьего пропорционального блока 15 равен ; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен 
. В момент времени t=(7t1+t2) =6, поэтому сумма входных сигналов четвертого блока алгебраического сумматора 8 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение во втором блоке определения знака сигнала 9. В интервале времени (7t1+t2)<t<(8t 1+t2) выходной сигнал второго пропорционального блока 10 равен . В момент времени t=(8t1+t2) =кон, поэтому сумма входных сигналов первого блока алгебраического сумматора 2 равна нулю и происходит переключение в первом блоке определения знака сигнала 3. Выходной сигнал первого пропорционального блока 4 равен нулю; выходной сигнал второго блока алгебраического сумматора 5 равен нулю. Выходной сигнал пятого интегрального блока 33 меняет свой знак с плюса на минус, происходит переключение в десятом блоке определения знака сигнала 34. Входной сигнал пятого блока произведения 28 меняет свой знак с плюса на минус, блок сравнения с нулем 29 меняет свое значение с единицы на нуль. В интервале времени t>(8t1+t 2) выходные сигналы первого блока произведения 6, второго блока произведения 11, третьего блока произведения 16 и четвертого блока произведения 21 равны нулю. Использование системы обнуляющих блоков позволяет устранить накапливаемую ошибку вычислений при многократном интегрировании.
В описании рассмотрен вариант, при котором увеличивается угол поворота исполнительного органа электропривода (кон>нач). Заявляемое устройство обеспечивает формирование сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной и при уменьшении угла поворота исполнительного органа электропривода (кон<нач).
Предлагаемое устройство качественно обеспечивает формирование сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной.
Точность формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной не зависит от задания на перемещение.
Разработано, реализовано и экспериментально исследовано устройство на базе программируемого контроллера, для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной.
Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для больших перемещений исполнительного органа электропривода переменного тока с ограничением частоты вращения и ее третьей производной, содержащее первый задатчик, первый пропорциональный блок, второй пропорциональный блок, третий пропорциональный блок, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, шестой пропорциональный блок, первый интегральный блок, второй интегральный блок, третий интегральный блок, первый блок ограничения, второй блок ограничения, третий блок ограничения, отличающееся тем, что в устройство введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого блока определения знака сигнала, выход первого блока определения знака сигнала соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с первым входом первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с первым входом третьего блока произведения, выход третьего блока произведения соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с первым входом четвертого блока произведения, выход четвертого блока произведения соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, выход первого задатчика соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, с первым входом пятого блока алгебраического сумматора, с первым входом шестого блока алгебраического сумматора и с первым входом седьмого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом второго блока определения знака сигнала, выход второго блока определения знака сигнала соединен с входом второго пропорционального блока, выход пятого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока определения знака сигнала, выход третьего блока определения знака сигнала соединен с входом третьего пропорционального блока, выход шестого блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока определения знака сигнала, выход четвертого блока определения знака сигнала соединен с входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, со вторым входом седьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом восьмого блока алгебраического сумматора, с первым входом девятого блока алгебраического сумматора, с первым входом десятого блока алгебраического сумматора и с первым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом пятого блока определения знака сигнала, выход пятого блока определения знака сигнала соединен с входом пятого пропорционального блока и с первым входом пятого блока произведения, выход восьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока определения знака сигнала, выход шестого блока определения знака сигнала соединен с входом шестого пропорционального блока, выход девятого блока алгебраического сумматора соединен с входом седьмого блока определения знака сигнала, выход седьмого блока определения знака сигнала соединен с входом седьмого пропорционального блока, выход десятого блока алгебраического сумматора соединен с входом восьмого блока определения знака сигнала, выход восьмого блока определения знака сигнала соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход одиннадцатого блока алгебраического сумматора соединен с входом девятого блока определения знака сигнала, выход девятого блока определения знака сигнала соединен с входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, со вторым входом пятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом шестого блока алгебраического сумматора, со вторым входом восьмого блока алгебраического сумматора, со вторым входом девятого блока алгебраического сумматора, со вторым входом десятого блока алгебраического сумматора и со вторым входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора, выход седьмого блока алгебраического сумматора соединен с входом десятого пропорционального блока, с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго пропорционального блока соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, выход третьего пропорционального блока соединен с третьим входом второго блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с четвертым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого пропорционального блока соединен с пятым входом второго блока алгебраического сумматора, выход шестого пропорционального блока соединен с входом пятого интегрального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с шестым входом второго блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с седьмым входом второго блока алгебраического сумматора, и выход девятого пропорционального блока соединен с восьмым входом второго блока алгебраического сумматора, выход пятого интегрального блока соединен с входом десятого блока определения знака сигнала, выход десятого блока определения знака сигнала соединен со вторым входом пятого блока произведения, выход пятого блока произведения соединен с входом блока сравнения с нулем, выход блока сравнения с нулем соединен со вторым входом первого блока произведения, со вторым входом второго блока произведения, со вторым входом третьего блока произведения и со вторым входом четвертого блока произведения, выход десятого пропорционального блока соединен с третьим входом восьмого блока алгебраического сумматора, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом шестого блока алгебраического сумматора и с третьим входом девятого блока алгебраического сумматора, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом пятого блока алгебраического сумматора и с третьим входом десятого блока алгебраического сумматора, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом четвертого блока алгебраического сумматора и с третьим входом одиннадцатого блока алгебраического сумматора.
