Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для формирования рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости, и ее первой и четвертой производных. Сущность полезной модели заключается в том, что в известное устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой и четвертой производных, содержащее задатчик, первый суммирующий блок, первый пропорциональный блок, первый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, второй суммирующий блок, второй пропорциональный блок, второй блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, первый интегральный блок, второй интегральный блок, третий интегральный блок, четвертый интегральный блок, третий пропорциональный блок, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, шестой пропорциональный блок, седьмой пропорциональный блок, введены третий суммирующий блок, восьмой пропорциональный блок, третий блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, пятый интегральный блок, девятый пропорциональный блок, десятый пропорциональный блок, одиннадцатый пропорциональный блок, двенадцатый пропорциональный блок. Технический результат: устройство, формирующее рациональную диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных, позволяющее совместно с системой автоматического регулирования положения электропривода достичь необходимой интенсивности перемещения, и как следствие, увеличение производительности промышленных установок, которым по техническим требованиям необходимо ограничение скорости исполнительного органа механизма и ее первой и четвертой производных. 7 ил.

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для формирования рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных.

Наиболее близким к заявляемому устройству для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных является устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительною органа' механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением се первой и четвертой производных (см. Пат. на полезную модель 34046, МПК 7 Н 02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой и четвертой производных /Ю.П.Добробаба. В.А.Мурлина. Г.А.Кошкин. С.В.Добробаба, О.П.Соловей, О.В.Акулов// от 07.08.03. бюл. №32.). которое принимается за прототип.

Прототип содержит: задатчик, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего блока, выход первого суммирующего блока соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с первым входом второго суммирующего блока, выход которого соединен с входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своею входного сигнала, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с в входом второго интегрального блока. выход которого соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и соединен со вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом первого суммирующего блока, третий пропорциональный блок. вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, четвертый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока. пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, шестой пропорциональный блок. вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, ведьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока.

Существующий прототип не позволяет реализовать диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в формировании рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных, что позволяет совместно с системой автоматического регулирования положения электропривода достичь необходимой интенсивности перемещения, и как следствие, увеличить производительность промышленных установок, которым по техническим требованиям необходимо ограничение скорости исполнительного органа механизма и ее первой и четвертой производных.

Техническим результатом от использования полезной модели является устройство, формирующее рациональную диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство введены третий суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика. а выход которого соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход восьмого пропорционального блока соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока, ограничивающего значения своего входного сигнала соединен с пятым входом первого суммирующего блока, пятый интегральный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом третьего суммирующего блока, девятый пропорциональный блок. вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока, десятый пропорциональный блок. вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а вход которого соединен с четвертым выходом третьего суммирующего блока, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом третьего суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом третьего суммирующего блока.

Перемещение электропривода осуществляют с рациональным законом при ограничениях скорости и ее первой и четвертой производных, обусловленных технологическими требованиями промышленных установок.

Рациональный закон перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных состоит из пятнадцати этапов.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных.

Диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных представлена на фиг.2.1-2.6. где соответственно приведены: зависимость угла поворота электропривода от времени (t), зависимость скорости электропривода от времени (t), зависимость первой производной скорости электропривода

от времени ⁽¹⁾(t), зависимость второй производной скорости электропривода от времени ⁽²⁾(t), зависимость третьей производной скорости исполнительного органа механизма от времени ⁽³⁾(t), зависимость четвертой производной скорости исполнительного органа механизма от времени к ⁽⁴⁾(t). При движении вперед (назад) четвертая производная скорости исполнительного органа механизма на этапах первом, третьем, шестом, десятом, тринадцатом и пятнадцатом этапах равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению ; на этапах втором, пятом, седьмом, девятом, одиннадцатом и четырнадцатом равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению , на этапах четвертом, восьмом, двенадцатом равна нулю. Третья и вторая производные скорости исполнительного органа механизма на этапах четвертом, восьмом и двенадцатом равны нулю. Первая производная скорости исполнительного органа механизма на четвертом этапе равна положительном) (отрицательному) максимально допустимому значению ; на восьмом этапе равна нулю; на двенадцатом этапе равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению . Скорость исполнительного органа механизма на восьмом этапе равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению _доп. При этом третья и вторая производные скорости исполнительного органа механизма не достигают своих максимально допустимых значений. Длительности первого, третьего, пятого, седьмого, девятого, однннадцатого. тринадцатого и пятнадцатого этапов равны . Длительности четвертого и двенадцатого этапов равны . Длительность восьмого этапа равна . где _зад - заданное значение угла поворота электропривода. Длительности второго, шестого, десятого и четырнадцатого этапов равны 2t_1max. При заданной интенсивности перемещения, величина которой зависит от _доп, ⁽¹⁾_доп, ⁽⁴⁾_доп для получения заданного перемещения _зад необходимо изменять длительность восьмого этапа t₅. Заданное значение перемещения исполнительного органа механизма _зад, может принимать значения от минимального _зад.min до максимального _зад.max, при этом длительность восьмого этапа t₅, принимает значения от нуля до максимального значения t₅.

Таким образом, заявляемое устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных обеспечивает необходимую интенсивность перемещения исполнительного органа механизма. что позволяет достичь максимальной производительности промышленных установок.

Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных содержит: задатчик 1, выход которого соединен с первым входом третьего суммирующего блока 2, выход третьего суммирующего

блока 2 соединен с входом восьмого пропорционального блока 3. выход восьмого пропорционального блока 3 соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 4, выход третьего блока, ограничивающего значения своего входного сигнала 4 соединен с пятым входом первого суммирующего блока 5, выход которого соединен с входом первого пропорционального блока 6, выход первого пропорционального блока 6 соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 7. выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 7. соединен с первым входом второго суммирующего блока 8, выход которого соединен с входом второго пропорционального блока 9, выход второго пропорциональною блока 9 соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 10, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 10 соединен с входом первого интегрального блока 11, выход первого интегрального блока соединен с в входом второго интегрального блока 12. выход которого соединен с входом третьего интегрального блока 13, выход третьего интегрального блока 13 соединен с входом четвертого интегрального блока 14 и соединен со вторым входом второго суммирующего блока 8, выход четвертого интегрального блока 14 соединен с первым входом первого суммирующего блока 5 и с входом пятого интегрального блока 15, выход которого соединен со вторым входом третьего суммирующего блока 2, третий пропорциональный блок 16. вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 11. а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока 8, четвертый пропорциональный блок 17, вход которого соединен с выходом первого интегральною блока 11, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока 5, пятый пропорциональный блок 18, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 12, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока 8, шестой пропорциональный блок 19, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 12, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока 5, седьмой пропорциональный блок 20. вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока 13. а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока 5. девятый пропорциональный блок 21, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 11, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока 2. десятый пропорциональный блок 22, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 12, а вход которого соединен с четвертым выходом третьего суммирующего блока 2, одиннадцатый пропорциональный блок 23. вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока 13. а выход которого соединен с пятым входом третьего суммирующего блока 2, двенадцатый пропорциональный блок 24, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока 14, а выход которого соединен с шестым входом третьего суммирующего блока 2.

Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных работает следующим образом.

На входы третьего суммирующего блока 2 подаются сигнал с задатчика 1, пропорциональный величине заданного перемещения электропривода, и сигналы обратных отрицательных связей: по напряжению, пропорциональному углу поворота электропривода; по напряжению, пропорциональному скорости электропривода;

по напряжению пропорциональному первой производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному второй производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному третьей производной скорости электропривода. Восьмой пропорциональный блок 3 усиливает сигнал, поступающий с выхода третьего суммирующего блока 2. Третий блок, ограничивающий значение своего входного сигнала 4, ограничивает сигнал, поступающий с восьмого пропорционального блока 3. На входы первого суммирующего блока 5 подаются сигнал с третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 4, и сигналы обратных отрицательных связей: по напряжению, пропорциональному скорости электропривода: по напряжению пропорциональному первой производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному второй производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному третьей производной скорости электропривода. Выходной сигнал первого суммирующего блока 2 усиливается первым пропорциональным блоком 6. Первый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала 7, ограничивает сигнал поступающий с первого пропорционального блока 6. На входы второго суммирующего блока 8 подаются сигнал с первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 7, и сигналы обратных отрицательных связей: по напряжению пропорциональному первой производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному второй производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному третьей производной скорости электропривода. Выходной сигнал второго суммирующего блока 8 усиливается вторым пропорциональным блоком 9. Второй блок, ограничивающий значение своего входного сигнала 10, ограничивает сигнал поступающий со второго пропорционального блока 9. Выходной сигнал второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 10, интегрируется первым интегральным блоком 11. Сигнал с первого интегрального блока 11 интегрируется вторым интегральным блоком 12. Сигнал со второго интегрального блока 9 интегрируется третьим интегральным блоком 13. Сигнал с третьего интегрального блока 13 интегрируется четвертым интегральным блоком 14. Сигнал с четвертого интегрального блока 14 интегрируется пятым интегральным блоком 15. На вход третьего пропорционального блока 16 поступает и усиливается сигнал с выхода первого интегрального блока 11. На вход четвертого пропорционального блок 17 поступает и усиливается сигнал с выхода первого интегрального блока 11. На вход пятого пропорционального блока 14 поступает и усиливается сигнал с выхода второго интегрального блока 12. На вход шестого пропорционального блока 19 поступает и усиливается сигнал с выхода второго интегрального блока 12. На вход седьмого пропорционального блока 20 поступает и усиливается сигнал с выхода третьего интегрального блока 13. На вход девятого пропорционального блока 21 поступает и усиливается сигнал с выхода первого интегрального блока 11. На. вход десятого пропорционального блока 22 поступает и усиливается сигнал с выхода второго интегрального блока 12. На вход одиннадцатого пропорционального блока 23 поступает и усиливается сигнал с выхода третьего интегрального блока 13. На вход двенадцатого пропорционального блока 24 поступает и усиливается сигнал с выхода четвертого интегрального блока 14.

Знаки сигналов на выходах первого, второго и третьего суммирующих блоков, при подаче положительного сигнала с задатчика на первый вход третьего суммирующего блока, на каждом из этапах движения представлены в таблице 1.

В моменты времени t ₁, 3t₁, 4t₁ , (9t₁+t₄+t ₅), (11t₁+t₄ +t₅), (12t₁+t ₄+t₅) сигнал на выходе второго суммирующего блока равен 0. В моменты времени (4t₁+t ₄), (5t₁+t₄ ), (7t₁+t₄), (8t ₁+t₄) сигнал на выходе первого суммирующего блока равен 0. В моменты времени (8t₁+t ₄+t₅), (12t₁ +2t₄+t₅), (13t ₁+2t₄+t₅), (15t₁+2t₄+t ₅), (16t₁+2t₄ +t₅) сигнал на выходе третьего суммирующего блока равен 0. При изменении входного напряжения в интервале U_вх.minU_вхU_вх.max длительность восьмого этапа изменяется соответственно 0t₅<t_5mах .

Минимальное и максимальное значения входного напряжения определяются соответственно по формулам:

В зависимости от величины максимальных напряжений на выходе интегральных блоков, ограничивающего напряжения на выходе второго блока ограничения и от максимальных длительностей этапов технологического процесса определяются соответственно постоянные времени:

где U_огр.2 - ограничивающее значение напряжения на выходе второго блока ограничения;

U_1max - максимальное значение напряжения на выходе первого интегрального блока;

U _2max - максимальное значение напряжения на выходе второго интегрального блока;

U_3mаx - максимальное значение напряжения на выходе третьего интегрального блока;

U_4max - максимальное значение напряжения на выходе четвертого интегрального блока;

U _5max - максимальное значение напряжения на выходе пятого интегрального блока.

Ограничивающее значение напряжений на выходе первого и третьего блоков ограничения определяется соответственно по формулам:

С увеличением коэффициента первого пропорционального блока К₁, коэффициента второго пропорционального блока К₂ и коэффициента восьмого пропорционального блока К₈ повышается точность формирования рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных.

Коэффициенты остальных пропорциональных блоков определяются соответственно по формулам:

Таким образом, точность формируемой диаграммы перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных определяется настройкой линейных блоков: пропорциональных и интегральных; а так же нелинейных блоков. ограничивающих значения своих входных сигналов.

Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой и четвертой производных, содержащие задатчик, первый суммирующий блок, выход которого соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом второго суммирующего блока, выход которого соединен с 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 входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока, выход которого соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и соединен со вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом первого суммирующего блока, третий пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, четвертый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, шестой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, седьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока, отличающееся тем, что в устройство введены третий суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход восьмого пропорционального блока соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока, ограничивающего значения своего входного сигнала соединен с пятым входом первого суммирующего блока, пятый интегральный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом третьего суммирующего блока, девятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а вход которого соединен с четвертым выходом третьего суммирующего блока, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом третьего суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом третьего суммирующего блока.