Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой, третьей 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, третьей 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, третьей и четвертой производных, содержащее задатчик, первый, второй, третий суммирующие блоки, первый, второй, третий блоки ограничения, первый, второй. третий, четвертый интегральные блоки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой пропорциональные блоки, введены четвертый суммирующий блок, четвертый блок ограничения, пятый интегральный блок, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый пропорциональный блоки.

Технический результат: устройство, формирующее рациональную диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, третьей 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, третьей и четвертой производных.

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для формирования рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, третьей 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 исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой, третьей и четвертой производных (см. Пат. на полезную модель 34047, МПК 7 Н 02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой, третьей и четвертой производных / Ю.П.Добробаба, В.Л.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, О.П.Соловей, А.В.Мартыненко // от 20.11.03, бюл. №32.), которое принимается за прототип.

Прототип содержит: 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 торою пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен входом третьего суммирующего блока, выход третьего суммирующего блока соединен с 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 первою интегрального блока, выход червою интегрального блока соединен с в входом второго интегрального блока, выход которого соединен с входом третьего интегральною блока и со вторым входом третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и соединен со вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен со вторым входом первого суммирующего блока, четвертый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которою соединен с третьим входом второго суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого 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 второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, восьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока.

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

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в формировании рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, третьей 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, третьей 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, третьей и четвертой производных.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство введены четвертый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом девятого пропорционального блока, выход девятого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого 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 четвертого суммирующего блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которою соединен с третьим входом первого суммирующего блока, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом четвертого суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а вход которого соединен с пятым выходом четвертого суммирующего блока, тринадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом четвертого суммирующею блока.

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

Рациональный закон перемещения электропривода с упругим валопроводом е ограничением скорости и ее первой, третьей и четвертой производных состоит из двадцати трех 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, третьей и четвертой производных.

Диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой, третьей и четвертой производных представлена на фиг.2, 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 ⁽⁴⁾(t). При движении вперед (назад) четвертая производная скорости исполнительного органа механизма на этапах первом, пятом, девятом, пятнадцатом, девятнадцатом, двадцать третьем этапах равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению : на этапах третьем, седьмом, одиннадцатом, тринадцатом, семнадцатом, двадцать первом равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению , на этапах шестом, двенадцатом, восемнадцатом равна нулю. Третья и вторая производные скорости исполнительного органа механизма на этапах шестом, двенадцатом, восемнадцатом равны нулю. Первая производная скорости исполнительного органа механизма на шестом этапе равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению ; на восемнадцатом этапе равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению . При этом вторая производная скорости исполнительного органа механизма не достигает своего максимально допустимого значения. Длительности первого, пятого, седьмого, одиннадцатого, тринадцатого, семнадцатого, девятнадцатого, двадцать третьего этапов равны . Длительности третьего, девятого, пятнадцати -о и двадцать первого этапов равны 2t_1max. Длительность второго, четвертого, восьмого, десятого, четырнадцатого, шестнадцатого, двадцатого и двадцать второго этапов равна . Длительность шестого и восемнадцатого этапов равна . Длительность двенадцатого этапа равна , где _зад - заданное значение угла поворота электропривода. При заданной интенсивности перемещения, величина которой зависит от _доп, , , для получения заданного перемещения _зад необходимо изменять длительности двенадцатого этана t₅. Заданное значение перемещения исполнительного органа механизма _зад может принимать -значения от минимального _зад.min до максимального _зад.max при этом длительность двенадцатого этапа t₅, принимает значения от нуля до максимального значения t_5max.

Таким образом, заявляемое устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с

электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой, третьей 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, третьей и четвертой производных содержит: задатчик 1, выход которого соединен с первым входом четвертого суммирующего блока 2, выход четвертого суммирующего блока 2 соединен с входом девятого пропорционального блока 3, выход девятого пропорционального блока 3 соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 4, выход четвертого 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 пропорционального 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 третьего суммирующего блока 11, выход которого соединен с входом третьего пропорционального блока 12, выход которого соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 13, выход которого соединен с входом первого интегрального блока 14, выход которого соединен с входом второго интегрального блока 15, выход второго интегрального блока 15 соединен с входом третьего интегрального блока 16, выход третьего интегрального блока 16 соединен с входом четвертого интегрального блока 17, выход которого соединен с входом пятого интегрального блока 18, четвертый пропорциональный блок 19, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 14, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока 8, пятый пропорциональный блок 20, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 14, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока 8, шестой пропорциональный блок 22, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 14, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока 8, седьмой пропорциональный блок 23, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 15, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока 5, восьмой пропорциональный блок 25, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока 16, а выход которого соединен с пятым входом первого суммирующего блока 5, десятый пропорциональный блок 21, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 14, а выход которого соединен с четвертым входом четвертого суммирующего блока 2, одиннадцатый пропорциональный блок 24, вход которою соединен с выходом второго интегрального блока 15, а выход которого соединен с четвертым входом четвертого суммирующего блока 2, двенадцатый пропорциональный блок 26, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока 15, а выход которого соединен с пятым выходом четвертого суммирующего блока 2, тринадцатый пропорциональный блок 27, вход

которого соединен с выходом четвертого интегрального блока 17, а выход которого соединен с шестом входом четвертого суммирующего блока 2.

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

На входы четвертого 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. На входы первого суммирующего блока 5 подаются сигнал с четвертого 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. 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. На входы третьего суммирующего блока 11 подаются сигнал со второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 10, и сигналы обратных отрицательных связей: по напряжению пропорциональному первой производной скорости электропривода: по напряжению пропорциональному скорости электропривода. Первый, второй, третий, четвертый блоки ограничения ограничивают поступающий на их вход сигнал. Выходной сигнал третьего блока ограничения 13 пропорционален четвертой производной скорости электропривода. Первый, второй, третий, четвертый интегральные блоки интегрируют поступающие на их входы сигналы, и формируют соответственно на выходе сигналы пропорциональные третьей, второй, первой производных скорости и скорости электропривода. Пятый интегральный блок интегрирует поступающий на его вход сигнал, и формирует па выходе сигнал, пропорциональный перемещению исполнительного органа электропривода. Пропорциональные блоки усиливают поступающие на их входы сигналы.

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

В моменты времени (8t₁+4t ₂+t₄+t₅), (12t ₁+6t₂+t₄+t ₅), (13t₁+7t₂ +t₄+t₅), (15t ₁+8t₂+t₄+t ₅), (16t₁+8t₂ +t₄+t₅) напряжение на входе первого блока ограничения равно нулю. В моменты времени (4t₁+2t₂+t ₄), (5t₁+3t₂ +t₄), (7t₁+4t ₂+t₄), (8t₁ +4t₂+t₄) напряжение на входе второго блока ограничения равно нулю. В моменты времени (t₁+t₂), (3t ₁+2t₂), (4t₁ +2t₂), (9t₁+5t ₂+t₄+t₅), (11t ₁+6t₂+t₄+t ₅), (12t₁+6t₂ -t₄+t₅) напряжение на входе третьего блока ограничения равно нулю. В моменты времени t₁, (3t₁+t ₂), (5t₁+2t₂ +t₄), (7t₁+3t ₂+t₄), (9t₁ +4t₂+t₄+t ₅), (11t₁+5t₂ +t₄+t₅), (13t ₁+6t₂+t₄+t ₅), (15t₁+7t₂ +t₄+t₅) напряжение на входе четвертого блока ограничения равно нулю.

При изменении входного напряжения в интервале U_вх.minU_вхU_вх.max длительность шестою этапа изменяется соответственно 0t₅t_5max.

Минимальное и максимальное значения входного напряжения определяются соответственно по формулам:

U_вх.max=U_5max .

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_1max - максимальное значение напряжения на выходе первого интегрального блока;

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

U_3max - максимальное значение напряжения на выходе третьего интегрального блока;

U_4max - максимальное значение напряжения на выходе четвертого блока ограничения;

U_max - максимальное значение напряжения на выходе четвертого интегрального блока;

U_max максимальное значение напряжения на выходе пятого интегрального блока.

С увеличением коэффициента первого пропорционального блока K₁, коэффициента второго пропорционального блока К₂, коэффициента третьего пропорционального блока К₃, и коэффициента девятого пропорционального блока К ₉ повышается точность формирования рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и се первой, третьей 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, третьей 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, третьей и четвертой производных, содержащее 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 третьего суммирующего блока, выход третьего суммирующего блока соединен с 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, выход которого соединен с входом третьего интегрального блока и со вторым входом третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и соединен со вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен со вторым входом первого суммирующего блока, четвертый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого 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 второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, восьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, отличающееся тем, что в устройство введены четвертый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом девятого пропорционального блока, выход девятого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого 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 четвертого суммирующего блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом четвертого суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а вход которого соединен с пятым выходом четвертого суммирующего блока, тринадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом четвертого суммирующего блока.