Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой, второй, 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, второй, 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 суммирующий блок, пятый блок ограничения, пятый интегральный блок, девятый, десятый, одиннадцатый. двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый пропорциональный блоки. Технический результат: устройство, формирующее рациональную диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, второй, 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. второй третьей и четвертой производных. 2 ил.

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для формирования рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, второй, 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, второй, третьей и четвертой производных является устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой, второй, третьей и четвертой производных (см. Пат. на полезную модель 34297, МПК 7 Н 02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее первой, второй, третьей и четвертой производных / Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, О.П.Соловей, С.В.Нестеров // от 27.11.03, бюл. №33), 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 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 суммирующего блока, выход которого 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 первым входом четвертого суммирующего блока, выход которого соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока, соединен с входом второго интегрального блока и вторым входом четвертого суммирующего блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и вторым входом третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым

входом первого суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока, шестой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, седьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, восьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, девятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, десятый 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, второй, третьей и четвертой производных.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство введены пятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход пятого блока, ограничивающего значение 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 пятого суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом пятого суммирующего блока, тринадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом пятого суммирующего блока, четырнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом пятого суммирующего блока, пятнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен

с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом пятого суммирующего блока.

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

Рациональный закон перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением скорости и ее первой, второй, 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, второй, 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, пятом, девятом, пятнадцатом, семнадцатом, двадцать третьем, двадцать седьмом, двадцать девятом равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению , на этапах втором, четвертом, шестом, восьмом, десятом, двенадцатом, четырнадцатом, шестнадцатом, восемнадцатом, двадцатом, двадцать втором, двадцать четвертом, двадцать шестом, двадцать восьмом, тридцатом равна нулю. Третья и вторая производные скорости исполнительного органа механизма на этапах восьмом, шестнадцатом, двадцать четвертом равны нулю. Первая производная скорости исполнительного органа механизма на восьмом этапе равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению ; на двадцать четвертом этапе равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению . Длительности первого, третьего, пятого, седьмого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого, пятнадцатого, семнадцатого, девятнадцатого, двадцать первого, двадцать третьего, двадцать пятого, двадцать седьмого, двадцать девятого этапов равны . Длительности второго, шестого, десятого, четырнадцатого,

восемнадцатого, двадцать второго, двадцать шестого этапов равны .

Длительность четвертого, двенадцатого, двадцатого, двадцать восьмого этапов равна . Длительность восьмого и двадцать четвертого этапов равна ;. Длительность шестнадцатого 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 этапа 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, второй, 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, второй, третьей и четвертой производных 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 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 суммирующего блока, выход которого 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 первым входом четвертого суммирующего блока, выход которого соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока, соединен с входом второго интегрального блока

и вторым входом четвертого суммирующего блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и вторым входом третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом первого суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока, шестой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, седьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, восьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, девятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока, пятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход пятого блока, ограничивающего значение 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 пятого суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом пятого суммирующего блока, тринадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом пятого суммирующего блока, четырнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом пятого суммирующего блока, пятнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом пятого суммирующего блока.

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

На входы пятого 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 2 подаются сигнал с четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 26, 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 5 подаются сигнал с первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 4, 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 8 подаются сигнал со второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала 7, 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 9 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 на выходе сигнал, пропорциональный перемещению исполнительного органа электропривода. Пропорциональные блоки усиливают поступающие на их входы сигналы.

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

В моменты времени (8t₁+4t ₂+2t₃+t₄+t ₅), (12t₁+6t₂ +3t₃+2t₄+t ₅), (14t₁+7t₂ +4t₃+2t₄+t ₅), (15t₁+8t₂ +4t₃+2t₄+t ₅), (16t₁+8t₂ +4t₃+2t₄+t ₅) напряжение на входе первого блока ограничения равно нулю. В моменты времени (4t₁+2t ₂+t₃+t₄), (6t ₁+3t₂+2t₃+t ₄), (7t₁+8t₂ +2t₃+t₄), (8t ₁+8t₂+2t₃+t ₄) напряжение на входе второго блока ограничения равно нулю. В моменты времени (2t₁+t ₂+t₃), (3t₁ +2t₂,+t₃), (10t ₁+5t₂+3t₃+t ₄+t₅), (11t₁ +6t₂+3t₃+t ₄+t₅), (12t₁ +6t₂+3t₃+t ₄+t₅) напряжение на входе третьего блока ограничения равно нулю. В моменты времени (t ₁+t₂), (2t₁ +t₂), (5t₁+3t ₂+t₃+t₄),(6t₁+3t₂+t ₃+t₄),(9t ₁+5t₂+3t₃+t ₄+t₅),(10t ₁+5t₂+3t₃+t ₄t₅), (13t₁ +7t₂+3t₃+2t ₄+t₅), (14t₁ +7t₂+3t₃+2t ₄+t₅), напряжение на входе четвертого блока ограничения равно нулю. В моменты времени t ₁, (3t₁+t₂+t ₃), (5t₁+2t₂ +t₃+t₄), (7t ₁+3t₂+2t₃+t ₄), (9t₁+4t₂ +2t₃+t₄+t ₅), (11t₁+5t₂ +3t₃+t₄+t ₅), (13t₁+6t₂ +3t₃+2t₄+t ₅), (15t₁+7t₂ +4t₃+2t₄+t ₅) напряжение на входе пятого блока ограничения равно нулю.

При изменении входного напряжения в интервале U _вз.minU_вх<U_вх.max длительность шестнадцатого 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 K₂, коэффициента третьего пропорционального блока K₃, коэффициента четвертого пропорционального блока K₄ и коэффициента девятого пропорционального блока K ₉ повышается точность формирования рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением скорости и ее первой, второй, 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, второй, 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, второй, третьей 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 первым входом третьего суммирующего блока, выход которого 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 первым входом четвертого суммирующего блока, выход которого соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока и вторым входом четвертого суммирующего блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и вторым входом третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и вторым входом второго суммирующего блока, выход четвертого интегрального блока соединен с первым входом первого суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом третьего суммирующего блока, шестой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, седьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, восьмой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом второго суммирующего блока, девятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, десятый 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 пятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом задатчика, а выход которого соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход пятого блока, ограничивающего значение 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 пятого суммирующего блока, двенадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом пятого суммирующего блока, тринадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом пятого суммирующего блока, четырнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом пятого суммирующего блока, пятнадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом пятого суммирующего блока.