Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока

Полезная модель направлена на устройство с улучшенными динамическими характеристиками, формирующее оптимальную по быстродействию диаграмму для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока и позволяющее совместно с системой автоматического регулирования частоты вращения электропривода достичь высокой точности отработки заданной диаграммы движения.

Технический результат достигается в устройстве с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока тем, что содержит первый задатчик, выход которого соединен с первым 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 первого блока алгебраического сумматора, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока и с входом пятого пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и с входом шестого пропорционального блока, выход третьего интегрального блока соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора 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 первого задатчика соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом второго пропорционального блока, с первым входом третьего пропорционального блока и с первым входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока, с первым входом восьмого пропорционального блока и с первым входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом девятого пропорционального блока, выход пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом четвертого пропорционального блока и со вторым входом седьмого 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 со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, выход третьего пропорционального блока соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с входом девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом первого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен с входом десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом первого блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом третьего пропорционального блока, с третьим входом четвертого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока, с третьим входом восьмого пропорционального блока и с третьим входом девятого пропорционального блока.

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в промышленных установках для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из семи этапов.

Аналогом разрабатываемого устройства является устройство для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящей из пяти этапов. /Пат. на полезную модель 32938, МПК 7 Н02Р 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 близкий к заявляемому устройству с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из семи этапов, является устройство для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящей из семи этапов. /Пат. на полезную модель 32651, МПК 7 Н02Р 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, 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 оптимальную по быстродействию диаграмму для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящую из семи этапов, которую можно применить для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из семи этапов. Недостаток прототипа - в нем имеются три контура: внутренний с передаточной функцией по каналу управления первого порядка, имеющий один варьируемый параметр (требуется один варьируемый параметр); средний с передаточной функцией по каналу управления второго порядка, имеющий один варьируемый параметр (требуется два варьируемых параметра); внешний с передаточной функцией по каналу управления третьего порядка, имеющий один варьируемый параметр (требуется три варьируемых параметра). Отсутствие требуемого количества варьируемый параметров в среднем и внешнем контурах не позволяет получить при их настройке хорошие динамические характеристики устройства, а в некоторых случаях, достичь его устойчивости.

Задачей является улучшение динамических характеристик устройства, формирующего оптимальную по быстродействию диаграмму для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока (состоящую из семи этапов).

Техническим результатом полезной модели является повышение точности формирования сигнала, соответствующего заданной диаграмме изменения частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Технический результат достигается тем, что из устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока выведены соединение между выходом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и первым входом второго пропорционального блока, соединение между выходом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и первым входом третьего пропорционального блока, соединение между выходом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и входом первого интегрального блока, соединение между выходом первого интегрального блока и вторым входом третьего пропорционального блока, соединение между выходом первого интегрального блока и входом четвертого пропорционального блока, соединение между выходом второго интегрального блока и вторым входом второго пропорционального блока, соединение между выходом четвертого пропорционального блока и третьим входом второго пропорционального блока; и дополнительно введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, второй блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, выход второго блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого пропорционального блока, выход первого задатчика соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом второго пропорционального блока, с первым входом третьего пропорционального блока и с первым входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока, с первым входом восьмого пропорционального блока и с первым входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом девятого пропорционального блока, выход пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом четвертого пропорционального блока и со вторым входом седьмого пропорционального блока, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с входом девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом первого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен с входом десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом первого блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом третьего пропорционального блока, с третьим входом четвертого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока, с третьим входом восьмого пропорционального блока и с третьим входом девятого пропорционального блока.

Предложено разделить функции устройства на логические и демпфирующие: логические блоки формируют диаграмму; дополнительно введенные блоки обеспечивают высокое качество переходных процессов в устройстве. Это позволит реализовать предлагаемому устройству совместно с системой автоматического регулирования частоты вращения исполнительного органа электропривода высокую точности отработки заданной диаграммы движения.

Точность формирования сигнала, соответствующего заданной диаграмме изменения частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока достигается за счет выполнения устройства одноконтурным и дополнительного введения двух варьируемых параметров: постоянной времени отрицательной обратной связи по первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода; квадрата постоянной времени отрицательной обратной связи по второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода.

Оптимальная по быстродействию диаграмма для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, сформирована следующим образом, /Добробаба Ю.П., Шаповало А.А. Разработка оптимальных по быстродействию диаграмм изменения скорости электроприводов переменного тока // Изв. вузов. Пищевая технология, 2009, 4, с.91-93/. На первом и седьмом этапах третья производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимальному значению ; на третьем и пятом этапах третья производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимальному значению со знаком минус ; на втором, четвертом и шестом этапах третья производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна нулю. Длительность первого, третьего, пятого и седьмого этапов равна t₁; длительность второго и шестого этапов равна t₂; длительность четвертого этапа равна t₃ . На втором этапе вторая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению ; на шестом этапе вторая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению со знаком минус ; на четвертом этапе вторая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна нулю. На четвертом этапе первая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению .

Для данной диаграммы справедливы соотношения:

;

;

;

,

где _нач - начальное значение частоты вращения исполнительного органа электропривода;

_кон - конечное значение частоты вращения исполнительного органа электропривода;

Т - длительность цикла.

Оптимальная по быстродействию диаграмма для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящая из семи этапов, справедлива при выполнении условия

.

Если условие не выполняется, то необходимо перейти к оптимальной по быстродействию диаграмме для средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из пяти этапов.

Передаточная функция внутреннего контура прототипа имеет вид

,

где ₃ - коэффициент усиления третьего пропорционального блока;

⁽¹⁾ - первая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода;

- заданное значение первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода.

Передаточная функция внутреннего контура прототипа является передаточной функцией первого порядка (для настройки контура необходим один варьируемый параметр). Таким параметром является коэффициент усиления третьего пропорционального блока ₃.

Передаточная функция среднего контура прототипа имеет вид

,

где ₂ - коэффициент усиления второго пропорционального блока;

- частота вращения исполнительного органа электропривода;

_зад - заданное значение частоты вращения исполнительного органа электропривода.

Передаточная функция среднего контура прототипа является передаточной функцией второго порядка (для настройки контура необходимы два варьируемых параметра). Так как имеется один варьируемый параметр - коэффициент усиления второго пропорционального блока _2, то настроить контур на эталонную передаточную функцию второго порядка нет возможности.

Передаточная функция внешнего контура прототипа имеет вид

,

где ;

;

;

₁ - коэффициент усиления первого пропорционального блока;

- угол поворота исполнительного органа электропривода;

_кон - конечное значение угла поворота исполнительного органа электропривода.

Передаточная функция внешнего контура прототипа является передаточной функцией третьего порядка (для настройки контура необходимы три варьируемых параметра). Так как имеется один варьируемый параметр - коэффициент усиления первого пропорционального блока ₁, то настроить контур на эталонную передаточную функцию третьего порядка нет возможности.

Таким образом, отсутствие необходимого для настройки на эталонную передаточную функцию количества варьируемых параметров в среднем и внешнем контурах не позволяет получить хорошие динамические характеристики устройства, а в некоторых случаях достичь его устойчивости.

Передаточная функция по каналу управления заявляемого устройства имеет вид

;

где ,

Передаточная функция заявляемого устройства по каналу управления является эталонной, т.е. по каналу управления система имеет наилучшие динамические характеристики.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока содержит первый задатчик 1, выход которого соединен с первым входом первого пропорционального блока 2, выход первого пропорционального блока 2 соединен с входом первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход первого блока алгебраического сумматора 4 соединен с входом первого интегрального блока 5, выход первого интегрального блока 5 соединен с входом второго интегрального блока 6 и с входом пятого пропорционального блока 9, выход второго интегрального блока 6 соединен с входом третьего интегрального блока 7 и с входом шестого пропорционального блока 10, выход третьего интегрального блока 7 соединен с первым входом второго блока алгебраического сумматора 8, выход второго блока алгебраического сумматора 8 соединен со вторым входом первого пропорционального блока 2, выход шестого пропорционального блока 10 соединен с третьим входом первого пропорционального блока 2, выход пятого пропорционального блока 9 соединен с четвертым входом первого пропорционального блока 2, выход первого задатчика 1 соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора 17, с первым входом второго пропорционального блока 12, с первым входом третьего пропорционального блока 15 и с первым входом четвертого пропорционального блока 19, второй задатчик 25, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора 8, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора 17, с первым входом седьмого пропорционального блока 21, с первым входом восьмого пропорционального блока 23 и с первым входом девятого пропорционального блока 26, выход третьего блока алгебраического сумматора 17 соединен с входом четвертого блока 11, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом пятого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом шестого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока 11, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока 12 и со вторым входом девятого пропорционального блока 26, выход пятого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего пропорционального блока 15 и со вторым входом восьмого пропорционального блока 23, выход шестого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом четвертого пропорционального блока 19 и со вторым входом седьмого пропорционального блока 21, выход второго пропорционального блока 12 соединен с входом второго блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход третьего пропорционального блока 15 соединен с входом третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход четвертого пропорционального блока 19 соединен с входом седьмого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход седьмого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход седьмого пропорционального блока 21 соединен с входом восьмого блока 22, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход восьмого блока 22, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход восьмого пропорционального блока 23 соединен с входом девятого блока 24, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход девятого блока 24, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход девятого пропорционального блока 26 соединен с входом десятого блока 27, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход десятого блока 27, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход второго блока алгебраического сумматора 8 соединен с третьим входом второго пропорционального блока 12, с третьим входом третьего пропорционального блока 15, с третьим входом четвертого пропорционального блока 19, с третьим входом седьмого пропорционального блока 21, с третьим входом восьмого пропорционального блока 23 и с третьим входом девятого пропорционального блока 26.

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока работает следующим образом. Первый задатчик 1 формирует сигнал, равный конечному значению частоты вращения исполнительного органа электропривода _кон. Второй задатчик 25 формирует сигнал, равный начальному значению частоты вращения исполнительного органа электропривода _нач. На входы первого пропорционального блока 2 подают сигнал с первого задатчика 1, равный конечному значению частоты вращения исполнительного органа электропривода _кон, и сигналы отрицательных обратных связей: по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице; по первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода с постоянной времени равной 2 (реализует шестой пропорциональный блок 10); по второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода с квадратом постоянной времени равным 2² (реализует пятый пропорциональный блок 9). Первый пропорциональный блок 2 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Первый блок 3, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с первого пропорционального блока 2, до величины . На входы третьего блока алгебраического сумматора 17 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус со второго задатчика 25, равный величине _нач. Четвертый блок 11, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего блока алгебраического сумматора 17, до величины . На входы второго пропорционального блока 12 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус с четвертого блока 11, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Второй пропорциональный блок 12 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Второй блок 13, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий со второго пропорционального блока 12, до величины . Пятый блок 14, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего блока алгебраического сумматора 17, до величины . На входы третьего пропорционального блока 15 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус с пятого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Третий пропорциональный блок 15 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Третий блок 16, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего пропорционального блока 15, до величины . Шестой блок 18, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего блока алгебраического сумматора 17, до величины . На входы четвертого пропорционального блока 19 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус с шестого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Четвертый пропорциональный блок 19 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Седьмой блок 20, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с четвертого пропорционального блока 19, до величины . На входы седьмого пропорционального блока 21 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 25, равный величине _нач; со знаком плюс с шестого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Седьмой пропорциональный блок 21 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Восьмой блок 22, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с седьмого пропорционального блока 21, до величины . На входы восьмого пропорционального блока 23 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 25, равный величине _нач; со знаком плюс с пятого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Восьмой пропорциональный блок 23 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Девятый блок 24, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с восьмого пропорционального блока 23, до величины . На входы девятого пропорционального блока 26 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 25, равный величине _нач; со знаком плюс с четвертого блока 11, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Девятый пропорциональный блок 26 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Десятый блок 27, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с девятого пропорционального блока 26, до величины . На входы первого блока алгебраического сумматора 4 подают сигналы: со знаком плюс с первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус со второго блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с седьмого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с восьмого блока 22, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с девятого блока 24, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с десятого блока 27, ограничивающего значение своего входного сигнала. На выходе первого блока алгебраического сумматора 4 формируется зависимость третей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени ⁽³⁾(t). Первый интегральный блок 5 интегрирует зависимость третьей производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени и формирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени ⁽²⁾(t). Второй интегральный блок 6 интегрирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени и формирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени ⁽¹⁾(t). Третий интегральный блок 7 интегрирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени. На входы второго блока алгебраического сумматора 8 подают сигналы: со знаком плюс с выхода третьего интегрального блока 7 и со знаком плюс со второго задатчика 25. На выходе второго блока алгебраического сумматора 8 формируется зависимость частоты вращения исполнительного органа электропривода от времени (t).

При увеличении частоты вращения исполнительного органа электропривода выполняется условие _кон>_нач. При этом в интервале времени 0<t<t ₁ частота вращения исполнительного органа электропривода меньше конечного значения частоты вращения <_кон, поэтому выходной сигнал первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце шестого этапа <₆=(_кон-₁), поэтому выходной сигнал второго блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце пятого этапа <₅=(_кон-₂), поэтому выходной сигнал третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце четвертого этапа <₄=(_кон-₃), поэтому выходной сигнал седьмого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце третьего этапа <₃=(_нач+₃), поэтому выходной сигнал восьмого блока 22, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце второго этапа <₂=(_нач+₂), поэтому выходной сигнал девятого блока 24, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце первого этапа <₁=(_нач+₁), поэтому выходной сигнал десятого блока 27, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=t₁=₁, поэтому сумма входных сигналов девятого пропорционального блока 26 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в десятом блоке 27, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени t₁<t<(t₁+t ₂) выходной сигнал десятого блока 27, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен нулю. В момент времени t=(t₁+t₂ ) =₂, поэтому сумма входных сигналов восьмого пропорционального блока 23 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в девятом блоке 24, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (t₁+t₂)<t<(2t ₁+t₂) выходной сигнал девятого блока 24, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=(2t₁+t₂) =₃, поэтому сумма входных сигналов седьмого пропорционального блока 21 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в восьмом блоке 22, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t₁+t₂)<t<(2t ₁+t₂+t₃) выходной сигнал восьмого блока 22, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен нулю. В момент времени t=(2t₁+t₂ +t₃) =₄, поэтому сумма входных сигналов четвертого пропорционального блока 19 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в седьмом блоке 20, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t ₁+t₂+t₃)<t<(3t₁+t ₂+t₃) выходной сигнал седьмого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=(3t₁+t₂+t ₃) =₅, поэтому сумма входных сигналов третьего пропорционального блока 15 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в третьем блоке 16, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (3t₁+t₂+t₃ )<t<(3t₁+2t₂+t₃) выходной сигнал третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен нулю. В момент времени t=(3t₁+2t₂ +t₃) =₆, поэтому сумма входных сигналов второго пропорционального блока 12 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение во втором блоке 13, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (3t₁+2t₂+t₃ )<t<(4t₁+2t₂+t₃) выходной сигнал второго блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=(4t₁+2t₂+t ₃) =_кон, поэтому сумма входных сигналов первого пропорционального блока 2 становится равной нулю и происходит переключение в первом блоке 3, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (4t₁+2t ₂+t₃)<t выходной сигнал первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен нулю; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен нулю. Наличие отрицательных обратных связей по первой и второй производным частоты вращения исполнительного органа электропривода позволяет обеспечить переходный процесс на интервале времени (4t₁+2t₂+t₃)<t с улучшенными динамическими характеристиками.

В описании рассмотрен вариант, при котором увеличивается частота вращения исполнительного органа электропривода (_кон>_нач). Заявляемое устройство обеспечивает формирование оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока и при уменьшении частоты вращения электропривода (_кон<_нач).

Предлагаемое устройство качественно обеспечивает формирование оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Точность формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока определяется настройкой линейных блоков: пропорциональных и интегральных, а также блоков, ограничивающих значение своего входного сигнала.

Разработано, реализовано и экспериментально исследовано устройство на базе программируемого контроллера, формирующего оптимальную по быстродействию диаграмму для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, содержащее первый задатчик, выход которого соединен с первым входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, первый интегральный блок, выход которого соединен с входом второго интегрального блока и с входом пятого пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и с входом шестого пропорционального блока, выход шестого пропорционального блока соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, второй пропорциональный блок, выход которого соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, третий пропорциональный блок, выход которого соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, четвертый пропорциональный блок, отличающееся тем, что в устройство введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока алгебраического сумматора соединен с входом первого интегрального блока, второй блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, выход второго блока алгебраического сумматора соединен со вторым входом первого пропорционального блока, выход первого задатчика соединен с первым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом второго пропорционального блока, с первым входом третьего пропорционального блока и с первым входом четвертого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока, с первым входом восьмого пропорционального блока и с первым входом девятого пропорционального блока, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом девятого пропорционального блока, выход пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом четвертого пропорционального блока и со вторым входом седьмого пропорционального блока, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом первого блока алгебраического сумматора, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого пропорционального блока соединен с входом девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом первого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен с входом десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом первого блока алгебраического сумматора, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом третьего пропорционального блока, с третьим входом четвертого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока, с третьим входом восьмого пропорционального блока и с третьим входом девятого пропорционального блока.