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

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

Технический результат достигается в устройстве с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних 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 четвертого 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 четвертого 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 и с первым входом шестого 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 шестого 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 второго задатчика соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока и с первым входом восьмого пропорционального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого 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 блока алгебраического сумматора, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом блока вычисления модуля и с входом блока определения знака сигнала, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход блока вычисления модуля соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с входом первого блока арифметических функций, выход первого блока арифметических функций соединен с входом блока функции возведения в степень, выход блока функции возведения в степень соединен с входом второго блока арифметических функций, выход второго блока арифметических функций соединен с первым и вторым входами первого блока произведения и с входом девятого пропорционального блока, выход первого блока произведения соединен с входом десятого пропорционального блока, выход десятого пропорционального блока соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока арифметических функций, выход третьего блока арифметических функций соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход блока определения знака сигнала соединен со вторым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен со вторым входом шестого пропорционального блока и со вторым входом седьмого пропорционального блока, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом шестого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока и с третьим входом восьмого пропорционального блока.

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

Аналогом разрабатываемого устройства является устройство для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для малых перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящей из трех этапов. /Пат. на полезную модель 32650, МПК 7 Н02Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм перемещения электропривода с ограничением второй производной скорости /Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, А.Н.Благодырь //от 20.09.2003, бюл. 26/.

Аналог реализует диаграмму, состоящую из трех этапов, а необходимо устройство, формирующее диаграмму из пяти этапов.

Наиболее близкий к заявляемому устройству с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из пяти этапов, 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/, которое принимается за прототип.

Прототип 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 второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока, с первым входом первого блока произведения и со вторым входом второго пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и с первым входом второго блока произведения, выход третьего интегрального блока соединен со вторым входом первого пропорционального блока, выход второго блока произведения соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход первого блока произведения соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, второй задатчик, выход которого соединен с входом блока вычисления модуля, выход блока вычисления модуля соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с первым блоком арифметических функций, выход первого блока арифметических функций соединен с входом блока функции возведения в степень, выход блока функции возведения в степень соединен с входом второго блока арифметических функций, выход второго блока арифметических функций соединен с входом третьего блока арифметических функций и с входом четвертого блока арифметических функций, выход третьего блока арифметических функций соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого блока арифметических функций соединен с входом пятого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен со вторым входом первого блока произведения, выход пятого пропорционального блока соединен со вторым входом второго блока произведения.

Прототип реализует оптимальную по быстродействию диаграмму для средних перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока, состоящую из пяти этапов, которую можно применить для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящей из пяти этапов. Прототип имеет два недостатка. Первый недостаток прототипа - в нем предусмотрено изменение величины коэффициентов обратных связей в зависимости от заданного перемещения, что приводит к ухудшению динамических характеристик устройства, а в некоторых случаях, к нарушению его устойчивости. Второй недостаток прототипа - в нем имеются два контура: внутренний с передаточной функцией по каналу управления первого порядка, имеющий один варьируемый параметр (требуется один варьируемый параметр); внешний контур с передаточной функцией по каналу управления третьего порядка, имеющий один варьируемый параметр (требуется три варьируемый параметра). Отсутствие требуемого количества варьируемый параметров во внешнем контуре не позволяет получить при его настройке хорошие динамические характеристики устройства.

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

Техническим результатом полезной модели является повышение точности формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме для средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Технический результат достигается тем, что из устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних перемещений исполнительного органа электропривода постоянного тока выведены четвертый блок арифметических функций, 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 входом первого интегрального блока, соединение между выходом первого интегрального блока и первым входом первого блока произведения, соединение между выходом второго интегрального блока и первым входом второго блока произведения, соединение между выходом третьего интегрального блока и вторым входом первого пропорционального блока, соединение между выходом второго блока произведения и третьим входом первого пропорционального блока, соединение между выходом первого блока произведения и четвертым входом первого пропорционального блока, между выходом второго задатчика и входом блока вычисления модуля, соединение между выходом второго блока арифметических функций и между входом третьего блока арифметических функций, соединение между выходом третьего блока арифметических функций и входом четвертого пропорционального блока, соединение между выходом четвертого пропорционального блока и вторым входом первого блока произведения, соединение между выходом пятого пропорционального блока и вторым входом второго блока произведения, и дополнительно введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, второй вход первого алгебраического сумматора соединен с выходом второго 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 второго интегрального блока соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом пятого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, выход первого задатчика соединен с первым входом третьего алгебраического сумматора, с первым входом второго пропорционального блока и с первым входом шестого пропорционального блока, выход шестого 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 второго задатчика соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока и с первым входом восьмого пропорционального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого 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 блока алгебраического сумматора, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом блока вычисления модуля и с входом блока определения знака сигнала, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход второго блока арифметических функций соединен с первым и вторым входами первого блока произведения и с входом девятого пропорционального блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого блока произведения, выход десятого пропорционального блока соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока арифметических функций, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего блока арифметических функций, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход блока определения знака сигнала соединен со вторым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен со вторым входом шестого пропорционального блока и со вторым входом седьмого пропорционального блока, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом шестого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока и с третьим входом восьмого 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 средних 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 этапе третья производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимальному значению со знаком минус ; на втором и четвертом этапах третья производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна нулю. Длительность первого и пятого этапов равна t₁; длительность третьего этапа равна 2t₁; длительность второго и четвертого этапов равна t₂. На втором этапе вторая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению ; на четвертом этапе вторая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению со знаком минус ; В момент времени (2t₁+t₂) первая производная частоты вращения исполнительного органа электропривода достигает максимального значения .

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 средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока, состоящая из пяти этапов, справедлива при выполнении условий

,

где - максимально допустимое значение первой производной частоты вращения исполнительного органа электропривода.

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

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

Передаточная функция внутреннего контура прототипа имеет вид

,

где ₂ - коэффициент усиления второго 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 второго пропорционального блока ₂.

Передаточная функция внешнего контура имеет вид

,

где ;

;

;

₁ - коэффициент усиления первого пропорционального блока;

- угол поворота исполнительного органа электропривода;

_кон - конечное значение угла поворота исполнительного органа электропривода.

Как видно из передаточной функции внешнего контура прототипа при изменении задания на перемещение исполнительного органа электропривода изменяется длительность второго и четвертого этапов, равная t₂ и, как следствие, изменяются постоянные времени передаточной функции прототипа Т₁ и Т₂, что приводит к ухудшению динамических характеристик устройства, а в некоторых случаях, к нарушению его устойчивости.

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.

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 средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока.

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних 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 четвертого 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 четвертого 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 13, с первым входом второго пропорционального блока 11 и с первым входом шестого пропорционального блока 15, выход второго пропорционального блока 11 соединен с входом второго блока 12, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока 12, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход шестого 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 второго задатчика 33 соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора 8, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора 13, с первым входом седьмого пропорционального блока 17 и с первым входом восьмого пропорционального блока 19, выход седьмого пропорционального блока 17 соединен с входом четвертого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход восьмого пропорционального блока 19 соединен с входом пятого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход пятого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом первого блока алгебраического сумматора 4, выход третьего блока алгебраического сумматора 13 соединен с входом шестого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом блока вычисления модуля 23 и с входом блока определения знака сигнала 34, выход шестого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока 11 и со вторым входом восьмого пропорционального блока 19, выход блока вычисления модуля 23 соединен с входом третьего пропорционального блока 24, выход третьего пропорционального блока 24 соединен с входом первого блока арифметических функций 25, выход первого блока арифметических функций 25 соединен с входом блока функции возведения в степень 26, выход блока функции возведения в степень 26 соединен с входом второго блока арифметических функций 27, выход второго блока арифметических функций 27 соединен с первым и вторым входами первого блока произведения 21 и с входом девятого пропорционального блока 32, выход первого блока произведения 21 соединен с входом десятого пропорционального блока 22, выход десятого пропорционального блока 22 соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора 28, выход девятого пропорционального блока 32 соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора 28, выход четвертого блока алгебраического сумматора 28 соединен с входом третьего блока арифметических функций 29, выход третьего блока арифметических функций 29 соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока 30, выход одиннадцатого пропорционального блока 30 соединен с первым входом второго блока произведения 31, выход блока определения знака сигнала 34 соединен со вторым входом второго блока произведения 31, выход второго блока произведения 31 соединен со вторым входом шестого пропорционального блока 15 и со вторым входом седьмого пропорционального блока 17, выход второго блока алгебраического сумматора 8 соединен с третьим входом второго пропорционального блока 11, с третьим входом шестого пропорционального блока 15, с третьим входом седьмого пропорционального блока 17 и с третьим входом восьмого пропорционального блока 19.

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних 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 33 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 четвертый 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 13 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус со второго задатчика 33, равный величине _нач. Шестой блок 14, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего блока алгебраического сумматора 13, до величины . На входы второго пропорционального блока 11 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине _кон; со знаком минус с шестого блока 14, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Второй пропорциональный блок 11 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Второй блок 12, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий со второго пропорционального блока 11 до величины . На вход блока вычисления модуля 23 поступает сигнал с третьего блока алгебраического сумматора 13, равный величине (_кон-_нач). С выхода блока вычисления модуля 23 сигнал, равный величине |_кон-_нач|, поступает на вход третьего пропорционального блока 24. С выхода третьего пропорционального блока 24 сигнал, равный величине , поступает на вход первого блока арифметических функций 25. С выхода первого блока арифметических функций 25 сигнал, равный величине , поступает на вход блока функции возведения в степень 26. С выхода блока функции возведения в степень 26 сигнал, равный величине , поступает на вход второго блока арифметических функций 27. С выхода второго блока арифметических функций 27 сигнал, равный величине , поступает на первый и второй входы первого блока произведения 21 и на вход девятого пропорционального блока 32. Выходной сигнал первого блока произведения 21, равный величине , поступает на вход десятого пропорционального блока 22. Выходной сигнал десятого пропорционального блока 22, равный величине , поступает со знаком плюс на первый вход четвертого блока алгебраического сумматора 28. Выходной сигнал девятого пропорционального блока 32, равный величине , поступает со знаком плюс на второй вход четвертого блока алгебраического сумматора 28. С выхода четвертого блока алгебраического сумматора 28 сигнал, равный величине , поступает на вход третьего блока арифметических функций 29. Выходной сигнал третьего блока арифметических функций 29, равный величине , поступает на вход одиннадцатого пропорционального блока 30. Выходной сигнал одиннадцатого пропорционального блока 30, равный величине , поступает на первый вход второго блока произведения 31. На вход блока определения знака 34 поступает сигнал с третьего блока алгебраического сумматора 13, равный величине (_кон-_нач). С выхода блока определения знака 34 поступает сигнал, равный единице на второй вход второго блока произведения 31. Выходной сигнал второго блока произведения 31 равен величине . На входы шестого пропорционального блока 15 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1; равный величине _кон; со знаком минус со второго блока произведения 31, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Шестой 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 шестого пропорционального блока 15 до величины . На входы седьмого пропорционального блока 17 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 33, равный величине _нач; со знаком плюс со второго блока произведения 31, равный величине ; отрицательной обратной связи по частоте вращения исполнительного органа электропривода с коэффициентом равным единице. Седьмой пропорциональный блок 17 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Четвертый блок 18, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с седьмого пропорционального блока 17 до величины . На входы восьмого пропорционального блока 19 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 33, равный величине _нач; со знаком плюс с шестого 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 19 усиливает результирующий сигнал (алгебраическая сумма сигналов, поступающих на его входы). Пятый блок 20, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с восьмого пропорционального блока 19 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 12, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с третьего блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с четвертого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с пятого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала. На выходе первого блока алгебраического сумматора 4 формируется зависимость третьей 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 33. 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 четвертого этапа <₄=(_кон-₁), поэтому выходной сигнал второго блока 12, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; частота вращения исполнительного органа электропривода меньше значения частоты вращения в конце третьего этапа <₃=(_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 второго этапа <₂=(_нач+₂), поэтому выходной сигнал четвертого блока 18, 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 пятого блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=t₁=₁, поэтому сумма входных сигналов восьмого пропорционального блока 19 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в пятом блоке 20, ограничивающем значение своего входящего сигнала. На интервале времени t₁<t<(t₁+t ₂) выходной сигнал пятого блока 20, 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 седьмого пропорционального блока 17 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в четвертом блоке 18, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (t₁+t₂)<t<(3t ₁+t₂) выходной сигнал четвертого блока 18, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t={3t₁+1₂)=₃, поэтому сумма входных сигналов шестого 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)<t<(3t ₁+2t₂) 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 )=₄, поэтому сумма входных сигналов второго пропорционального блока 11 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение во втором блоке 12, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (3t₁+2t₂)<t<(4t ₁+2t₂) выходной сигнал второго блока 12, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал первого блока алгебраического сумматора 4 равен . В момент времени t=(4t₁+2t₂)=_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)<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)<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 средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока и при уменьшении частоты вращения исполнительного органа электропривода (_кон<_нач).

Точность формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних изменений частоты вращения исполнительного органа электропривода переменного тока определяется настройкой блоков устройства.

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

Устройство с улучшенными динамическими характеристиками для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних 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, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока, второй пропорциональный блок, выход которого соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, второй задатчик, блок вычисления модуля, выход которого соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с входом первого блока арифметических функций, выход первого блока арифметических функций соединен с входом блока функции возведения в степень, выход блока функции возведения в степень соединен с входом второго блока арифметических функций, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, первый блок произведения, третий блок арифметических функций, второй блок произведения, отличающееся тем, что в устройство введены первый блок алгебраического сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, второй вход первого алгебраического сумматора соединен с выходом второго 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 второго интегрального блока соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом пятого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, выход первого задатчика соединен с первым входом третьего алгебраического сумматора, с первым входом второго пропорционального блока и с первым входом шестого пропорционального блока, выход шестого 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 второго задатчика соединен со вторым входом второго блока алгебраического сумматора, со вторым входом третьего блока алгебраического сумматора, с первым входом седьмого пропорционального блока и с первым входом восьмого пропорционального блока, выход седьмого пропорционального блока соединен с входом четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом первого блока алгебраического сумматора, выход восьмого 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 блока алгебраического сумматора, выход третьего блока алгебраического сумматора соединен с входом шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом блока вычисления модуля и с входом блока определения знака сигнала, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго пропорционального блока и со вторым входом восьмого пропорционального блока, выход второго блока арифметических функций соединен с первым и вторым входами первого блока произведения и с входом девятого пропорционального блока, десятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого блока произведения, выход десятого пропорционального блока соединен с первым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход девятого пропорционального блока соединен со вторым входом четвертого блока алгебраического сумматора, выход четвертого блока алгебраического сумматора соединен с входом третьего блока арифметических функций, одиннадцатый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом третьего блока арифметических функций, выход одиннадцатого пропорционального блока соединен с первым входом второго блока произведения, выход блока определения знака сигнала соединен со вторым входом второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен со вторым входом шестого пропорционального блока и со вторым входом седьмого пропорционального блока, выход второго блока алгебраического сумматора соединен с третьим входом второго пропорционального блока, с третьим входом шестого пропорционального блока, с третьим входом седьмого пропорционального блока и с третьим входом восьмого пропорционального блока.