Электропривод

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двигатель, подключенный через преоб разователь к выходу релейного регулятора , автоматический управляющий .блок, выход которого соединен со вх дом математической модели силовой части электропривода, а вход - со всеми выходами математической модели и задакадим блоком, пять сумматоров, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математической модели, а вторые входы - с соответствующими входами преобразователя и двигателя, отличающийся тем, что, с целью повьвиения качества регулирования, в него введены пять дифференцируюдих звеньев , входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, а выходы - с соответствукяцими входами релейного регулятора, выход первого сумматора соединен также с одним входом релейного регулятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

119) (И) 3{51) Н 02 Р 5 0

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gp 4ън .. у (21 ) 3523909/24-07 (22) 20.12.82 (46) 15.05.84. Бюл. Р 18 (72 ) А. В. Садовой и B. И. Жиляков (71) Коммунарский горно-металлургический институт (53 ) 621. 316. 718. 5 (088. 8 ) (56 ) 1. "Электричество", 19 77, Р 8, с. 48-54.

2.Системы управления горными машинами, Новочеркасск, изд. НПН, 1979, с. 115. (54 ) (5 7) ЭПЕКТРОПРИВОД, содержащий двигатель, подключенный через преобразователь к выходу релейного регулятора, автоматический управляющий блок, выход которого соединен со вхо дом математической модели силовой части злектропривода, а вход — co всеми выходами математической модели и задающим блоком, пять сумматоров, пер вые входы которых соеди нены с сост ветс твукщими выходами математической модели, а вторые входы - с соответствующими входами преобразователя и двигателя, о т л и ч а ю—

trl и и с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены пять дифференцирующих звеньев, входы которых соединены с выхода. ми соответствующих сумматоров, а выходы - с соответствующими входами релейно o регулятора, выход первого

Ф сумматора соединен также с одним ж входом релейного регулятора.

10о2683

Изобретение относится к электротехнике,а именно к устройствам для регулирования двигателей постоянного тока, и может быть использовано для механизмов промышленных роботов и манипуляторов, обеспечивающих перемещение рабочего органа из исходного положения в заданное в условиях изменения в широком диапазоне параметров (например момента инерции) и внешних возмущений в виде момента нагрузки на валу двигателя.

Известен позиционный электропривод с релейным управлением, содержащий последовательно включенные релейные регуляторы положения, скорости и тока, управляемый преобразователь мощности и двигатель постоянного :îêà. В указанном электроприводе релейные регуляторы последовательно работают в скользящем режиме, обеспечивая формирование заданной траектории движения электропривода, причем скользящий режим обеспечивает низкую чувствительность замкнутой системы электропривода к изменениям некоторых параметров силовой части электропривода и внешним возмущениям E1 )

Недостатком указанного электропривода является то, что регулятор положения не работает в скользящем режиме во время перемещения из начального положения в конечное, в результате чего траектория движения рабочего органа меняется при изменении некоторых параметров электропривода и внешних возмущений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек. тропривод, содержащий двигатель, подключенный через преобразователь к выходу релейного регулятора, автоматический управляющий блок, выход которого соединен с входом математической модели силовой части электропривода, а вход - со всеми выходами математической модели и Задающим блоком, пять сумматоров, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математичэской модели, вторые входы — c соответствующими выходами преобразователя и двигателя..Выходы сумматоров соединены с соответствующими входами релейного регулятора, интегрирующего звена.

В известном электроприводе скользящий режим работы релейного регулято ° ра, возникнув до начала переходного процесса, не прекращается далее при действии задающего и возмущающих воздействий, что позволяет осуществить движение рабочего органа по не" иэменной траектории ури изменении параметров электропривода и внешних возмущениях Г23.

Однако в известном электроприводе изменение параметров силовой части и! наличие внешних возмущений приводит к искажению диаграммы тока, в которой появляется значительная колебательность, в результате чего возникают удары и крутильные колебания в

5 механических передачах привода. Причина ухудшения качества переходных процессов в известном электроприводе заключается в наличии интегрирующего звена, которое служит для устра ð нения статической ошибки по перемещению при потенциальном статическом моменте.

Целью изобретения является повышение качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий двигатель, подключенный через преобразователь к выходу релейного регулятора, автоматический управляющий блок, выход которого соединен со входом математической модели силовой части электропривода, а вход— со всеми выходами математической модели и задающим блоком, пять сумматоров, первые входы которых сое25 динены с соответствующими выходами математической модели,а вторые входы с соответствующими выходами преобра. зователя и двигателя, введены пять дифференцирующих звеньев, входы

30 которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, а выходыс соответствующими входами релейного регулятора, выход первого сумматора соединен также с одним входом

35 релейного регулятора.

На чертеже приведена схема электропривода.

Электропривод содержит двигатель 1, подключенный через преобразователь 2

4р к выходу релейного регулятора З,автоматический управляющий блок 4, выход которого соединен со входом математической модели 5 силовой части электропривода, а вход — co всеми выходами математической модели 5 и задающим блоком 6, сумматоры 7-11, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математической модели 5, а вторые входы — с соответствующими выходами преобразователя 2

5Р и двигателя 1, дифференцирующие звенья 12-16, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров 7-11, а выходы — с соответствующими входами релейного регулятора 3, 55 выход сумматора 7 соединен также с одним входом релейного регулятора 3.

Автоматический управляющий блок 4 может быть выполнен из трех релейных регуляторов математической моцебр ли 5: регулятора тока модели - PT регулятора скорости модели РС, регулятора положения модели РП,ц.

Электропривод работает следующим

65 образом.

1092683

При нулевом задающем воздействии

У = РП под действием обратных связей по наложению модели — У ско» ю рости модели У2, току модели - У+, напряжению преобразователя моделИ%

У и напряжению систеьи управления преобразователем модели У работает в скользящем режиме, переключаясь иэ одного устойчивого положения в другое с высокой частотой, и стабилизирует выходную координату модели У7 на нулевом уровне. Регуляторы ф. скорости РС и тока РТм являются в этом режиме промежуточными релейными элементами и повторяют переключения регулятора положения PtI, а среднее значение напряжения на входе математической модели 5 при этом равно нулю.

Релейный регулятор 3 стабилизирует соОтветствующие фазовые координаты силовой части злектропривода У

У t 1

У2, У, У,, У, также на нулевом уровне, работая в скользящем режиме и переключаясь из одного устойчивогс .состояния в другое с высокой частотой, в соответствии с законом управления

"ч--""зм (4о(1 ""I"4 ("И

Я р(у у )+А р(,-ч )+А„p(-з )+

+ р(ч -ф) где м — максимальное напряжение на выходе релейного регулятора 3; — оператор дифференцирования;

All, А7, А,- весовые коэффициенты обратных связей на вхо дах релейного регулятора 3.

Алгоритм управления (1) обеспечивает минимум интегральных квадратичных отклонений выходной координаты электропривода У7 (пЕрЕМЕщЕНИЕ рабочего органа) от выходной координаты математической модели У 7 (СО (>1 о

При необходимости осуществления перемещения рабочего органа, т. е. изменения координаты У„, на вход автоматического управляющего блока

4 подключают соответствующее задающее воздействие У 710 задающего блока,g.

При этом автоматический управляющнй блок 4 формирует требуемую тра-, екторию движения фазовых координат

У7 У2 УЗ ° У4 V математ

» модели 5.

После подачи на вход РП задающего воздействия У7 0 регулятор прео м . кращает переключения, устанавливается в одно иэ устойчивых положений в соответствии со знаком Уо и выда7 ет на вход регулятора скорости РСм максимальное напряжение, являющееся задающим воздействием для РС зада м нием на caopocrb у2») . РС прекращает переключаться и устанавливается в со ответствукщее устойчивое положение, подавая на вход регулятора тока PT максимальное задание на ток У».

М

Регулятор тока РТм также устанавливается в соответствующее устойчивое положение, выдавая на вход модели максимальное напряжение управления, под действием которого начинается интенсивный рост координат модели последовательно У, У », Уз, У2, У».

Первой достигает максймально допустимого уровня координата тока у> после чего РТ под действием обратных связей по координатам у У" У"

3 »г 6 начинает работать в скользящем режиме, стабилизируя координату У" на

3 р0 допустимом уровне и обеспечивая рост координаты скорости модели У

2 с заданным ускорением, которое однозначно определяется уровнем стабилизации Уз. РСм и РПм при этом про»

g5 должают удерживаться в соответствующих устойчивых положениях. После достижения координатной скорости У." .2 допустимого уровня аналогичным образом начинает работать в скользя30 щем режиме РС„,, а РТм работает как промежуточный релейный элемент, в точности повторяя переключения РС

Координата У„(положение вала двига» м теля) продолжает возрастать до тех пор, пока под действием обратных связей по координатам у" У» У

»

7 2<

У4 У, РПм ае переключится B другое устойчивое положение, выдавая максимальное напряжение противоположного

40 знака на PC„, т.е. выдавая задание на торможение двигателя. Работа РС,„ и PT повторяется с противоположной полярностью среднего значения напряжений на выходах регуляторов. После

45 го уровня Уо РПм начинает работать в скользящем режйме, стабилизируя координату У7, на уровне Уо . Таким образом, автоматическое управляющее устройство 4 формирует в модели 5 диаграмму тока, приближающуюся к прямоугольной, и трапецеидальную диаграмму скорости.

Релейный регулятор 3 при этом продолжает работать в скользящем режиме, обеспечивая за счет большого коэффициента усиления минимальное отклонение выходной координаты силовой части электропривода У„ от выходной координаты математической модели У«„ . Таким образом, рабочий

60 орган двйжется по требуемой траектории, достигая в конце ее заданого положения. Скользящий режим работы релейного регулятора 3, начавшись до начала переходного процесса, не б5 прекращается далее как во время

1092683

Составитель Ю.Воробьев

Редактор М.Товтин Техред Т.Фанта Корректор A Дзятко

Заказ 3273/42 Тираж 667 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 переходного процесса, так и после его окончания, что обеспечивает движение рабочего органа стрбго по желаемой траектории У", независимо от изменения в широком диапазоне параметров (например момента инерции) и 5 внешних возмущений (например момента нагрузки на валу двигателя) силовой части электропривода.

Устранение колебательности диагоам- ьи тока при изменениях параметров 10

:силовой части злектропривода и нали: чии внешних возмущений обеспечивается эа счет исключения интегральной части из закона управления и введения в него диФференциальной части, что повышает запас устойчивости и улучшает динамику злектропривода. Использование закона управления (1) устраняет статическую ошибку системы при наличии потенциального статического момента нагрузки на валу двигателя 1.

В соответствии с законом управления (1) переключения релейного регулятора 3 осуществляются по линии скольжения, уравнение которой

В статике у =О,, тогда иэ (3) У вЂ” У = О, или У = У».

Таким образом, электропривод обеспечивает устранение колебаний тока, ударов и крутильных колебаний в механических передачах привода, т е. повышение качества регулирования.