Позиционный электропривод

 

Изобретение относится к э.пектротехнике и м.б. применено в электроприводах шахтных подъемных установок, скоростных лифтов, маятниковых канатных дорог. П,ель изобретения - реализация оптимального по быстродействию и динамичностн отработки заданны.х перемещений. Устройство содержит в нрямом канале последовательно соединенные задатчик положения , задатчик скорости, двухкратноинтегрируюп1ий задатчик интенсивности и систему авторегулирования скорости, а в канале обратной связи - датчик положения, датчик скорости и датчик тока. За счет введения блока нредвычисления пути замедления иропзводится автоматический выбор точки нача.1а замедления путем непрерывного вычисления в процессе движения ожидаемого пути замедления. Заданное неремен1ение вынолпяется с ограничением скорос ти, ускорения и рывка по оптимальной траектории дЕШжения. 4 ил. i (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m 4 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4058994/24-07 (22) 18.04.86 (46) 15.03.88. Бюл. № 10 (71) Донецкое наладочное управление Треста «Донецкуглеавтоматика» (72) И. Я. Гальперин (53) 621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СС(Р № 1072223, кл. Н 02 Р 5/06, 1981

Авторское свидетельство СССР № 1246313, кл. Н 02 P 5/06, 1984. (54) ПОЗИ1(ИОННЫЙ ЭЛЕКТР011Р11ВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. применено в электропрпводах п ахтных подьемных установок, скоростных лифтов, маятниковых канатных дорог.

„„SU„„1381677 А1

Цель изобретения реализация оптимального по быстродействию и динамичности закона отработки заданных перемещений.

Устройство содержит в прямом канале последовательно соединенные задатчик положения, задатчик скорости, двухкратноиптегрир киций задатчик интенсивности и систему авторегулирования скорости, и в канале обратной связи — — датчик положения, датчик скорости и датчик тока. 3а счет введения блока предвычисления пути замедления Ilpo;зиодится автоматический выбор точки начала замедления путем непрерывного вычисления в процессе движения ожидаемого пути .гамедления, Заданное перемещение выполняется с ограничением скорос|п, ускорения и рывка по оптимальной траеhToрии,)вижения. 4 ил, 1381677

40

55!

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока механизмов. перемещение когорых должно производиться с ограничением скорости, ускорения и рывка.

Цельк) изобретения является повышение быстродействия позиционного электропривоЛа.

На фиг. 1 приведена схема электропривода; па фиг. 2 4 характер изменения сигналов во время отработки, соответственно cpcднпх, малых и больших заданных перемещений.

Позиционный электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подклк)ченный к выходу преобразователя 2, последовательно соединенные задатчик 3 положения, .ttlдагчик 4 скорости, задатчик 5 интенсивнос1п, регулятор 6 скорости, рсгулятор 7 тока, выходом соединенный с Входом преобразователя 2. второй вход регyлятора 7 тока соединен с датчико vl 8 тока

v÷pêTðo.tíèãBTc.tH 1, второй вход регулятора

6 скорости сое tHHcll с датчиком 9 скорости, второй вход задатчика 4 скорости соединен с датчиком 10 положения, блок 11 предвычисления пх тп замедления. Задатчик 5

tt ttTc((си Бн()от и Bt>t (to. t ttptt двухкратно-и нт(Грирующим. Ьлок 11 предвычисления содержит последовательно соединенные первый

;tcлитель 12, блок 13 извлечения квадратного корня, ограничитель 14, первый масштабпый усилигель !5, H(pвый сумматор 16, первый перемножитсль 17, второи сl мматор 18, выхо1 toToj)ot 0 соединен с третьим входом задатчпка 4 скорости. Bhtxojt второго делителя 19 соединен с вторым входом ()(ðBHH lltT(. 1H 14 и с инверсным входом третьего сумматора 20, выход которого че1)(.з вентиль 21 соедин«п с вторым входом первого сумматора 16, а вход третьего сумматора 20 через третий делитель 22 соединен с выходом четвертого сумматора 23, соединенным с вторым входом первого делителя !2 и через второй масштабный усилитель 24 с вторым входом первого перемножителя 17.

Один вхо. l четвертого сумматора 23 соединен через гретий масштабный усилитель 25, пятый сумма гор 26, второй перемножитель 27 с вторым входом второго сумматора 18. второй вход второго перемножителя 27 соедине с выходом четвертого делителя 28 и через третий перемножитель 29 и четвертый масштабный усилитель 30 соединеп с входом третьего масштабного усилителя 25. Входы делителей

12, 19, 28 обьединены и соединены с выходом уcTBBKtt рывка задатчика интеHOHBHocти 5, инверсный выход ускорения которого соединен с гретьим входом регулятора 7.

Прямой выход ускорения задатчика интенсивности соединен с вторым входом четвертого делителя 28 и входом третьего перемножителя 2!). Вы о.l уставки максимального ускорения задатчика интенсивности 5 соединен с вторым входом второго делителя 19 и входом третьего делителя 22. Выход скорости задатчика 5 соединен с вторыми входами четвертого и пятого сумматоров

23, 26.

На фиг. 1 — -4 обозначены также сигналы управления и параметры: S и S. — соответ. ственно заданного и действительного перемещений, S, S, S предвычислительных перемещений, Ъ « — выходной задатчик скорости, Ъ и Л1 теку(цих скорости и ее приращения, V t и V значения скорости в фиксированные моменты времени, а и -a — прямой и инверсный текущего ускорения, а,.. — уставки максимального ускорения для периода замедления, г и г" рывка и его уставки, tt; 1-, -- фиксированные моменты времени, tt- 1),ь t;l-), t ;-, интервалы времени, t, время изменения ускорения от текущего значения до нуля или наоборот. t,, время изменения ускорения в период замедления от текущего значения до нуля, t,, . — интервал времени, в течение которого ускорение изменяется от величины уставки а .. до нуля или наоборот, (, — — время, в течение которого замедление производится с ускорением а «..., t,«l — фиктивное время, t -- текущее время.

Устройство работает следующим образом.

Для обработки заданного перемещения без перерегулирования или затяжки во времени команду на начало замедления нужно подавать в такой точке )(ути, чтобы ошибка по пути, скорость и ускорение одновременно достигли нулевых значсний.(. этой целью ожидаемый путь замедления 8, непрерывно предвычисляется н блоке 11 как функция текущих и ожидаемых параметров движения (текущих скорости и ускорения, уставки максимального ускорения в период замедления и уставки рынка) и подается на вход задатчика 4 скорости, алгебраически суммируясь с сигналами 8 и

Задатчик 4 скорости представляет собой нуль-компаратор с относительно небольшой зоной нечувствительности, величина которой определяется разрешающей способностью (т.е. чувствительностью) системы позиционирования. При отсутствии зоны Нсчувствительности возможно возникновение незатухающих колебаний в окресностп точки равновесия.

При S )S.+S на вход задатчика 5 интенсивности поступает сигнал Ъ «и электродвигатель 1 разгоняется в зависимости от знака сигнала Ч„ «вперед» или «назад» или вращается с установившейся (максимальной) скоростью. Когда вследствие увеличения сигналов Ss и (либо только „) установится равенство S«= )л+Я, сигнал

Ъ « обратится в нуль и начнется замедление, в процессе которого приведенное равенство поддерживается.

1381677 времени ti всегда t,«i t, ., то сигнал на выходе ограничителя 14 соответствует 1, ° ..

Его удвоенная величина вычисляется масштабным усилителем 15, суммарное время

21, .. + t, — сумматором 16, а произведение

% +ЛЪ (2i. +t ) перемножителем 17, сумма S. + вычисляется сумматором 18.

В процессе 13медления (т.е. при tf(t(t. предвычисляемый путь S непрерывно уменьHI3eTcH, оставаясь в любой момент времени равным участку заданного перемещения, который еше необходимо отработать (т.е. численно равен H Iolll3äи, ограниченной слева ординатой теку щего времени и сверху кривой скорости) . Д«йствительно на интервале ti путь S. по мере уменьшения ускорения а и соответственно времени согласно (1) Tdhже уменьшается и обрапьаеся в нуль при (1=(з, а путь, как было показано. сoxl)dHH«1«я по ToBHHHIM. На ин1<рва t,i в«.1«дствие изменения знака ускорения а путь 5. становится отрицательным и чис.ц нш1 равным площади, of р3Hè÷«ínîé «левli ор <инаToи 1, справа ординатой текущего вр«м fili и сверху кривой < корости. Ilo -ITHMó он вычитается в «у мматор» 18 из пути 5, который Но-прежнему сохраняется п<к гоянным. Hd интервале

t, 4 3 — 3: «. и п<гэтому приращение,О сохраняется 1ц>сзоянным и максимальным. Ilo aIo1I oH<) уж« li< к<<ми< нсирует l меньшение т«куш«и скор<ге<и х . Кроме того, у мень- 30

lH3åòcH t — t.i t. 11оэтому путь 5 также уменьп<ается 1!априм«р, для текуlH<. го врем«ни! он числ«н<н, равен Hcfolf<3äè ЛВС0. Но так KdK из H< I o выпи<3«тся путь,, численно равный iiлощади ВОВСЕ, то результирукзший пу rf S по-пр«жн«мх численно ранен пло- 35 и<иди, ограни ц иной слева ординатой текущего времени. Ild ингервале (4;, путь числ< нно рав«п п,loft<3;tff 1. kl)i 1, из которого вычитается путь 5, чис.<«нно равный плошади ЕI<,l Ч. 1 lоэтому путь 5 по-прежнему

<гстается численно равным пло<цади, ограниченной слева ординатой текущего времени.

1(а этом интервале ускорение а уменьшается Но линейному,;1 скорость 3 по параболическому законам и обращаются в нуль в момент времени t-,. 11оэтому для текуще- 45 го времени t — tÄ unii составляют (3)

1lo они могут быть определены и по структурной схеме блока 1 l

d — — <ггк) да;I — г, 1,;

Ът

Сравнивая выражения (3) и (4), получим:

1(„(=1(, и 1<=-Л1 . (5) 55

113 этом интерв3.1«сигнал на выходе сумматора 20 становится отрицательным и не проходит чер«з вентиль 21. т.е. получаем

t 0. Следовательно, согласно выражению (2) получим

2t,з= (V+AV) tiç

V+AV

При этом выражение для вычисления времени t,3 блоками 12, 13 получаем из выражения (3) с учетом равенства (5)

2V ф AV (,1 = — 1„ гп гу„

Так KdK t,g(t, ÷ ., то сигнал с выхода блока

13 проходит через ограничитель 14 без искажений, т.е. t,ç4=t.;l

При отработке малых перемещений (фиг. 3) равенство S.=S.+5 устанавливается в момент времени ti также в результате возрастания сигналов S4 и S . При этом вычисление пути S. производится так же, как и при отработке средних перемещений, Поскольку при малых перемещениях t, =

=О, то вычисление пути S производится так же, как и при средних перемещениях на интервале t4 5 (фиг. 2), причем на интервалах ti и (г з (фиг. 3) S =const. На интервале ti пути S. u S суммируются, на интервалах (2,1 и (з 4 путь 5 ° вычитается из пути S ..

При отработке больших перемещений (фиг. 4) во время движения с установившейся скоростью а=-О и соответственно .О =О и S. — — 0. Следовательно, S S =const.

Поэтому равенство ",I=S. +S устанавливается в момент времени ti только вследствие увеличения сигнала > .. Дальнейший процесс предвычисления пути S производится так же, как и при средних перемегцениях.

Таким образом, электропривод отрабатывает любую величину заданного перемещения за минимально возможное время при соблкздении наложенных ограничений на скорость, ускорение и рывок, т.е. реализует управление оптимальное по быстродействию и динамичности.

Формула изобретения

Гlозиционный электропривод, содержащий электродвигатель постояного тока, подключенный к выходу преобразователя, последовательно соединенные задатчик положения, задатчик скорости, задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока, выходом соединенный с входом преобразователя, второй вход регулятора тока соединен с датчиком тока электродвигателя, второй вход регулятора скорости соединен с датчиком скорости, второй вход задатчика скорости соединен с датчиком положения, отличающийся тем, что, с целью реализации оптимального по быстродействию и динамичности закона отработки заданных перемещений, в него введен блок пред1381677 вычисления пути замедления, а Задатчик интенсивности выполнен двукратно-интегрируюшим, при этом блок предвычисления пути замедления содержит последовательно соединенные первый делитель, блок извлечения квадратного корня, ограничитель, первый масштабный усилитель, первый сумматор, первый перемножитель, второй сумматор, выход которого соединен с третьим входом задатчика скорости, выход второго делителя соединен с вторым входом ограничителя и с инверсным входом третьего сумматора, выход которого через вентиль соединен с вторым входом первого сумматора, а вход третьего сумматора через третий делитель соединен с выходом четвертого сумматора, соединенным с вторым входом первого делителя и через второй масштабный усилитель с вторым входом первого перемножителя, один вход четвертого сумматора соединен через третий масштабный усили8 тель, пятый сумматор, второй перемножитель с вторым входом второго сумматора, второй вход второго перемножителя соединен с выходом четвертого делителя и через третий перемножитель и четвертый масштабный усилитель — с входом третьего масштабного усилителя, входы первого, второго и четвертого делителей объединены и соединены с выходом установки рывка задатчика интенсивности, инверсный выход

1р ускорения которого соединен с третьим входом регулятора тока, прямой выход ускорения задатчика интенсивности соединен с вторым входом четвертого делителя и входом третьего перемножителя, выход установки максимального ускорения задатчика

15 интенсивности соединен с вторым входом второго делителя и входом третьего делителя, выход скорости задатчика интенсивности соединен с вторыми входами четвертого и пятого сумматоров.

1381677

1381677

Wcz 3

Составитель Ю Воробьев

Редактор О. Спествых Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 828 "23 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4