Следящая система для управления гелиостатом

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К., АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

I»I964575

{51)M. Кл.

G 05 8 11/O l (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 08.01.81 (23) 3255572/18-24 с присоединением заявки ¹

3Ьаударатинный камнтет

СССР иа делам нзабретеннй н аткрытнй (23 ) П риор итет

Опубликовано 07 0.82. Бюллетень № 37 (53) УД)(62-50 (088. 8}

Дата опубликования описания 07. 10 .82 (72) Авторы изобретения

Р.А.Хакимов,, Ю,М.Сиз

1И,I,,P.

---: . .

Центральное проектно- конструкторское и технологическое" ---- — Л бюро научного приборостроения АН Узбекской ССР (Tl) Заявитель

Ф (4} СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ГЕЛИОЮТАТОМ ае

1 Изобретение относится к гелиотехнике и может Ьыть испольЗовано в гелиоустановках, треЬующих высокой точности слежения, например для ведущего гелиостата при групповом управлении множеством ведомых гелиостатов, работающих в составе высокотемпературных и мощных солнечных печей.

Известна следящая система с зам кнутым контуром, содержащая два измерительных устройства, которые включены в цепь, соответственно, до и после места входа возмущений, сносимых люфтом или упругостью частей системы, Указанные устройства измеряют параметр, характеризующий люфт или упругость и передают на исполнительный двигатель корректирующий сигнал, который компенсирует эффекты люфта или упругости (1 ).

Однако в случае применения для гелиостата данного устройства в качестве следящей системы непрерывно2 го действия динамические ошибки сле. жения не могут быть значительно уменьшены. Действие обратных связей, предусмотренных в этой следящей системе, не компенсирует полност ью нест ационарные рас согласования между оптическими осями гелиостата и фотодатчика при ветровых воздействиях. Последнее обстоятел ьст во не

IO обеспечи вает постоянтсво задающе" со сигнала в контуре регулирования скорости, пропорционального текущему перемещению Солнца и не снижает влияние на контур скорости помех от ветровых воздействий, что затрудняет использование гелиостата в качестве ведущего в группе ведомых гелиост атов.

Наиболее близким техническим рв" шением к изобретению является устройство для слежения за световыми обьектами, содержащее оптический те" лескоп в двухкоординатной подвеске, в фокальной плоскости которог-о рас4 угла поворота, фазочувст ви тельный выпрямитель, первый дифференциатор и сумматор, и последовательно соединенные датчик угла скорости и второй дифференциатор, выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого измерителя угла поворота, а выход - с входом второго усилителя, валы второго и третьего измерителей угла поворота связаны, соответственно, с выходным валом диф" ференциала и исполнительной осью гелиостата, на которой расположен датчик угловой скорости, вход и выход фильтра соединены, соответственно, с выходом датчика рассогласования и входом первого усилителя.

На чертеже представлена блок-схема следящей системы для управления гелиостатом по одной оси наведения.

Следящая система содержит гелиостат 1, датчик 2 рассогласования, отраЬатывающий сигнал, пропорциональный углу рассогласования между оптическими осями датчика и гелиостата, фильтр 3 низкой частоты, первые. усилитель 4, усилитель 5 мощности и исполнительный механизм 6, вторые: усилитель 7, усилитель 8 мощности и исполнительный механизм g, первый измеритель 10 угла поворота, отрабатываоций сигнал, пропорциональный скорости слежения, дифференциал 11, кинематическую передачу

12 с упругим люфтом, соединенный с выходной осью дифференциала второй измеритель 13 угла поворота, соединенный с исполнительной осью гелиостата,третий измеритель 14 угла поворота, фазочувствительный выпрямитель 15, первый дифференциатор

16, сумматор 17, датчик 18 угловой скорости, второй дифференциатор 1Я.

Выход сумматора 17 подключен к входу второго усилителя 7. Первым входом сумматора 17 является выход первого измерителя 10 угла поворота, третьим входом сумматора 17 является выход дифференциатора 19.

В качестве измерителей 13 и 14, угла поворота могут Ьыть применены, например, линейные вращающиеся трансформаторы, включенные по парной схеме трансформаторной дистанционной передачи. Выходное напряжение снимается с измерителя 14 угла поворота и,характеризует собой величину и фазу углового смещения ротора изме"

3 964575 положен датчик рассогласования, вы- ход которого подключен к соединенным последовательно первым: усилителю,. усилителЮ мощности и исполнительному. механизму, связанному 5 через механический дифференциал с приводом телескопа и второй усилитель, выход которого подключен к соединенным последовательно вторым". усилителю мощности и исполнительноМу р механизму, связанному через механический дифференциал с приводом телескопа. Устройство содержит также связанный с валом первого исполнительного механизма измеритель уг» ла поворота, выход которого подключен к входу второго усилителя (2).

Система слежения известного устройства обладает астатиэмом второго порядка, что сводит к нулю скоростную ошибку и повышает точность в установившемся режиме слежения, Известное устройство, обладая повышенной точностью слежения, может быть использовано при создании следящего привода для гелиостата.

Однако вынужденные колебания отражающей поверхности гелиостата демпфируются при этом в основном за счет диссипитавных сил в передаточном механизме и, в меньшей степени, эа счет медленнодействующей системы регулирования. Задающий сигнал в контуре регулирования скорости содержит помехи от ветровых воздействий.

Целью изобретения является повы35 шение точности слежения путем коррекции кинематического люфта, уменьшающей ошиЬки слежения от возмущений в виде ветрового воздействия.

Поставленная цель достигается тем, что в следящую систему для управленияя гели ост атом, содержащую дат чи к рассогласования, последовательно соединенные первый усилитель, 45 усилитель мощности и исполнительныи механизм, связанный с первым входным валом дифференциала, последовательно соединенные вторые усилитель, усилитель мощности и исполнительный механизм, связанный с вторым входным валом дифференциала, выходной вал которого через кинематическую передачу связан с исполнительной осью гелиостата, а также первый измеритель угла поворота, связанный с валом 55 первого исполнительного механизма, введены фильтр, последовательно соединенные второй и третий измерители

964575

10

zo

3S

5 рителя 13 угла поворота относитель" но исходного положения согласования.

Это положение принимается таким г чтобы оно соответст вовало симметричному раскрытию люфта в кинематической передаче 12 и отсутствию в нем упругих деформаций, а также чтобы оси однофазных обмоток измерителей 13 и 14 угла поворота были взаимно перпендикулярны. В качестве дат чи ка рассогласования и спол ьзу" ется фотодатчик.

На управляющей обмотке измерителя 14 угла поворота возникает переменное напряжение, амплитуда и фаза которого определяется величиной и знаком угла взаимного рассогла" сования роторов измерителей 13 и 14 угла поворота, Сигнал рассогласования преобразуется фазочувствительным выпрямителем 15 в напряжение, полярность которого определяется знаком угла рассогласования, а его величина пропорциональна этому углу. Величина и полярность .сигнала на выходе первого дифференциатора 16 определяется величиной и знаком разности угловых скоростей между выходной осью дифференциала и исполнительной осью гелиостата, разомкнутыми люфтом звена 12 в переходных режимах слежения, но не зависит от величины угла рассогласования между измерителями 13 и 14 угла поворота в установившемся режиме.

Передаточные числа согласующих редукторов, устанавливаемых между измерителями 13 и 14 угла поворота и соответствующими осями принимаются по условию равенства угловых перемещений роторов измерителей угла s установившемся режиме слежения, а также по условию требуемой точности отработки сигналов упругого рассогласования.

При отсутствии в следящей системе устройств для коррекции люфта амплитуда колебаний исполнительной оси гелиостата при ветровых воздействиях характеризуется в основном величиной лафта на выходной ступени передаточного механизма. Поэтому исполнительная ось гелиостата и последняя ступень передаточного механизма (редуктора) являются местом установки измерителей угла поворота, характеризующих люфт или упругость. Механический дифференциал может содержать понижающий редуктор.

-б

Ускоренная выборка кинематическо го и упругого люфтов выполняется с плавным изменением выходной координа ты и сполни тел ьной оси гели ост ат а по окончании выборки люфта. Быстродей ст ви е следящей системы при ветровых возмущениях и эффективное демпфирование колебания скорости зеркала обеспечиваются применением малоинерционных, например полупроводниковых, преобразователей в качестве усилителей мощности, малоинерционных усилителей и измерительных устройств, компенсирующих влияние люфта или упругости. Дпя оптимизации режимов следящей системы и расширения области ее применения для гелиостатов с различным соотношением масс в опорно-поворотной конструкции к исполнительной оси гелиостата присоединен датчик 18 угловой скорости, например гигроскопиче =кий, выход которого через второй дифференциатор

19 подключен к третьему входу сумматора 17.

Для использования следящей системы в качестве ведущей в составе группового управления полем ведомых гелиостатов и получения для этой цели опорного командного сигнала на выходе первого измерителя 10 угла поворота, пропорционального текущей скорости перемещения Солнца и не содержащего помех от нестационарных возмущений, включен низ кочастотный фил ьтр.

3 между фотодат чи ком 2 рассо гласования и первым усилителем 4, Полоса пропускания фильтра 3 ограничена сверху низкочастотным спектром ветрового воздействия, Кроме того, амплитуда помех от ветрового воздействия в составе сигнала рассогласования, поступающего от фотодатчика в контур регулирования скорости (позиционный канал ), уменьшается благодаря действию коррекции люфта. Действие обратных сзязей, компенсирующих влияние люфта или упругости, осуществляется только через силовои канал регулирования с исполнительным механизмсм 9. Это обеспечивает получение опорного командного сигнала без помех на выходе первого измерителя 10 угла. Опорный сигнал может быть подключен к группе ведомых гелиостатов.

Уменьшение среднеквадратичной ошибки слежения при ветровых воздействиях позволяет повысить точность слежения и повысить энергетическую формула изобретения

Источники информации., принятые во внимание при экспертизе

Патент Франции И 2373821, кл. G 05 В 13/02, опублик. 1977.

2, Авторское свидетельство СССР

И 658533, кл. G 05 D 1/02, 1977 (прототип}.

7 9645 эффективность гелиоустановки в целом.

Отбор от следящей системы опорного командного сигнала, пропорционального текущей скорости перемещения

Солнца и не содержащего помех от ветровых возмущений, позволяет подключить опорный сигнал к групее ведомых гелиостатов и упростить их систе. му слежения.

Следящая система .для управления гелиостатом, содержащая датчик рас- 15 согласования, последовательно соединенные первые усилитель, усилитель мощности и исполнительный механизм, связанный с первым .входным валом диф ференциала, последовательно соединенные вторые усилители, усилитель мощности и исполнительный механизм, связанный с вторым входным валом дифференциала, выходной вал которого через кинематическую передачу связан с исполнительной осью гелиостата, а также первый измеритель угла поворота, связанный с валом первого исполнительного механизма, отличающаяся тем что, Л с целью повышения точности слежения, в нее введены фильтр, последовательно соединенные второй и третий измерители угла поворота, фазочувствительный выпрямитель, первйй дифференциатор и сумматор, и последовательно соединенные датчик угла скорости и второй дифференциатор, выход которого подключен .к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого измерителя угла поворота, а выходс входом второго усилителя, валы второго и третьего измерителей угла поворота связаны, соответственно, с выходным валом дифференциала и исполнительной осью гелиостата, на которой расположвн датчик угловой скорости, вход и выход фильтра соединены, соответственно, с выходом датчика рассогласования и входом nep" вого усилителя.

964575

Составитель В.Грибова

Редактор R.KocceA Техред Л. Пекарь Корректор Н.Король

Заказ 7 27/2 Тираж 91 Подпи сное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и откратий

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

Филиал RRR Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,