Устройство контроля тока регулятора нагрузки горной машины Советский патент 1983 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системам автоматического управления объектов, и может быть использовано для регулирования режима работы (нагрузки) выемочных, проходческих машин и др. машин.

Известно устройство регулирования нагрузки электродвигателя выейочной машины содержащее элемент сравнения заданного и фактического значений регулируемой величины, звено гибкой отрицательной обратной связи, ко входу которого подключен сумматор, трехпозиционный релейный усилитель, датчик скорости подачи (управляющего воздействия) и интегральный исполнительный механизм 1.

Однако данное устройство, обеспечивая точность и устойчивость работы регулятора в зависимости от изменяющихся условий, имеет достаточно сложную схему, что затрудняет наладку, эксплуатацию и снижает надежность его работы. Кроме того, самонастройкой только одного коэффициента усиления регулятора нельзя достичь максимального эффекта.

Известно также устройство контроля тока регулятора нагрузки горной машины, содержащее датчик и задатчик нагрузки, фильтр нижних частот, элемент сравнения фактического и заданного значений нагрузки трехпозиционный релейно-импульсный элемент 2 .

Данное устройство работает в двух режимах: при больших сигналах рассогласования оно работает по критерию максимального быстродействия, а при малых - по критерию точности. Это обеспечивает достаточно оперативное и качественное управление выемочной машиной.

Однако регулиуемая величина (нагрузка привода резания) изменяется с частотой порядка 10-12 Гц, а эффективная полоса пропускания современных очистных комбайнов равна 0,5-3 Гц. В таком случае для обеспечения работы регулятора нагрузки строго в указанной эффективной полосе пропускания объекта на его входе должен быть применен фильтр нижних частот с постоянной времени, равной 0,5-6 с. При таких значениях постоянной времени фильтра канал измерения информации характеризуется очень большим запаздыванием, которое существенно снижает качество регулирования и может вообще привести к потери устойчивости всей системы автоматического регулирования.

Поэтому с точки зрения качества регулирования в указанном устройстве применен фильтр с постоянной времени, равной 0,5- 1 с. Однако даже при таких параметрах фильтра запаздывание в канале измерения информации отрицательно сказывается на

быстродействии регулятора нагрузки, особенно при применении на тяжелых выемочных машинах (типа ГШ-68, КШ-ЗМ), которые характеризуются большой инерцион, ностью. Это снижает надежность защиты электродвигателя резания от опрокидываний при технологических перегрузках и требует подстройки устройства непосредственно в шахтных условиях, что затрудняет его эксплуатацию и обслуживание.

Целью изобретения является повышение надежности защиты электродвигателя резания от опрокидывания при технологических перегрузках.

Указанная цель достигается тем, что

устройство контроля тока регулятора нагрузки горной машины, содержащее датчик и задатчик уставки нагрузки, фильтр нижних частот, элемент сравнения фактического и заданного значений нагрузки, трехпозиционQ ный релейно-импульсный элемент, снабжено вторым элементом сравнения и RC-фильтром нижних частот с регулируемой постоянной времени, вход которого соединен с выходом основгого фильтра нижних частот, а выход через второй элемент сравнения подключен

5 к трехпозиционному релейно-импульсному элементу, причем управляющий вход RCфильтра нижних частот с регулируемой постоянной времени подключен к выходу элемента сравнения фактического и заданного значений нагрузки.

Такое выполнение устройства обеспечивает получение при больших сигналах рассогласования постоянной времени фильтра, равной 0,1 с, а при малых - 0,5-1 с. А это, в свою очередь, обеспечивает высокое быстродействие системы при больших сигналах рассогласования и согласование частотного диапазона работы устройства автоматического регулирования с полосой пропускания объекта при малых сигналах рассогласования, что повышает надежность защиты элект

0 родвигателя резания от опрокидывания.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит соединенные между собой датчик 1 нагрузки, фильтр 2 нижних частот, выход которого соединен со входами

5 RC-фильтра 3 нижних частот с регулируемой постоянной времени и элемента 4 сравнения фактического и заданного значений нагрузки на другой вход которого подключен выход задатчика 5 уставки нагрузки, выход элемента 4 сравнения подключен на управляющий вход RC-фильтра 3 нижних частот с регулируемой постоянной времени, выход которого подключен на вход элемента 6 сравнения, на другой вход которого подключен вы.од задатчика 5 уставки нагрузки,

5 а выход элемента 6 сравнения подключен на вход трсх7ю -,ционного релейно-импульсного элемента (не показан) и далее к другим элементам регулятора нагрузки.

Датчик Г.нагрузки представляет собой трансформатор тока, который нагружен через выпрямительный мост на -резистор. Фильтр 2 нижних частот выполнен в виде Г-образного RC-фильтра.

RC-фильтр 3 нижних частот с регулируемой постоянной времени выполнен как Г-образный RC-фильтр, состоящий из фоторезистора, оптрона и конденсатора. Сопротивление фоторезистора зависит от. тока, протекающего через светодиоды оптрона, величина которого зависит от модуля сигнала рассогласования фактического и заданого значений нагрузки ( Д1). Алгоритм работы этого фильтра:

при (Д 1) 0,5 lYt -. 0,1 с;

при ( Д 1) 0,25 IY г ,5-1 с, где IY-уставка задатчика нагрузки 5;

г - постоянная времени фильтра.

Элемент 4 сравнения фактического и заданного значений нагрузки представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на операционном усилителе, на входы которого подаются сигналы с .фильтра 2 нижних частот и задатчика 5 уставки нагрузки, выполненного на резисторе.

Модуль сигнала рассогласования через резистор подается на вход оптрона RC-фильт ра 3 нижних частот.

Элемент 6 сравнения представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на операционном усилителе, на входы которого подаются сигналы с RC-фильтра 3 и задатчика 3 уставки нагрузки.

Устройство работает следующим образом Сигналы с датчика 1 через фильтр 2 нижних частот поступает на вход RC-фильтра 3 нижних частот с регулируемой постоянной времени и на элемент 4 сравнения, где сравнивается с сигналом уставки задатчика 5 нагрузки. Фильтр 2 нижних частот имеет постоянную времени, равную 0,1 с, что обеспечивает надежное пропускание полезного сигнала и полную фильтрацию помех. Сигнал рассогласования с выхода элемента 4 сравнения поступает на управляющий вход RC-фильтра 3 нижних частот, где в зависимости от сигнала д 1 изменяется постоянная времени фильтра: при больших сигналах рассогласования постоянная времени равна 0,1 с, а при малых - 0,5-1 с. Предлагаемое устройство обеспечивает высокое быстродействие системы при больших сигналах рассогласования, что очень важно с точки зрения защиты электродвигателя резания от опрокидываний и согласования частотного диапазона работы устройства с полосой пропускания объекта при малых сигналах рассогласования.

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОКА РЕГУЛЯТОРА НАГРУЗКИ ГОРНОЙ МАШИНЫ, содержащее датчик и задатчик нагрузки, фильтр нижних частот, элемент сравнения фактического и заданного значений нагрузки, трехпозиционный релейноимпульсный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты электродвигателя резания от опрокидывания оно снабжено вторым элементом сравнения и RC-фильтром нижних частот с регулируемой постоянной времени, вход которого соединен с выходом основного фильтра нижних частот, а выход через второй элемент сравнения подключен к трехпозиционному релейно-импульсному элементу, причем управляющий вход RC-фильтра нижних частот с регулируемой постоянной времени подключен к выходу элемента сравнения фактического и заданного значений нагрузки (Л о: сд