Система поддержания заданного соотношения скоростей Советский патент 1985 года по МПК H02P5/46 

соотношения скоростей подсоединен к пятому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитаииций вход - к первому входу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, которое вторым входо через шестой блок коррекции соединено с выходом шестого сумматора, сум мирующий вход которого через четвертый усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к шестому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, входы релейного регулятора ведомого электропривода через седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки коррекции соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, к выходу первого звена модели двигателя ведомого электропривода, к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода,через пятый усилитель блока задания соотношения скоростейк выходу датчика напряжения ведущего электропривода, через шестой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу второго сумматора, через седьмой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика скорости ведущего электропривода, вычитающие входы седьмого и десятого сумматоров подключены к выходу датчика напряжения ведомого электропривода, восьмого сумматора К выходу датчика тока ведомого электопривода, девятого и двенадцатого сумматоров - к выходу датчика скорости ведомого электропривода, одиннадцатого сумматора - к выходу восьмого сумматора, подключенного к входу второго релейно1о элемента, связанного с входом по нагрузке модели двигателя ведомого электропривода и через второй инвертор подключенного к входу первого звена модели двигателя ведомого электропривода.

СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ЗАДАННОГО СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ,, содержащая ведущий и ведомый электроприводы, состоящий из последовательно соединенных релейного регулятора, тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика скорости, датчика напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя, датчика тока, включенного в якорную цепь двигателя, и сумматоры, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности в динамическом и статическом режимах, введены модеЛь ведущего электропривода заданного качества с шестью выходами, модель тиристорного преобразователя, модель двигателя ведомого электропривода, составленная из первого, второго и третьего звеньев, блок задания соотношейия скоростей, выпол- ненный на семи усилителях с переменным коэффициентом усиления, два релейных элемента, два инвертора и двенадцать блоков коррекции, при этом входы релейного регулятора ведущего электропривода соединены через первый, второй и третий блоки коррекции соответственно с выходами первого, второго и третьего сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к второму, третьему и шестому выходам модели ведущего электропривода заданного качества, а вычитающие входы - соответственно к выходам датчиков напряжения , тока и скорости ведущего электропривода, выход второго сумматора подключен к первому релейному элементу, соединенному с четвертым выходом модели ведущего электропривода заданного качества и через первый инвертор связанному с входом первого звеСО на модели двигателя ведущего электропривода заданного качества, первый с выход модели ведущего электропривода заданного качества через первый усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к первому входу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода,, второй вход 00 которой 4fepe3 четвертый блок корреко ции соединен с выходом четвертого сумматора, суммирующий вход которого ю со через второй усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к второму выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к вькоду модели тирис- торного преобразователя ведомого электропривода, также подключенного к первому входу первого звена модели двигателя ведомого электропривода, подключенного вторым йходЬм через пятьй блок коррекции к выходу пятого сумматора, суммирующий вход которого через третий усилитель блока задания

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в производственных машинах и механизмах, в которых требуется поддержание заданного соотношения между скоростями отдельных рабочих органов этих машин и механизмов, например в металлорежупрх станках.

Известна система поддержания заданного состояния скоростей в многодвигательном электроприводе, содержащая регуляторы двигателей и датчики скоростей с параллельно подключенными потенциометрами, на выходе которых через связывающие блоки, образованные последовательно включенными делителями напряжения, подсоединены входы регуляторов двигателей l. Недостатком этой системы является значительная динамическая ошибка, возникающая в процессе регулирования и при переводе на другую скорость, а также в установившемся режиме работы приводов в случае отработки возмущающих воздействий.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система поддержания заданного соотношения скоростей, содержащая ведущий и ведомый электроприводы, состоящий каждьй из последовательно соединенных релейного регулятора, тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика- скорости, датчика напряжения, подключенного к выход тиристорного преобразователя, датчика тока, включенного в якорную цепь двигателя, и сумматоры 2 .

Недостатком известной системы является то, что соотношение скоростей при различии в момента:4 сопротивления на выходных валах или различии в свойствах электроприводов нарупшется.- Кроме того, при динамических отклонениях скорости ведущего элект,ропривода требуемое соотношение скоростей может нарушаться вследствие инерционных свойств электроприводов или их неидентичности. Цепь изобретения - повышение точности в динамическом и статическом режимах. Указанная цель достигаетсй тем, что в систему поддержания заданного соотношения скоростей, содержащую ве дущий и ведомый электроприводы, со стоящий каждый из последовательно соединенных релейного регулятора, ти ристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика скорости, датчика напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя, датчика тока, включенного в якорную цепь двигателя, и сумма торы, введены модель ведущего электропривода заданного качества с шеетью выходами, модель тиристорного преобразователя, модель двигателя электропривода, составленная из первого, второго и третьего звеньев, блок задания соотношения скоростей, выполненн 11й на семи усилителях с переменным коэффициентом усиления, два релейных элемента, два инвертора и двенадцать блоков коррекции, при этом входы релейного регулятора ведущего электропривода соединены через первый, второй и третий блоки коррекции соответственно с выходами первого, второго и третьего суммато ров, суммирующие входы которых подключены соответственно к второму, тр.етьему и шестому выходам модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающие входы - соотве ственно к выходам датчиков напряжения , тока и скорости ведущего элект ропривода, выход второго сумматора подключен к первому релейному элеме ту, соединенному с четвертым выходо модели ведущего электропривода зада ного качества и через первый инвертор связанному с входом первого зве на модели ведущего электропривода заданного качества, первый выход модели ведущего электропривода заданного качества через первый усилител блока задания соотношения скоростей Подключен к первому входу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, второй вход кото рой через четвертый блок коррекции соединен с выходом четвертого сумматора, суммирующий вход которого через второй усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к второму выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вьмитаюгций вход - к выходу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, также подключенного, к первому входу первого звена модели двигателя ведомого электропривода, подключенного вторым входом через пятый блок коррекции к выходу пятого сумматора, суммирующий вход которого через третий усилитель блока задания соотношения скоростей подсоединен к пятому выходу модели ведущего электропривода заданного качества , вычитающий вход - к первому входу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, которое вторым входом через щестой блок коррекции соединено с выходом шестого сумматора, суммирующий вход которого через четвертый усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к шестому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, входы релейного регулятора ведомого электропривода-через седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки коррекции соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, к выходу первого звена модели двигателя ведомого электропривода, к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, через пятый усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика напряжения ведущего электропривода, через шестой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу второго сумматора, через седьмой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика скорости, ведущего электропривода , вычитающие входы седьмого и десятого сумматоров подклкмены к выходу датчика напряжения ведомого электропривода, восьмого сумматора к выходу датчика тока ведомого электропривода, девятого и двенадцатою сумматоров - к выходу датчика скорости ведомого электропривода, одиннадцатого сумматора - к выходу восьмого

сумматора, подключенного к входу второго релейного элемента, связанного с входом по нагрузке модели двигателя ведомого электропривода и через второй инвертор подключенного к вхо- 5 да.

ду первого звена модели двигателя ведомого электропривода.

На чертеже представлена блок-схема системы поддержания заданного соотношения скоростей.

Система содержит ведущий электропривод, состоящий из последовательно .соединенных релейного регулятора 1, тиристорного преобразователя 2, двигателя 3 постоянного тока и датчика 4 скорости, датчика 5 напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя 2, датчика 6 тока, включенного в якорную цепь двигателя 3, ведомый электропривод, состоящий из последовательно соединенных релейного регулятора 7, тиристорного преобразователя 8, двигателя 9 постоянного тока и датчика 10 скорости. датчика 11. напряжения, подключенного 25 к выходу тиристорного преобразователя 8, датчика 12 тока, включенного в якорную цепь двигателя 9, а также двенадцать сумматоров13 - 24, мо-. дель 25 ведущего электропривода заданного качества с шестью выходами выводами фазовых координат (U напряжение регулятора-, U - напряжение тиристорного преобразователя, ... г - .г Ц - ток. якоря двигателя; c статический ток; I - динамический ток 03,- скорость двигателя), модель 26 тиристорного преобразователя ведомого электропривода, модель двигателя ведомого электропривода,составленную из первого 27,-второго 28 и третьего 29 звеньев, блок задания соотношения скоростей, выполненный на семи усилителях 30 - 36 с переменным коЗффициентом усиления, два релейных элемента 37 и 38, два инвертора 39 и 40 двенадцать блоков 41-52 коррекции. Системаподдержания заданного соотношения скоростей работает следующим образом. Задающий сигнал: u.j, определяемый необходимой скоростью ведущего элект ропривода, поступает на вход модели 25, которая формирует заданные фазовые координаты , U , I, о) ведущего электропривода. Фазовые коорди поступают на суммирующие входы сумматоров 13, 14

и 15, на вычитающие входы кот.орых поступают сигналы с выходов датчика 5 напряжения, датчика 6 тока и датчика 4 скорости ведущего электропривоотклонения текущих значений фазовых i координат , 1 и СО, от желаемых | значений Uif ,1 , Блоки 41-52 коррекции выполняют функцию оптимизации сигналов отклонений. Сигналы отклонений через блоки 41, 42 и 43 коррекции поступают на вход релейного регулятора 1 ведущего электропривода, при этом исключением главной

обратной связи основного контура и подачей задающего сигнала GJ, только на вход модели 25 устраняются большие ошибки на входе релейного регулятора 1 ведущего электропривода,

а использование всех фазовых координат позволяет при любых входном сигнале, параметрах ведущего электропривода обеспечить практически нуле-вой сигнал на входе релейного регуляВ сумматорах 13 - 15 вычисляются тора 1, т.е. обеспечить его работу в скользящем режиме. Для того, чтобы модель 25 формировала фазовую коор динатуЗ с учетом нагрузки на валу двигателя 3 ведущего электропривода, сигнал с вьпсода сумматора 14, представляющий разность (,), через релейный элемент 37 заводится на вывод четвертой фазовой координаты мод ели, 25, т.е. заводится на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода, а через релейный элемент 37 и инвертор 39 подается на первого звена модели двигателя ведущего электропривода, входящей в модель 25. Релейный элемент 37, работая в скользящем режиме, обеспечивает подачу на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода и на вход первого звена модели двигателя ведущего электропривода сигналов, пропорциональных нагрузке на валу двигателя 3 ведущего электропривода. Это позволяет формировать фазовую координату 1, с учетом нагрузки на валу двигателя З.и одновременно осуществлять компенсацию этой нагрузки в модели двигателя ведущего электропривода, так как сигналы, заводимые на вход первого звена модели двигателя ведущего электроприводаи на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода, находятся в противофазе. Фазовая координата U,p модели 25 через усилитель 32 с переменным коэффициентом усиления блока задания соотношения скоростей ведущего и ведомого электроприводов поступает на вход модели 26 тиристорного преобразователя ведомого электропривода, а фазовые координаты и,„ , 1,э , СО через усилители 33, 34 и 35 блока задания соотношения скоростей - на суммируюгще входы сумматоров 16, 17 и 18. Коэффициент усиления блока задания соотношения скор.остей устанавливается в зависимости от необходимого соотношения СО,, и Uja, . К вычитающим входам сумматоров 16 - 18 подключены фазовые координаты и,„ , и СО2 модели 26 тиристорного преобразователя и модели двигателя (т.е. звенья 27, 28 и 29) ведомого электроприввда. В сумматорах 16-18 вычисляются отклонения текущих значений фазовых координат Uj , и Og модели 26 тиристорного преобразователя и звеньев 27 - 29 модели двигателя ведомого электропривода от заданных значений, которые определяются как kU, 123 и.1си. Сигналы отклонений через блоки 44-46 поступают соответственно на вход модели 26 тиристорного преобразов теля, вход первого звена 27 и вход второго звена 28 модели двигателя ведомого электропривода. При та,ком включении фазовые координаты li модели тиристорного преобразователя и модели двигателя ведомого электропривода с высокой точностью повторяют желаемые значения kU ,kl23 ) фазовых координат, так как различие в параметрах моделе тиристорного преобразователя и двига теля ведущего электропривода и моделей тиристорного преобразователя и двигателя ведомого электропривода компенсируется путем воздействия на входы соответственно модели 26 тирис торного преобразователя, первого зве на 27 и второго звена 28 модели дви гателя ведомого электропривода сиг- налов отклонения: (VU. -У„„), (kl.o - . Ijg) И (kCot-4). Фазовые координаты И ,1 и GJg моделей тиристорного преобразователя и двигателя ведомого электропривода являются желаемыми фазовыми координа тами ведомого электропривода и посту пают иа суммирующие входы сумматоров 11 18 19 - 21, на вычитающие входы которых поступают сигналы с выходов датчика 11 напряже шя, датчика 12 тока и д тчика 10 скорости в,едомого электропрйвода. В сумматорах 19-21 вычисляются отклонения текущих значений фазовых координат U2n , I и CJ от желаемых значений Ыл. , I и СО л Сигналы отклонений через блоки 47 - 49 коррекции поступают на вход релейного регуляTop i 7 ведомого электропривода, куда, кроме того, поступают через блоки 50-52 коррекции сигналы с выходов сумматоров 22 - 24. В сумматорах 22 и 24 вычисляются отклонения фазовых координат Q, ведущего электропривода, пропущенных через усилители 30 и 36 блока задания соотношения скоростей, от фазовых координат 112 и Q ведомого электропривода, т.е. () t (VCJ,-Wj). В сумматоре 23 сравниваются сигнал с выхода сумматора 14 и пропущенный через усилитель 31 блока задания соотношения скоростей и сигнал с выхода сумматор ра 20, т.е. k(1, -1)-( - 1) , Следовательно, на вход регулятора 7 поступают отклонения фазовых координат. Это устраняет большие ошибки нэ его входе, а использование всех фазовых координат позволяет при любых параметрах ведомого электропривода обеспечить практически нулевой сигяал на входе релейного регулятора 7, т.е. обеспечить его работу вскользящем режиме. Для того, чтобы фазовая координата « модели двига теля формировалась с учетом нагрузки на валу 9 ведомого электропривода, сигнал с выхода сумматора 20, хфедставляющий разность (,), через релейный элемент 38 подается на вход пе нагрузке,модели двигателя ведомого электропривода, а через релейный элемент 38 и инвертор 40 - на. вход первого звена 27 модели двигателя ведомого электропривода. Релейный элемент 38 i работая в скользящем режиме, обеспечивает подачу на вход по нагрузке модели двигателя ведомого электрВпривода и на вход первого звена 27 модели двигателя ведомого электропривода сигналовj пропорциональных нагрузке на валу этого двигателя. Это позволяет форми ровать фазовую координату I с учетом нагрузки на валу двигателя 9 и одновременно осуществлять компенса