Система автоматического управления Советский патент 1988 года по МПК G05B11/01 

со со

Од

Изобретение относится к металлургической технике и может быть использована при регулировании скорости вращения валков реверсивного прокат- кого стана.

Цель изобретения - увеличение производительности реверсивного прокат- ногЬ стана за счет повышения рабочей скорости системы.-

На фиг. представлена структурная схема системы автоматического управления на фиг.2 .- структурная схема адаптивного устройства.стабилизации моментов сил упругости; на фиг.З - структурная схема устройства стабилизации времени отработки перемещений; на фиг.4 структурная схема блока формирования отклонений адаптивного управляющего сигнала от его заданно- го значения.

На чертежах обозначены электродвигатель 15-первый нагрузочный по- тетщиометр 2, вентильный преобразователь 3, нагрузочный резистор 4, датчик 5 тока, обмотка б возбуждения электродвигателя, блок 7 управления током возбуж,цения электродвигателя, регулятор 8 тока, второй нагрузочный потен-циометр 9, элемент JO сравнения, регулятор скорости, первый датчик 12 скорости, элемент 13 сравнения, блок 14 программного управления, вал 15 электродвигателя.э шестеренная клеть 16, шпиндетш 17, валки 18 ре- версивного прокатного стана, второй датчик 19 скорости, адаптивное устройство 20 стабилизации моментов сил упругости, устройство 21 стабилизации времени отработки перемещений, датчик 22 моментов сил упругости, фильтр 23, блок 24 формирования отклоне1-шя адаптивного зшравляющего сигнала от его заданного значения, дифференцирующее звено 25, второе 26 и первое 27 фор- сирующив звенья, датчик 28 импульсов, блок 29 формирования упреждающих импульсов, элемент 30 сравнения, суммирующие элементы 31 и 32, блок 33 стабилизации отклонений перемещений, ключ 34, дифференцирующее звено 35, регулирующий блок 36, элемент 37 сравнения, первое интегрирующее звено 38, логический блок 39, ключ 40, аналого™ вый инвертор 41, усилитель 42, второе интегрирующее звено 43, потенциальный триггер 44, элемент НЕ 45, первый 46 и второй 47 элементы с зонами нечувствительности, второй 48 и первый 49

„-.

10

15 20

25 зо ; .„ д,- . 35

. 55

фазочувствительные выпрям11тели, элемент НЕ 50, элемент И 51, ключ 52, аналоговый инвертор 53 и источник 54 напряжения питания.

Система работает следзпощим образом.

Б процессе работы реверсивного прокатного стана на первый вход элемента 13 сравнения с выхода блока 14 программного управления поступает управляющий сигнал, соответствующий заданному закону изменения скорости рабочего органа (валков 18) реверсивного прокатного стана.

При проявлении статической нагрузки на валках 18 происходит снижение их скорости вращения и, следователь-. но, при неизменной скорости вращения вала 15 электродвигателе 1 начинается процесс скручивания (валопроводов) шпинделей 17. Разность скоростей вращения вала 15 электродвигателя 1 и валков 18 реверсивного прокатного стана приводит к появлению на выходе датчика 22 моментов сил упругости соответствующего сигнала„

Поступление сигналов с выходов первого 12 и второго 19 датчиков скорости на входы адаптивного устройства 20 стабилизации моментов сил упругости приводит к появлению на его выходе управляющего сигнала,поступающего на третий вход элемента 10 сравнения, вызывая такой процесс снижения скорости электродвигателя 1, при кото ром достигается квазисинхронизация скорости вращения концов шпинделей 17, соответствующая определенному закону момента сил зтаругости (в частности, закону минимизации моментов сил упругости).

В результате указанного процесса снижения скорости электродвигателя 1, вызванного необходимостью обеспечения стабилизации (минимизации) моментов сил упругости, происходит отклонение фактической скорости электродвигателя 1 от заданной скорости. Сигнал разности указанных скоростей поступает с выхода элемента 13 сравнения на-второй вход элемента 37 сравнения (фиг.З) устройства 21 стабилизации времени отработки перемещений .

При этом на выходе первого интегрирующего звена 38 (фиг.З) появляется сигнал, соответствующий отклонению перемещения от заданного, что

приводит к срабатьгоанию потенциального триггера 44 логического блока 39 и замыканию ключей 34 и 40.

При этом замыкание ключа 40 приводит к образованию отрицательной обратной связи, подключенной с выхода первого интегрирующего звена 38 на вход аналогового инвертора 41, что, в свою очередь, приводит к устранению сигнала отклонения на выходе первого интегрирующего звена 38. В результате дифференцирования сигнала, соответствующего отклонению перемещения от заданного, на выходе дифференцирующего звена 35 появляется корректирующий сигнал, который поступает на третий вход элемента 13 сравнения и вызьгоает такое изменение скорости в сторону ее увеличения, при котором обеспечивается стабилизация времени перемещения.

В процессе работы системы управления блок 24 формирования отклонений адаптивного управляющего сигнала от его заданного значения (фиг.2) выполняет свои функции следующим образом. Если величина переменной составляющей момента сил упругости (динамической добавки) превосходит величину зоны нечувствительности элемента 46 с зоной нечувствительности (фиг.4), то на его выходе появляется дополнительный сигнал, преобразование -которого форсирующим звеном 26 (фиг.2) приводит к формированию дополнительного управляющего сигнала, :поступающего через суммирующий элемент 32 на третий вход элемента 10 сравнения (фиг.1).

Реализация указанного управляющего сигнала вызывает процесс дополнительного снижения скорости электродвигателя 1 .и, как следствие, уменьщение величины момента сил упругости (а также и динамической добавки). В том случае, когда величина динамической добавки амплитуды высокочастотной составляющей моментов.сил упругости находится в области зоны нечувствительности элемента 46 с зоной нечувствительности, но превосходит величину зоны нечувствительности элемента 47, то на вход форсирующего звена 26 не поступает.никакой дополнительный управляющий сигнал, так как на выходе элемента НЕ 50 отсутствует сигнал. Следовательно, разомкнутый ключ 52

не пропускает сигнал на вход аналогового инвертора 53.

Если величина сигнала динамической добавки моментов сил упругости

находится в области зоны нечувствительности элемента 47 с зоной нечувствительности, то наличие сигналов на входах элемента И 51 - вызьшает за-,

мыкание ключа 52, что приводит к появлению на Выходе аналогового инвертора 53 такого сигнала, реализация которого приводит к некоторому повьше- нию скорости электродвигателя 1 и,

следовательно, к восстановлению заданной величины динамической добавки моментов сил упругости.

Предлагаемая система автоматичес- кого управления по сравнению с известными позволяет значительно повысить производительность, надежность и долговечность механизмов реверсивного прокатного стана за счет сокращения числа поломок элементов его валойроводов.

Формула изобретения

1. Система автоматического управ- ления, содержащая блок программного управления, выходом соединенный с первым входом первого элемента сравнения, вторым входом подключенного к выходу первого датчика скорости, а выходом через регулятор скорости - к первому, входу второго элемента сравнения, вторым входом соединенного с выходом датчика тока и с первым входом блока управления током возбуждения электродвигателя, а выходом через регулятор тока - с входом вентильного преобразователя, первый выход которого соединен с пер- вым выводом первого нагрузочного по- тенциометра и с первым входом якоря электродвигателя,, а второй выход - с первым входом датчика тока и с первым выводом нагрузочного резистора,

вторым выводом подключенного к ВТО- рому входу датчика тока, к второму выводу первого нагрузочного потен циометра и к второму входу якоря электродвигателя, вал которого соединен с валом первого датчика скорос

55

. ти и с входным валом шестеренной клети, выходные валы которой через шпин- .дели соединены с валками реверсивно- го прокатного стана, второй вход блока управления током возбуждения элек5

тродвигателя соединен с подвижным выводом первого погрузочного потенциометра, третий вход - с выходом источника напряжения питания, первый выход - с первым выводом обмотки возбуждения электродвигателя, а второй выход через второй нагрузочный потенциометр - с вторым выводом обмотки возбуящения электродвигателя, а третий вьпсод - с подвижным вьшодом второго нагрузочного потенциометра, выходной вал реверсивного прокатного стана соединен с валом второго датчика скорости, отличающая- с я тем, что, с целью повьшения рабочей скорости системы, в ней дополнительно установлены устройство стабилизации времени отработки перемещений и адаптивное устройство стабилизации моментов сил упругости, подключенное первым и вторым входами к выходам: первого и второго датчиков скорости, а выходом - к третьему входу второго элемента сравнения, вход устройства стабилизации времени отработки перемещений соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход - с третьим входом первого элемента сравнения..

2. Система поп,1, отличающаяся тем, что адаптивное устройство стабилизации моментов сил упругости содержит первое форсирующее звено, последовательно соединенные дифференцирующее звено и первый суммирующий элемент, последовательно соединенные датчик импульсов, блок- формирования упреждающих импульсов, второе форсирующее звено и второй суммирунпций элемент и последовательно соединенные элемент сравнения, датчик моментов сил упругости, фильтр и блок формирования отклонений управляющего сигнала от его заданного значения, подключенный первым и вторым входами к второму и к третьему, вхо- дам второго форсирующего звена, четвертым входом соединенного с выходом первого суммирующего элемента, вторым входом подключенного к выходу датчика момента сил упругости, вход первого форсирующего звена соединен с-первым входом элемента сравнения, а выход - с вторым входом второго сз ммирующего элемента, вход дифференцирующего звена соединен с вторым

9646

входом элемента сравнения, причем первый и второй входы элемента сравнения и выход второго суммирующего элемента являются первым и вторым входами и выходом устройства.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок формирования отклонений адаптивного управляющего

сигнала от его заданного значения содержит первый элемент с зоной нечувствительности, первый фазочувствительгг ный выпрямитель, последовательно соединенные ключ и аналоговый инвертор

и последовательно соединенные второй элемент с зоной нечувствительности, второй фазочувствительный вьгарями- тель, элемент НЕ и элемент И, выходом подключенны к управляющему входу

ключа, а вторым входом - к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, информационный и опорный входы которого соединены между собой и подключены к информационному входу ключа, к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя и к входам первого и второго элементов с зонами нечувствительности, причем вход и вызсод первого элемента с зоной нечувствительности и выход аналогового инвертора являются входом и первым и вторым выходами блока.

5

4. Система поп.1, отличаю- щ а я с я- тем, что устройство стабилизации времени отработки перемещений содержит элемент НЕ, потенциальный триггер и последовательно соединенные первый ключ, аналоговый .

Q инвертор, регулирующий блок, первый элемент сравнения, первое интегрирующее звено, второй ключ, второй эле- . мент сравнения, усилитель и второе интегрирующее звено, выходом подклюg ченное к второму входу второго элемента сравнения, выход первого интегрирующего звена соединен с информационным входом первого ключа, с первым инверсным входом потенциального триггера и с входом элемента НЕ, выходом подключенного к второму инверсному входу потенциального триггера, выходом соединенного с управляющими входами первого и вторцго ключей, причем второй вход первого элемента сравнения и выход усилителя являются входом и выходом устройства.

Фиг.1

Изобретение относится к области металлургической техники и может ,быть использовано при регулировании скорости вращения валков реверсивного прокатного стана. Целью изобретения является увеличение производительности прокатного стана за счет повьш1ения рабочей скорости системы. Поставленная цель достигается за- счет того, что скорости вращения вала электродвигателя и валков стана анализируются в адаптивном устройстве стабилизации сил упругости, которое формирует корректирующий сигнал, подаваемый на вход внутреннего контура регулирования системы, т.е. на вход контура регулирования трка, а также за счет того, что сигнал рассогласования по скорости внешнего контура регулирования систеьв) преобразуется в устройстве стабилизации времени отработки перемещений, а дополнительный корректирующий сигнал с его выхода подается на вход внешнего контура регулирования системы, т.е. на вход контура регулирования скорости. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. i ел с

29

Г- 26

. rf

Кбходузлё- мета Ю сравнения

24

28

31

-

Qmdami uKa i9 скорости (02

23

OT

JO

27

Отдатчика 12

скорости 1

Фие.2

И а д)(од элемента f3 срабнения

Фиг.д