Электропривод постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Цель изобретения - повьшение каче ства регулирования при действии параметрических и внешних возмущений.

На чертеже приведена схема элект- р опривода.

Электропривод постоянного тока сЬдержит последовательно включенные з|адатчик 1 скорости, первый сумматор 2J, релейньш элемент 3, первый интегратор 4, тиристорный преобразователь 5, электродвигатель 6- постоянного то ка, механически связанный с электро- звигателем 6 датчик 7 скорости, и идентификатор 8 состояния в виде последовательно включенных фильтра 9, Еторого сумматора 10, второго интег- piaTopa 1 1 ,измерителя 12 ошибки оцен 1 :и и третьего интегратора 13. i Токовый, скоростной и моментные выходы идентификатора 8 состояния соединены с соответствующими входами первого сумматора 2. Выход -измерите- ля 12 ошибки оценки подключен к дополнительному входу первого сумматора 2, а выход релейного элемента 3 соединен с входом фильтра 9 инденти- фикатора 8 состояния.

Выход измерителя 12 ошибки оценки подключен к входам фильтра 9, сумматора 10у интегратора 13, сумматора 2 а выходы интеграторов 11 и 13 - соот ветственно к входам фильтра 9 и второго сумматора 10. Входы идентификатора 8, а именно фильтра 9 и измерителя 12 ошибки оценки, подсоединены соответственно к выходам релейного элемента 3 и датчика 7 скорости. Выходы идентификатора 8, а именно фильтра 9, интегратора 11, измерителя 12 ошибки оценки И интегратора 13 подключены также к входам суммато- ра 2,

Выходы фильтра 9, второго 11 и третьего 13 интеграторов являются соответственно токовьм, скоростным и моментным выходами идентификатора 8 состояния.

Электропривод работает следующим образом,

. Сумматор 2 формирует входной сигнал релейного элемента 3 на основе информации о текущем состоянии объекта и заданного качества переходного процесса согласно уравнению

(n-Q)+ I- {a,-n)-c(Q-о)dt

.

и.

и ir 1 « I с Kgc

где Q - заданное значение скорости . электродвигателя; I ,5i,Mg - оценки тока 1, скорости П и момента М сопротивления электродвигателя 6; выходное напряжение измерителя 12 ошибки оценки; суммарный момент инерции на валу электродвигателя; К. - коэффициент передачи датчика 7 скорости; CiCg,К - постоянные коэффициенты;

S - функция переключения. Релейный элемент 3 при выполнении условия существования скользящего режима

(2)

работает в режиме высокочастотных переключений (скользящий режим).

Алгоритм функционирования релейного элемента 3 соответствует уравнени

и и„signs,(3)

где U const.

О

Первый интегратор 4 предназначен для формирования среднего значения разрывного сигнала релейного элемента 3 соответственно уравнению

-tгр

-

и,

V

(4)

где Т, постоянная интегрирования;

и

8

-входное напряжение преобразователя 5;

-выходное напряжение релейного элемента 3.

Работа электродвигателя 6 описыается системой уравнений

и.

i

+

L

L:

и.

(5) (6)

0

5

Тиристорный преобразователь 5 и электродвигатель 6 представляют собой объект регулирования,

Для реализации алгоритма управления в соответствии с (1) в предлагаемом электроприводе используются вместо I,Q,M. соответствующие оценки I,j,l ,М , получаемые с идентификатора 8. В основу построения идентификатора 8 положены уравнения (5) и (6). При этом в уравнении (5) пренебрегй- ют инерционностью преобразователя 5 и предполагают, .что изменение момента

31429268

сопротивления нагрузки происходит микой, определенной выбором масштабных весьма медленно и приближенноудовлет- коэффициентов 1 .1,1 , Поскольку ди- .

намические процессы в идентификаторе, синтезированном по {5)-(7), протекают

воряет уравнению

М,0. .,, В результате синтеза идентификато- значительно быстрее, чем соответствую

(7)

т - Т

Я

i Y (,-Mj+i K,(,

pa 8 по уравнениям (5)-(7) получают следующую систему уравнений идентификатора:

1,+ .-.а+1,К (Q-Q); L J а л (8)

(9)

,(),(10)

где 1,,, 1 - заданные постоянные коэффициенты обратной связи, обеспечивающие желаемый темп затухания ошибки оценки U Ujj-U на выходе измерителя 12.

Эти коэффициенты выбирают таким образом, чтобы процессы в системе протекали быстрее- например, на порядок чем процессы в объекте, и чтобы

щие процессы в объекте, то в первом приближении можно считать, что сигналы T,a,Mj, всегда соответствуют фак10 тическим и оишбка , При суммировании сигналов с выходов идентификатора 8 с напряжением UQ, согласно ( 1) сигнал на выходе сумматора 2 всегда стремится к нулю. На выходе релейного

15 элемента 3, при выполнении условия (2, Возникает режим высокочастотных переключений, а на выходе интегратора 4 и тиристорного преобразователя 5 устанавливается такое значение напря20 жений Ug,,, при котором скорость вращени я двигателя 6 равна заданной Q n.const,

При изменении задающего сигнала UQ , например его увеличении, сигнал

При изменении задающего сигнала UQ , например его увеличении, сигнал

при этом обеспечивалась фильтрация

помех, содержащихся во входных сигна- 25 S на выходе сумматора 2 становится

лах индентификатора 8, Таким образом, больше нуля (), в результате увебольше нуля личиваются напряжения Ui.,Ug,Ujj на выходах релейного элемента 3, интегратора А, тиристорного преобразовав 30 теля 5, и, как следствие, возрастает угловая скорость вращения О. электродвигателя 6 до заданной. Вместе с ростом угловой скорости двигателя 6 происходит синхронное увеличение ее

идентификатор 8 представляет собой динамическую систему с обратной связью, которая на основе сигналов U(,,Ujj восстанавливает величины 1, Mj,

в виде их оценок I,,, ,М и за счет

и с

связей по и,, с выхода релейного элемента 3 на вход индентификатора 8 и по и,1а,1 М с его выходов на вхобольше нуля личиваются напряжения Ui.,Ug,Ujj на выходах релейного элемента 3, интегратора А, тиристорного преобразовав 30 теля 5, и, как следствие, возрастает угловая скорость вращения О. электродвигателя 6 до заданной. Вместе с ростом угловой скорости двигателя 6 происходит синхронное увеличение ее

ды сумматора 2 позволяет организовать с оценки Q на выходе идентификатора 8 устойчивый скользящий режим в контуре (при равенстве параметров идентифика- управления - сумматор, релейньш элемент, идентификатор, не затрагивая

объект регулирования.

ти и , соответствующий установившемуся режиму, при кбтором поступает на первый вход первого сумматора 2, где суммируется с сигнатора и объекта), поскольку напряжение с выхода релейного элемента -3 поступает также на вход идентификаСигнал заданного значения скорое- 40 тора 8, В результате сигнал на выходе

измерителя I1 ошибки оценки равен нулю. Увеличение сигнала оценки скорости, поступающего на вход суммато ра 2, вызьшает уменьшение сигнала S,

лами 1 ,S iM(,Uf, поступающими с вы- 45 . согласно (l), При проходов идентификатора 8, При соответ- цесс происходит аналогично, однако

характер изменения сигналов соответствует (отрицательная величина стремится к нулю, уменьшаясь по абсолютной величине). При выполнении ус-; ловия существования скользящего режима (2) в системе: сумматор 2 - релейный элемент 3 - идентификатор 8 возствии параметров индентификатора 8 параметрам объекта сигналы оценок 1, Я ,М всегда соответствуют фактическому значению переменных объекта , О. ,М и . При малейшем отклонении параметров идентификатора от параметров объекта возникает сигнал ошибки оценки и,который согласно (8)-(lO)

50

никает режим высокочастотных переклюв качестве сигнала обратной связи noc-ggчений, при котором согласно (l) , тупает на входы фильтра 9, сумматораРешение уравнения () определяет ха- 10 и интегратора 13, В результате рактер преходного процесса изменения этого в идентификат ре 8 протекаетошибки по скорости, т.е. качество ре- процесс уменьшения U до нуля с дина-гулирования

.,, като

(7)

щие процессы в объекте, то в первом приближении можно считать, что сигналы T,a,Mj, всегда соответствуют фак10 тическим и оишбка , При суммировании сигналов с выходов идентификатора 8 с напряжением UQ, согласно ( 1) сигнал на выходе сумматора 2 всегда стремится к нулю. На выходе релейного

15 элемента 3, при выполнении условия (2, Возникает режим высокочастотных переключений, а на выходе интегратора 4 и тиристорного преобразователя 5 устанавливается такое значение напря20 жений Ug,,, при котором скорость вращени я двигателя 6 равна заданной Q n.const,

При изменении задающего сигнала UQ , например его увеличении, сигнал

25 S на выходе сумматора 2 становится

больше нуля (), в результате увебольше нуля личиваются напряжения Ui.,Ug,Ujj на выходах релейного элемента 3, интегратора А, тиристорного преобразовав 0 теля 5, и, как следствие, возрастает угловая скорость вращения О. электродвигателя 6 до заданной. Вместе с ростом угловой скорости двигателя 6 происходит синхронное увеличение ее

50

никает режим высокочастотных переклюX(t)X6l

(И)

где XsQ-n i

Х„(й-О,) - величина ошибки в

V О

момент возникновения скользящего ретккна.

Отсюда следует, что предлагаемый электропривод обеспечивает монотонны характер переходного процес(а с за- данной постоянной времени Т, которая зависит не от параметров объекта, I а лишь от коэффициента С, который может быть задана соответствии сже- лаемым критерием качества регулиро.ва ния, В итоге в установившемся режиме пол1Д1ают O., Q П. Условие существо- вания скользящего режима (2) выполня ется путем выбора величины модуля (напряжения релейного элемента 3,

i Таким образом, благодаря организа- :ции в системе скользящего режима и использованию в качестве информации о:состоянии объекта сбответствующих оценок идентификатора обеспечивается малая чувствительность к параметрическим и внешним возмущениям,

5

0

5

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий последовательно включенные задатчик скорости, первый сумматор, релейньй элемент, первый интегратор, тиристорный преобразователь, выход которого подключен,к якорной обмотке электродвигателя, датчик скорости электродвигателя, MexaHipiec- ки связанный с электродвигателем, и идентификатор состояния в виде последовательно включенных фильтра, второго сумматора, второго интегратора, измерителя ошибки оценки, третьего интегратора, причем токовый, скоростной и моментный выходы идентификатора состояния соединены с соответствующими входами первого сумматора, о т - личающийся тем, что, с целью повьшения качества регулирования при действии параметрических и внешних возмущений, выход измерителя ошибки оценки подключен к дополнительному входу первого сумматора, а выход релейного элемента - к входу фильтра идентификатора состояния.

Изобретение относится к электротехнике и может быть .использовано в регулируемых , электроприводах постоянного тока, применяемых в металлургии, машиностроении, химической и текстильной промьшшенности. Целью изобретения является повышение качества регулиро вания при действии параметрических и внешних возмущений. Устройство содержит измеритель 12 ошибки оценки, выход которого подключен к дополнительному входу первого сумматора. Выход релейного элемента 3 подключен к входу фильтра 9 идентификатора 8 состояния. В данном устройствеg благодаря организации скользящего режима и использованию информации с идентификатора обеспечивается малая чувствительность к параметрическим и внешним возмущениям. I ил. . СЛ