Устройство для управления электроприводом крановой тележки с грузом на гибком подвесе Советский патент 1990 года по МПК B66C13/22 

Изобретение относится к системам управления электроприводом грузоподъемных машин и предназначено для автоматического управления движением крановой тележки.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена блочная схема задатчика скорости крановой тележки; на фиг, 2 - функциональная схема устройства для управления электроприводом крановой тележки с грузом на гибком подвесе.

Задатчик скорости содержит последовательно соединенные командоаппарат 1, консервативное звено 2 с передаточной функцией ffpV + 1 и блок 3

масштабирования. К выходу блока 3 подключены последовательно соединенные блок 4 масштабирования, дифференцирующее звено 5 и дифференцирующее звено 6, выход которого подключен к одному из входов сумматора 7. К выходу блока 3 подключен также последовательно соединенный блок 8 масштабирования, дифференцирующее звено 9, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7. С третьим и четвертым входами сумматора 7 соединены соответственно выходы блока 10 масштабирования и интегратора 11, входы которых подключены к выходу первого блока 3. Блоки масштабирования выражены в виде усилителя. Задатчик скоСП

И

43 00

о

ростн крановой тележки через выходной элемент 12 подключен к первому входу регулятора 13 скорости электродвигателя 14 привода крановой тележки 15 (фиг.2), к второму и третьему входу которого подключены соответственно датчик 16 скорости крановой тележки (электродвигателя 14) и датчик 17 отклонения гибкого подвеса (угла -f отклонения грузового каната 18). Электродвигатель 14 включен в силовую цепь тиристорного преобразователя 19, вход которого соединен с выходом регулятора 13 скорости. Груз 20 соединен с крановой тележкой 15, имеющей механическую связь 21 с электродвигателем 14 при помощи грузового каната 18.

Для описания сущности работы устройства рассмотрим систему дифференциальных уравнений, описывающих дви- жение груза и крановой тележки под действием ускорения:

1 и)я dV 1 ZtJ 6 dt

м S + mg F

(1)

на общую передаточную функцию относительно входного задающего воздействия:

М(Р) Vft(P) ),

(3)

KoF

где W4(P) - +b,p btfT-Ty) Л.(4)

Кл,К3К

bo

5

0

5

ъ,

ь

1 + KoKg + К|,КЭК, КЧК3К

Ко к 1;

о Т2 i

Т° 8

к -1 к5 - „,

„ m

Ks м 8

С учетом обратной связи по Ч и конечного значения К, а также коэффициентов Kg, Кч и Кэ, которые влияют на качество переходного процесса, задающее воздействие (в операторах Лапласа) имеет вид

Изобретение относится к системам управления электроприводом грузоподъемных машин и предназначено для автоматического управления движением крановой тележки. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит регулятор скорости движения крановой тележки, соединенный входами с датчиком отклонения гибкого подвеса и датчиком скорости движения крановой тележки, а также с выходным элементом задатчика скорости, выполненного в виде командоаппарата. Последний связан с входом консервативного звена, выход которого подключен через блок масштабирования к входам блоков масштабирования и входу интегратора. Интегратор соединен выходом с входом сумматора, подключенного выходом через выходной элемент к регулятору, вторым входом-через последовательно соединенные дифференцирующие звенья к выходу блока, третьим входом - через дифференцирующее звено к выходу блока и четвертым входом-к выходу блока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

где Мит- масса (приведенная) кра- 30

новой тележки и груза, 1 - длина грузового каната, F - внешнее избыточное (без учета силы сопротивления) усилие,35

g - ускорение силы тяжести. Избыточное усилие F для системы автоматического регулирования (САР) скорости электродвигателя может быть записано в виде40

F K(V3 - -tflft/ (2)

где К - общий коэффициент передачи цепи регулятор скорости - электродвигатель, 5 V3 - задающее в воздействие

(скорость), Куи йЈ - коэффициенты передачи

цепи отрицательной обратной связи по V и Ц соответственно.

50

, С помощью формул (1) и (2) можно , построить структурную схему САР. Для схемы устройства изображение по Лап- ласу выходного сигнала (в данном случае - угла U отклонения грузового каната) равно изображению по Лапласу входного сигнала (V), умноженному

(т -

г ) - -zr- ГТГтГ5

-

Р + 1 K(d0P3 + + dbP + Q

К„Р

(5)

При этом, если выбрать значения d0, d, и d.j из условия равенства их соответственно Ъ0, Ъ и Ъ/г то тем самым можно для некоторой вполне определенной структуры САР значений ее параметров найти задающее воздействие, обеспечивающее точное регулирование как угла Ф отклонения грузового каната, так и скорости V крановой тележки. Действительно, для Ц можно, подставив (5) в (3), получить формулу

lO(-p) -аРК| -

тр) Р(Т.Р + 1

Kv(d0P3 + d + UP + 1) . -„

KoP

Kv(b0P3 + b(P2 + + l)

o-f (1 -

(o,

Для скорости V крановой тележки передаточная функция имеет вид

Wtf(P)

T2p2

1

Kv(b0P3 + b«P3 + b.P + 1)

Изображение по Лапласу для скррос- ти крановой тележки при задающем воздействий вида (5)

(V)P Ve(P) ).(8)

Подставив (8) формулы (5) и (7), получим

d0(T2P2 + 1)

Р2

(Т2р2

+ 1)

(9)

Таким образом, если задающее воздействие (его изображение) будет вида (5), то тем самым обеспечивается независимость регулируемых параметров if и V как от конкретной структурной схемы САР, так и от ее параметров, а точнее, новое задающее воздействие обеспечивает регулирование If и V в соответствии с заданным (по условиям управления) законом. При этом регулирование указанных параметров относительно задающего воздействия также сопровождается динамической ошибкой, без которой в реальной САР осуществить регулирование невозможно.

С целью определения вида корректирующего воздействия найдем оригинал по изображению (5), т.е. зависимость изменения задающего воздействия во времени. Для этого преобразуем (5) в сумму

V3(P)

откуда

Va acKv (d.fl2 - 1) sinfl t +

+ d0fl2 -cosfl t + dЈ (1 -(Ю

- cos /I t) + t,

Вид (10) определяет структуру и тип звеньев предлагаемого устройства, а вид 11 показывает изменение задающего воздействия Vj во времени, т.е. сигнала V5 с выхода устройства.

Запишем (Ю). в следующем виде:

/(Р) ЈflЈLr 1(depa +

(12)

Г

Т2Р2 +. 1

+ d,P + Аг +

.

Зависимость (12) реализована в схеме задатчика скорости в виде консервативного звена с передаточной

5 функцией -г у +-у, четырех усилителей

с коэффициентами усиления соответственно Kv , d, , dt и dj , трех дифференцирующих звеньев, а также интегратора

с передаточной функцией -. При этом

передаточные коэффициент консервативного звена, дифференцирующих звеньев и интегратора должны быть равны

15 единице. В противном случае их можно сделать равными и ввести-новый (вместо KV) общий передаточный коэффициент, в который К,/ входит сомножителем.

20 Сущность работы предлагаемого устройства заключается в следующем.

В момент начала разгона крановой тележки 15 от командоаппарата 1 на вход консервативного звена 2 поступа25 ет ступенчатый сигнал а0 напряжения постоянного тока. При этом на выходе консервативного звена 2 появляется сигнал, который проходя через блок 3 с коэффициентом масштабирования, рав3Q ньм Kv, поступает на входы блоков 4, 8 и 10, а также на вход интегратора 11. Как следует из (12), коэффициенты усиления блоков 4, 8 и 10 должны быть соответственно равны d/, di и d. Они могут- быть определены, поскольку все значения параметров известны, а именно можно рассчитать или определить опытным путем общий коэффициент передачи К цепи регулятор 13 скорости - тиристорный преобразователь 19 - электродвигатель 14, масса (приведенная совместно с массой вращающихся частей привода) крановой тележки 15 и масса груза 10 известны, длина 1 грузового каната 18 также известна (предполагается, что разгон крановой тележки осуществляется при 1 const). Значения 0( и Ку могут быть определены, а их значения, в свою очередь,- использованы

5® при расчете d0 и dj.

Первое, второе, третье и четвертое слагаемые (точнее, соответствующие им сигналы напряжения постоянно- 55 го тока) в формуле (10) получаются путем прохождения сигнала с выхода блока 3 соответственно через блок 4 и дифференцирующие звенья 5 и 6, блок 8 и дифференцирующее звено 9, блок

35

40

715

10, интегрирующее звено 11. Суммирование сигналов, соответствующих слагаемым в формуле (10), осуществляется при помощи сумматора (суммирующего усилителя 7). С выхода сумматора через выходной элемент 12 снимается и подается сигнал задающего воздействия Vj (фиг.2) на вход регулятора 13.

Формула изобретения

Устройство для управления элект-. роприводом крановой тележки с грузом на гибком подвесе, содержащее кон- сервативное звено, связанное входом с выходом командоаппарата, и интегратор, связанный входом с выходом консервативного звена, а выходом - с регулятором скорости движения крановой тележки, соединенным с датчиком отклонения гибкого подвеса и датчиком скорости движения крановой

Г

я

Редактор Н. Гунько

9м.г

Составитель Э.Кондратенко

Техред м. Холанич Корректор И.Муска

Заказ 1619

Тираж 606

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

8

тележки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено сумматором, один из входов которого связан с выходом интег- ратора, а выход - с регулятором ско10

15

20

рости крановой тележки, дифференцирующими звеньями и блоками масштабирования, через один из которых выход консервативного звена подключен к входу интегратора, входу второго масштабирующего блока, соединенного выходом с вторым входом сумматора, входу третьего масштабирующего блока, связанного выходом с входом одного из дифференцирующих звеньев, выход которого соединен с третьим входом сумматора, и к входу четвертого масштабирующего блока, соединенного выходом с входом второго дифференцирующего звена, подключенного выходом к входу третьего дифференцирующего звена, выход которого соединен с четвертым входом сумматора.

Подписное