УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ С КОМБИНИРОВАННЫМ ТАХОГЕНЕРАТОРОМ Советский патент 2006 года по МПК G05B11/01 

Устройство для автоматического регулирования с комбинированными тахогенераторами может быть применено как устройство стабилизации, программного управления или следящая система.

Известны тахогенераторы в системах автоматического регулирования, являющиеся составным звеном контура обратной связи по скорости или звеном в цепи компенсации скоростной ошибки. При этом в качестве дающего и принимающего тахогенератора могут быть использованы тахогенераторы постоянного или переменного тока (см. Тун А.Я., Тахогенераторы для систем управления электроприводами, издательство "Энергия", 1966 год).

Известен реверсивный бесконтактный тахогенератор, имеющий малый уровень "нулевого сигнала" и небольшую "мертвую" зону при большей крутизне скоростной характеристики и, следовательно, не имеющий недостатков тахогенераторов, указанных выше. Однако реверсивный бесконтактный тахогенератор наряду с достоинствами, позволяющими улучшить качество работы системы автоматического регулирования и повысить ее точность, обладает сложной конструкцией, содержащей синхронный генератор, датчик углового положения (бесконтактный сельсин), модуляторы и фазочувствительный выпрямитель.

Наличие в реверсивных бесконтактных тахогенераторах двух электрических машин с электронной аппаратурой усложняет систему автоматического регулирования в целом и понижает надежность ее работы.

С целью увеличения надежности, уменьшения габаритов и стоимости аппаратуры, предлагается система автоматического регулирования с комбинированными тахогенераторами. Комбинированные тахогенераторы системы состоят из однотипных дающего и принимающего синхронных генераторов, установленных соответственно на задающем валу и объекте регулировании, общего датчика положения (бесконтактного сельсина), соединенного с валом одного из синхронных тахогенераторов (задающего или принимающего), и общей схемы преобразования.

Таким образом, предлагаемая система автоматического регулирования с комбинированными тахогенераторами, более надежными и менее сложными в практической работе, со всеми преимуществами, свойственными реверсивным бесконтактным тахогенераторам, позволяет обеспечить повышенные качества и точность управления объектами.

Описание изобретения

Блок-схема предлагаемой системы автоматического регулирования с комбинированными тахогенераторами представлена на фиг.1.

Измерители рассогласования задающего вала BT₁-5 и объекта регулирования BT₂-5 вырабатывают сигнал управления силовым следящим приводом ССП (электрический или гидравлический привод) через усилитель напряжения УН, корректирующие контура КК и электронный усилитель токов управления УТ, на который поступает также сигнал алгебраической суммы с комбинированного тахогенератора, пропорциональный разности мгновенных скоростей задающего и принимающего валов.

Дающий синхронный генератор 1 (СГД) установлен на задающем валу. Принимающий синхронный тахогенератор (СГП) 2 установлен на валу объекта и соединен с датчиком положения 9. Датчик положения 9 может быть соединен как с задающим валом, так и с валом объекта. Обмотки одноименных фаз синхронных генераторов соединены встречно и подключены к входам модуляторов 3, 4, 5. Выходные трансформаторы модуляторов 6, 7, 8 соединены с трехфазной обмоткой датчика положения 9, в качестве которого используется бесконтактный сельсин. Сигнал с датчика положения поступает на фазочувствительный выпрямитель 10 и затем на усилитель УН системы.

Векторная диаграмма, поясняющая работу двух синхронных генераторов, включенных встречно, приведена на фиг.2. Система автоматического регулирования, по причинам технологических погрешностей изготовления ее узлов, имеет статическую ошибку, которая мало меняется в процессе работы системы. При этом векторы фазного напряжения принимающего генератора (СГП) - u₁", u₂" и u₃" сдвинуты в пространстве относительно векторов фазных напряжений дающего генератора (СГД) - u₁', u₂' и u₃' на величину статической ошибки α.

В любом динамическом режиме система автоматического регулирования имеет динамическую ошибку, определяемую величиной ±β.

Фазные напряжения дающего СГД определяются по формулам:

где к_д - крутизна дающего СГД,

Ω - угловая скорость вращения СГД.

Фазные напряжения принимающего СГП:

где к_п - крутизна принимающего СГП.

Разность фазных напряжений СГД и СГП:

подается на модуляторы, на выходе которых получаем

где ω - частота опорного напряжения;

Коэффициент передачи модуляторов принят равным 1.

Напряжение u_1м, u_2м и u_3м, трансформируясь в однофазную выходную обмотку датчика положения (9), образуют выходное напряжение:

После подстановки уравнений (3) и (4) в уравнение (5) и тригонометрических преобразований имеем:

Таким образом, на выходе получаем напряжение опорной частоты ω, амплитуда которого пропорциональна угловой скорости вращения задающего вала Ω. При реверсе происходит изменение фазы выходного напряжения u_вых1 на 180°. Это обстоятельство позволяет применив на выходе фазочувствительный выпрямитель 10, запитанный тем же опорным напряжением, что и модуляторы - u_оп, освободиться от опорной частоты и получить на выходе выпрямителя 10 постоянное напряжение u_вых2, знак которого определяется направлением вращения синхронных генераторов и амплитуда пропорциональна скорости вращения:

Значения статической и динамической ошибки системы автоматического регулирования не превышают α=0,5 град и β=±0,5 град.

При одинаковой крутизне СГД и СГП к_д=к_п=к выходное напряжение может изменяться в следующих пределах за счет рассогласования между задающим валом и объектом:

1 случай β=+0,5 град.

2 случай β=-0,5 град

Следовательно, при изменении ошибки системы от 0 до 1 град величина выходного напряжения u_вых.2 изменяется на 0,02% от своего номинального значения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемый комбинированный тахогенератор практически не вносит дополнительных ошибок по скорости в систему автоматического регулирования.

Крутизна выходной характеристики каждого из синхронных генераторов может регулироваться путем изменения их токов возбуждения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как система стабилизации, программного управления или следящая система. Технический результат заключается в повышении надежности и точности работы систем. Устройство для автоматического регулирования содержит задающий вал и последовательно соединенные датчики рассогласования задающего вала, сумматор, усилитель и привод, выход которого соединен с одним из входов сумматора через датчик рассогласования выходного вала привода. Принимающий синхронный генератор установлен на валу привода, а датчик положения и задающий синхронный генератор - на задающем валу. Причем выход модулятора через датчик положения соединен с входом фазочувствительного выпрямителя. Выход принимающего синхронного генератора через дополнительно установленный сумматор соединен с входом модулятора и выходом задающего синхронного генератора. Выход фазочувствительного выпрямителя соединен с одним и входов усилителя. 2 ил.

Устройство для автоматического регулирования с комбинированным тахогенератором, содержащее задающий вал и последовательно соединенные датчики рассогласования задающего вала, сумматор, усилитель и привод, выход которого соединен с одним из входов сумматора через датчик рассогласования выходного вала привода, принимающий синхронный генератор установлен на валу привода, а датчик положения и задающий синхронный генератор - на задающем валу, причем выход модулятора через датчик положения соединен со входом фазочувствительного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности и точности работы системы, в нем выход принимающего синхронного генератора через дополнительно установленный сумматор соединен с входом модулятора и выходом задающего синхронного генератора, а выход фазочувствительного выпрямителя соединен с одним из входов усилителя.