Регулятор скорости Советский патент 1977 года по МПК G05D13/00 

(54) РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ

Изобретение относится к управляемым системам автоматического регупирс ания скоростиэлектропривода, в частности к системам, содержащим фазовый дискриминатор в канале регулирсдаания.

Известны устройства стабилизации и регулирования скорости вращения двигателя, содержащие последовательно соединенные частотный датчик скорости, формирователь импульсов, делитель частоты импульсов

датчика, корректирующее устройство, вклкм чающее выявитель отклонения, расширитель и формирователь заднего фронта, устройств во разделения двух последовательностей импульсов, устройство сравнения, силовой преобразователь и двигатель, а также j ,за дающий генератор и делитель эталонной частоты, выход которого подключен ко второму входу устройства разделения jl.

В условиях колебаний напряжения питающей сети и температуры окружающей среды аналоговые времязадающие элеменч-ы, применяемые для получения интервала Т , не способны обеспечить необходимую точность 1-2%. Такая нестабильность интервала

npHBCwrr к значительному уменьше1гио диа пазона работы коррекции и даже к насыщению расщирителя.

Известен регулятор скорости, содержащий генератс импульсов, подключенный к пврв( му делителю частоты, блок разделекия импульсе, подключенный через последовательно соединенные компаратор, преобразователь частоты, исполнительный двигатель, датчик скорости, первый формирователь импульсов ко второму делителю частоты, и второй фор мирователь импульсов 2.

Такой регулятор скорости отличается низким быстродействием знaчитeльiной инерционности обмотки возбуждения при регулировании потетса возбуждения двигателя. Увеличение быстродействия может быть достигнуто путем регулирования тока якоря двигателя. Однако привод с описанной структурой при подобном регули- ровании неработоспособен из-сЗа шлерн устойчивости системы. Для восстановления устойчивой работы необходимы специальные корректирующие устройства. Цепью изобретения является повышение точности регулятора. Это достигается тем, что он содержит третий делиге.ль частоты, через последовательно ссединенные. четвертый делитель частоты элемент ИЛИ пэдключенньй к первому входу триггера, пятый делитель частоты, вход ом. подключенный к первому делителю час1оты, а выходом - к первому входу блока раэделеш1я импульссмз, и элемент задержки, входом подключенный к ходу й-торого делителя частоты, а выходом - ко второму входу триггера, выход которого, подключен к блоку расишрения импульсов, при этом вход третьего .дел1ттеля частоты подключен к выходу генератора импульсов. На чертеже приведена блок-схема опи- сьпзаемого регулятора скорости . Регулятор скорости состоит из генератора импульсов 1 выход которого подключен к входам первого делителя частоты 2 и третьего делите ля частоты 3. Переключатели коэффициенте деления этих делителей механически связаны, а выходы подключены соответственно к входу пятого делителя частоты 4 (с коэффицкентом деления jW) и четвертого делителя частоты 5 (с коэффшшентом делеюгяй С выходом четвертого делителя 5 связаны последовательно соединенные элемент ИЛИ 6, триггер 7, блок расширения импульсов 8, второй формирователь импульсов 9, блок расзделения импульсов 10, компаратор 11, преобразователь частоты 12, пополнительны двигатель 13, датчик скорости 14, первый формирователь импульсов 15, второй делитель частоты 16 и элемент задержки 17. Импульсы с выхода второго делителя частоты 16 осуществляют сброс третьего и четвертого 5 делителей частоты . tocr/ пают также на второй вход элемента ИЛИ 6 и через элемент задеряжи 17 - на второй вход триггера 7. Выход пятого делителя частоты 4 соединен со вторым входом разделения импульсов 1О. Коэффициент Т7 пятого делителя частоты 4 по величине больше коэффициента деления четвертого делителя частоты 5. Выбор этих коэффициенте© производится из условия получения необходимого коэффшшента расширител Работа регулятора скорости происходит следуюш:им образом. Импульсы, вырабатываемые датчикам скорости 14, формируются первым формирователем импульсов 15 и пО Даются на второй делитель частоты 16. Им пульс частоты i с выхода второго делителя частоты 16 производит сброс делите лей частоты 3 и 5 и через элемент ИЛИ 6 подается на первый вход триггера 7, пере- брасьгоая его в состояшш 1 или подтвержу дая это состояние. Тот же импульс спустя время , определяемое параметрами элемента задержки 17, возвращает триггер 7 в исходное состояние О. По скончании импульса сброса делителей частоты 3 и 5 производится и их запуск, так как на вход этих делителей непрерьюно поступает част« та с генератора импулесш 1. Эта частота делится на число равное произведению коэффициентов деления делителей частоты 3 .и 5, т.е. на величину К- тп, где К - коэффициент деления регулируемого делителя , и делителя эталонной частоты. Импульс на выходе четвертого делителя частоты 5 по, является по истечении времени с момента сброса делителей 1 КтпТр , где Tj, период частоты генератора. Этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 6, перебрасывает триггер 7 в состояние 1. Следующий импульс частоты f сбрасывает делители частоты 3 и Sj, а также, пройдя через эле мент ИЛИ 6, подтверждает состояние триггера 7 и с задержкой возвращает триггер 7 в состояние О. Импульс с выхода триггера 7 шириной лТ„- TO - Т расширяется в К раз блоком расширения импульсов 8. Сформированный по заданному фронту раоширенного импульса во втором формиров теле импульсе 9 короткий импульс i -п , имеющий фазовый сдвиг по отношению к имьпульсу „ , пропорциональный отклонению скорости, постуз- зет на первый вход блока разделения импульсов 10, на второй вход которого подается импульс эталонной частоты, полученной в результате деления на число KQ делителями частоты 2 я 4 частоты генератора импульсов 1. Блок разделения импульсов 10 исключает возможность прихода импульс1ж на вход компаратора 11 с интервалом меш шим, чем разрешающая способность входных элементе компаратора 11. Компаратор 11 производит сравнение по фазе импульсов частот 1 и f, .поступающих с выхода блока разделения импульсе® 10. С приходом каждого импульса частоты компаратор 11 выдает сигнал преобразователю частоты 12 на подключение к сети исполянитепьногодвигатешя 13, а с приход ом каждого: импульса частоты f компаратор 11 задает сигнал преобразования частоты 12 на торможение исполнительного двигателя 13, т.е. таким образом обеспечивается от ркцательная обратная связь по скорости. При больших отклонениях скорости исполнительного двигателя 13 вверх, когда Т - TQ, необходимо производить блокирон ку от пропадания импульсов f . Для этой цели служат элемент ИЛИ 6 и элемент задержки 17, подключенные к входам триггеpa 7. Благодаря такому включенюо эяемевтов триггер 7 в любом случав будет н&хошпъся в состоянии 1 с приходом каждого импульса длительностью не менее чем tr t т.е. на вход расширителя с прюс дом каждого импульса будет подаваться .импульс длительностью не менее t. Временной интервал Тд выбирается из условия получения предварительнохч) сдвига импульсов Iji при T.J - Tji на величину при заданном коэффициенте усиления расшн- рнтеля К : Ч Учитьтан, что Тэ Т,Кт1 (Ti-nil т.е. стабильность работы устройства опре деляётся стабильностью коэффициентов депе .ния делителей частоты 4 и 5, следовательно, рассматриваемый астатический диск , ретный регулятор скорости может работать to условнах значительных колебаний напряжения питающей сети и температуры окружающей среды.. Стабильность и качество работы астатического дискретного регулят1 а зависят также 07 степени квантования велингаы Т - Tj, возникающего вследствие того,, что импульс частоты может прОизвёств сб;рос делителей частоты 4 и 5 в любой момент времени между двумя соседними импульсами частоты f генератора импульссв 1. Однако отсчет временного интервала начинается с момента прихода первого импульса частоты if после сброса делителей, т.е. с запаздьгоанием от момента сброса делителей в пределах от О до Т. Следовательно, выбрав достаточно высокую частоту генераторй импульсов 1, можно свести квантс«ание к минимуму. Так при и fg 4ОО Гц вепнчина степени квантования дТ О,О4%. Коэффициенты деления делителей 4 и 5 выбираются из условия получе1шя необходимого коэффициента усиления блока расширения импульсов 8. Отношение этих коэффици тов определяется выражением Изменение уставок скорости исполнительного двигателя можно проивгзодить не только изменением ксюффидиента деления второго частоты 16, но и одновременно из г енением коэффициента деления регулируемых делителей частоты 2 и 3. Дпя этого перекпючатепи коэффициентов деления делителей механически связавсы. Максимальный коэффициент деления делителей частоты 3 и 2 выбирается согласно выражению эллин где1 - минимально возможный предел эталонной частоты регулятора скорости. Минимально возможны коэффшшент деления, который может быть установлен на делителях частоты 2 и 3, определяется по формуле: awAKt где i aKCWMarobHO возможная эталонная частота регулятора скорости. Отсюда число crjTieBea скорости двигателя, которые можно получить коэффи1шента деления делителей частоты 2 и 3 при неизменном коэффициенте деления второго делителя частоты 16, будет ст. МАКС мин Полнее число ступеней изменения сксфооти двигате/ш при изменении коэффнцие1ггов еления делителэ частоты 2,3 и 16. СТ. ПОЛИ.- ллАкс . , т.е. илавность регулирования скорости предлагемого устройства значительно выше, чем в регуляторах скорости с изменением коэ(} фшшента делеяян только делителя частоты датчика. Таким образом, предлагаемый регулятор обеспечивает высокую плавность ре1тглирааания скорости, а также стабильную работу в условиях значительных .колебаш1й напряжения питающей сети и температуры окружающей среды. Формула изобретения Регулятор скорости, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому делителю частоты, блок разделения импульссж подключенный через последовательно соеднненнгые компаратор, преобразователь частоты, исполнителъньй двигатель, датчик скорости, первый 4Срмировс1тель импульсов

I ко второму делителю частоты, и второй формирователь импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулят, он содержит третий делитель частоты, через послеш ательно соединенные четвертый делитель частоты и элемент ИЛИ подключенный к первому входу триггера, рятый делитель частоты,, входом подключенгаый к первому делителю частоны, а выходом к EepBWfy шссду бло1« ка разделения импупьсов, и элемент задержки, входом подключенный к выкоду второго делителя частоты, а выходом - ко вто

рому входу триггера, выхоа подклю. чек к блсжу расширения импульсое, при этом вход третьего делителя частоты подключен к выходу генератфа импульсов.

Источники информации, принятые во вн мание при сспертиэе:

1.Трахтенберг Р. М. Астатический дискретный регулятор скорости., Электричество, № 4, 1972Л2.Трахтенберг Р. М, Астатический дискч ретный регулятор., Автоматика и телемеханика, № 3, 1966.