Устройство для управления электроприводом Советский патент 1980 года по МПК G05B11/01 

1

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и предназна :ено для управления позиционными механизмами,обеспечивающими перемещение рабочего органа в заданное положение.

Известно устройство для управления позиционным электроприводом, содержащее двигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, регуляторы тока, скорости вращения, положения, датчики тока, скорости вращения, положения и нелинейный преобразователь l .

Известно также устройство для управления электроприводом, которое содержит последовательно включенные регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, тиристорный преобразователь и двигатель. Выходы двигателя через датчики положения, скорости и тока соединены с соответствующими регуляторами. Для формирования оптимального переходного процесса при отработке малых и больших перемещений используется нелинейный преобразователь 2 .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для управ.г1ения электроприводом,

содержащее нелинейный преобразователь, последовательно соединенные регулятор положения, задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока, тиристорный преобразователь и двигатель, первый выход которого через датчик тока соединен с соответствующим входом регулятора тока, второй выход связан через датчик положения с перйым входом регулятора положения и через датчик скорости - с соответствующим входом регулятора скорости 3 .

Однако, Все эти устройства обладают повьааенной чувствительностью к изменениям параметров, силовой части электропривода вследс;гвие низкого коэффициента усиления регулятора положения. Это приводит к снижению точности работы системы и уменьшению ее быстродействия при изменении момента инерции привода, магнитного потока двигателя и статического момента нагрузки на валу двигателя.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Эта цель достигается тем, что вход нелинейного преобразователя соединен с .выходом датчика скорости, выход 30 со вторым входом регулятора положеИЯ, о третьим входом которого свяаг виход рогулятора , а с четертым - .выход .датчика тока,, крое того, тем, что .рех улятор положеия выполнен Б виде релейного элеента.

Структурная схема устройства приедена на чертеже.

Устройство содержит регулятор 1 корости, регулятор 2 тока, тиристорНлй преобразователь 3, двигатель 4, атчик 5 тока, датчик б скорости,датчик 7 положения, нелинейный преобразователь 8, регулятор 9 положения, выполненный релейным. Релейный элемент 10, интегратор 11, инвертор 12 образуют задатчик 13 интенсивности.

На вход релейного регулятора 9положения поступают сигналы обратных связей по текущему значению перемеения, квадрата скорости двигателя и тока якорной цепи. При стабилизации положения на заданном уровне регулятор 9 положения (релейный элеент) работает в скользящем режиме, т.е. переключается из одного устойчивого положения в другое с высокой частотой таким образом, что среднее значение напряжения на его выходе равно нулю. Это обеспечивается наличием -обрат-ной связи выхода регулятора тока на вход регулятора положения .

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии на входе релейного элемента 9 сигнала, пропорционального требуемому перемещению, релейный элемент 9 под действием обратной связи с выхода регулятора 2 тока работает в скользящем режиме, т.е. переключается с высокой частотой, поддерживая напряжение иа выходе регулятора 2 тока, равное нулю. Напряжение тиристорного преобразователя 3 также равно нулю и двигатель 4 неподвижен. После подачи на вход системы задания на требуемое, перемещение релейный элемент 9 выдает максимальное напряжение на вход релейного элемента 10, который, в свою очередь, выдает максимальное напряжение на интегратор 11. Напряжение на выходе задатчика интенсивности 13 (интегратора 11) меняется по линейному закону в соответствии с заданным ускорением двигателя и поступает на вход регулятора 1 скорости, который через регулятор 2 тока управляет напряхсением тиристорного преобразователя 3, обеспечивая разгон двигателя 4 с заданным ускорением. После достижения выходным напряжением интегратора 11 значения соответствующего максимально допустимой, скорости двигателя 4, релейный элемент 10 через инвертор 12 переводится з скользящий режим, осуществляя стабилизацию выходного напряжения задатчика 13 интенсивноети на заданном уровяе. Регулятор 1 скорости осуществляет стабилизацию скорости двигателя 4 под действием обратной связи по скорости, сигнал которой вырабатывается датчиком б скорэсти. По мере отработки перемещения увеличивается сигнал обратной связи по перемещению, который вырабатывается датчиком 7 положения и поступает на вход релейного элемента 9 . В результате суммарного действия обратной связи по положению,обратной связи по квадрату скорости, которая вырабатывается нелинейным преобразователем 8, и обратной связи по току, вырабатываемой датчиком 5 тока, релейный элемент 9 выдает на вход релейного элемента 10 максимальное напряжение противоположной полярности, переводя двигатель в тормозной режим. После отработки заданного перемещения релейный элемент 9 вновь переводится в скользящий режим под действием обратной связи по напряжению регулятора 2 тока. Регулятор 2 тока обеспечивает стабилизацию тока якоря двигателя 4 на максимально допустимом уровне в режиме упора.

Преимуществом описанного устройства является применение релейного регулятора положения, облададаего большим коэффициентом усилениями не нарушающего устойчивости системы управления за счет скользящего режима. Применение релейного регулятора делает систему управления мало чувствительной к изменениям момента инерции системы, магнитного потока двигателя и статического момента на его валу и позволяет увеличить точность и быстродействие устройства при работе в условиях действия различных параметрических и координатных возмущений .

Такое устройство может найти широкое применение в электроприводах позиционных механизмов в металлургической и машиностроительной промышленности, в частности для привода нажимных устройств, координатных станков и манипуляторов.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электроприводом, содержащее нелинейь ый преобразователь, последовательно соединенные регулятор положения, задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока, тиристорный преобразователь и двигатель, первый выход которого через датчик тока соединен с соответствующим входом регулятора тока, второй выход-связан через датчик положения с первым входом регулятора положения и через дат чин скорости - с соответствующим

входом регулятора скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, вход нелинейного преобразователя соединен с выходом датчика скорости, выход - со вторым входом регулятора положения, с третьим входом которого связан выход регулятора тока, а с четвертым - выход датчика тока.

2, Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что регулятор положения выполнен в виде релейного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гарнов в.К., Рабинович В.В., Вишневский Л.М. Унифицированные системы автоматического управления электроприводом в металлургии. М., Металлургия, 1978, с. 91.

2.Тиристорные электроприводы прокатных станов. М., Металлургия, 1978, с. 94.

3.Лебедев Е.Д. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М., Энергия, 1970, с.90, рис. 3-39 (прототип).