SU1099370A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с датчиком скорости, подключенный к преобразователю, сумматор, первый вход которого соединен с источником задающего сигнала, второй - с выходом датчика скорости, а выход через релейный регул тор скорости св зан с входом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и улучшени  энергетических показателей привода, в него введены интегратор-ограничитель включенный между выходом релейного регул тора скорости и входом преобразовател , а также формирователь сигнала переключени , состо щий из интегратора и масштабного усилител  с трем  входами, причем выход сумматора соединен с входом интегратора и первым входом масштабного усилис тел , второй вход которого соединен € с выходом интегратора, третий - с (Л выходом интегратора-о1 раничител , а выход масштабного усилител  соединен с входом релейного регул тора скорое ти. со ;о со

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в общепромьаиленных электроприводах посто нного тока, где требуетс  высо ка  точность отработки заданной ско рости и инвариантность к возмущгиощим воздействи м, в частности в элек троприводах станков с ЧПУ. Известен электропривод посто нно го тока, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, регул тор скорости, второй сумматор, регул тор тока, преобразователь, электро двига1 ель и датчик скорости, выход которого подключен к первому входу сумматора, датчик тока  кор , выход которого соединен с вторым входом второго сумматора t13. Недостаток этого электропривода визка  точность поддержани  заданной скорости при действии внешних возмущений. Наиболее близким по технической сущности к изЬбретеиюо  вл етс  . электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель с датчиком скорости, подключенный к преобразова телю, сумматор, первый вход которого соединен с источником задающего сигнгша , второй - с выходсж датчика скорости, а выход через релейный регул тор скорости св зан с входом преобразовател . Кроме того, электропривод содержит релейный регул ;тор тока, датчик тока, датчик производной тбка и датчик ускорени . Использование двух релейных регул торов в указанном электроприводе позвол ет реёшизовать ско 1ьз щий режим (СР)управлени , что повьшает Д1й амическую точность при отработке заданной скорости. Дл  реализации СР в данном приводе используютс  дифференциаторы тока и скорости 23 Однако получить точные сигнгшы о производных тока и скорости невозможно , так как применение дифференциаторов требует включени  фильтров высокочастотных пймех,. что искажает полезный сигнал на входах регул тора скорости и, в особенности, регул тора тока, вследствие чего частотапереключений регул тора тока в СР низка . Таким образом, режим работы  в ,л етс  автоколебательным,что приводит к колебани м тока и скорости около их средних значений. Следовательно, недостатки известного электропривода - низкие энергетические показатели и статическа  точность, Цель изобретени  - повБшеиие точности и улучшение энергетических показателей электропривода посто н ного тока. Указанна  цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока содержащий электродвигатель с датчиком скорости, подключенный к преоб- разователю, сумматор, первый вход которого соединен с источником задающего сигнала, второй - с выходом датчика скорости, а выход через релейный регул тор скорости св зан с входом преобразовател , введены интегратор-ограничитель , включенный между выходом релейного регул тора скорости и входом преобразовател , а также формирователь сигнала переключени , состо щий из интегратора и масштабного усилител  с трем  входами, причем выход сумматора соединен с входом интегратора и первым входом масштабного усилител , второй вход которого соединен с выходом интегратора, третий - с выходом интегратора-ограничител , а выход масштабного усилител  соединен с входом релейного регул тора скорости . На чертеже представлена схема устройства. Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 с датчиком 2 скорости, подключенный к преобразователю 3, сумматор 4, первый вход которого соединен с источником 5 задающего сигнала, второй - с выходом датчика скорости, а выход через релейный регул тор 6 скорости св зан с входом преобразовател  3. В электропривод введены интеграторограничитель 7, включенный между выходом релейного регул тора б скорости и входом 3 преобразовател , а также формирователь 8 сигнала переключени , состо щий из интегратора 9 и масштабного усилител  10 с трем  входами. Выход сумматора 4 соединен с входом интегратора 9 и первым входом масштабного усилител  10, второй вход которого соединен с выходом интегратора 9, третий - с выходом интегратора-ограничител  7, а выход масштабного усилителр 10 соединен с входом релейного регул тора б скорости . Электропривод работает следующим образом. Регул тор б скорости (релейный элемент) через интегратор-ограничитель 7 и преобразователь 3 осуществл ет стабилизацию скорости двигател  1 под действием обратной св зи по скорости, сигнал которой вырабатываетс  датчиком 2 скорости.. На первый и второй цходы сумматора 4 поступают сигналы о текущем значении скорости п с датчика 2 скорости и сигналы, пропорциональные заданному п значению скорости, а на его выходе формируетс  сигнал рассогласовани  Лп п т п, пропорционгшьный ошибке управлени , который затем интегрируетс  интегратором 9. Оба сформированных сигнала, а также выходное напр жение интегратора-ограничител - 7 поступают на входы усили тел  10, на выходе которого,формиру етс  сигнал переключени  S, равный (пз-п|Л + К(п,, (f) где п, п - сигналы, пропорциональ ные текущему и заданному значению скорости; и - напр жение на выходе интегра тора-ограничител  ; , К - посто нные коэффициенты . Можно показать, воспользовавшись основным уравнением двигател  посто нного тока, что сигнал переключёни  S в случае посто нных заданной скорости и момента нагрузки представ л ет собой линейную комбинацию сиг-, налов, пропорциональных ошибке управлени , ее интегралу, первой и второй производной и посто нной величины , определ емой заданным зн чением скорости и значением момента ;нагрузки. А именно, сигнал переключени  определ етс  выражением -s-кЬ 1 L . ( ) (3- H Vnr-/(v l-R-l-т-Г JV/jM S W k W k г/ к к K Jdndt+ IC2 -4 Mn + . Ум.,,ф, - сигналы пропорционал где m , ные моменту нагрузки двигател    моменту нагрузки; J.- момент инерции; Т, посто нные времени двигател  ; K - коэффициент противо-ЭДС; К - коэффициент усилени  преоб разовател  3. Как видно из выражени  (2), функци  переключени  построена в соответствии с методами теории сис тем с разрывнымуправлением, в кот рых реализуютс  скольз щие режимы управлени . Действительно, при упр лении объектом п-го пор дка дл  ор ганизации скольз щего режима требу с  сформировать функцию переключен представл ющую собой линейную комб нацию ошибки управлени  и ее произ водных до (п - 1)-го пор дка 5 + C,2/J) + ...+ Cr,4)( где С, ..., С - посто нные коэффициенты;I X - ошибка управлени . В данном электроприводе разрывное управление прикладываетс  к объекту 3-го пор дка.Поэтому функци  переключени  относительно ошибки управлени  dn должна включать производные до 2-го пор дка. + Cjdm-tCjdri. Выражение (2) при К, О, VM,.. ,Tл , ---)-, ; K 2 отключитс  от указанного выражени  дл  функции переключени  только на величину (...М, т.е. при кусочно-посто нных сигналах Dj, m на посто нную величину. Дл  компенсации возникающей в св зи с этим посто нной установившейс  ошибки управлени  в выражение дл  .функции переключени , используемой IB рассматриваемом электроприводе, вводитс  дополнительный интегральный 11 (sлdt При этом элекчлен 1 тропривод обладает астатизмом как по задающему сигналу n;j , так и по возмущающему т| {интегральный член функции переключени  формируетс  интегратором 9). При отсутствии задающего сигнала (nj 0) релейный регул тор 6 пер еключаетс  из одного положени  в другое с высокой Частотой за счет обратной св зи по сигналу переключени , т.е. работает в СР, поддержива  значение S О на выходе формировател  8 сигнала переключени . При по влении задающего сигнала (пз 0) сигнал переключени  S в соответствии с (2) принимает положительное или отрицательное значение, что приводит к установке регул тора 6 в соответствующее устойчивое состо ние, т.е. на его выходе устанавливаетс  посто нный сигнал. Этот сигнал через интегратор-ограничитель 7 управл ет напр жением преобразовател  3,обеспечива  разгон электродвигател  1. При этом его скорость приближаетс  к заданному значению в режиме предельного быстродействи . Одновременно сигнал переключени  S возвращаетс  к нулевому значению. В момент времени, когда этот сигнал становитс  равным нулю (), регул тор 6 оп ть переводитс  в скольз щий режим , т.е. переключаетс  с высокой

частотой, обеспечива  поддержание . При этом в соответствии с (2) движение описываетс  дифференциальным уравнением

+

ДГЧI

где Лп Hj- п - ошибка управлени 

Коэффициенты К,

К2/ К выбираютс  так, чтобы в. скольз щем режиме обеспечивалс  желательный характер приближени  ошибки к нулю. Аналогич но устройство работает и при приложении к электродвигателю 1 нагрузки Как только возникает момент нагрузки (П1ц, 0) (Сигнал переключени  в соответствии с (2) принимает полО жительное или отрицательное значение. На выходе регул тора 6 устанавливаетс  посто нный сигнал, который через интегратор-ограничитель 7 управл ет напр жением преобразовател  3, обес печива  возрастание тока  кор  элек тродвигател  1, компенсирующего момент нагрузки. При этом ток  кор 

растет в режиме предельного быстродействи . Одновременно сигнал переключени  S возвращаетс  к нулевому значению и в момент времени, когда он вновь становитс  равным нулю, регул тор 6 начинает работать в СР, а движение описываетс  уравнением (2а), т.е. носит желательный характер .

Интегратор-ограничитель 7 ограничивает скорость изменени  управл ющего сигнала на входе преобразовател  3. до уровн , определ емого допустимым значением динамического уравнительного тока.

В СР релейный регул тор 6 эквивалентен усилителю с бесконечнЕлм коэффициентом усилени , в результате чего система эквивалентна астатической как по заданному, так и по возмущающему воздействию.

Таким образом, введение интегратора-ограничителд и формировател  сигнала переключени  позволило избежать дифференцировани  сигналов скорости и тока электродвигател , что повышает точность и энергетические показатели электропривода.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель с датчиком скорости, подключенный к преобразователю, сумматор, первый вход которого соединен с источником (088.8)

   Унифицированные электроприводом ¹’Металлургия ¹’, задающего сигнала, второй - с выходом датчика скорости, а выход через релейный регулятор скорости связан с входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и улучшения энергетических показателей привода, в него введены интегратор-ограничитель, включенный между выходом релейного регулятора скорости и входом преобразователя, а также формирователь сигнала переключения, состоящий из интегратора и масштабного усилителя с тремя входами, причем выход сумматора соединен с входом интегратора и первым входом масштабного усилителя, второй вход которого соединен g с выходом интегратора, третий - с выходом интегратора-оГраничителя, а выход масштабного усилителя соединен с входом релейного регулятора скорое ти.