Система для программного управления правильной машиной

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (31) 05 В 19 18 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ инстипроиэ. ская промышленропривод, 1983, выприс. 1. 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательскийтут автоматизации управления иводства(56) Авторское свидетельство СССРВ 516019, кл. С 05 В 19/04, 1976.Чиликин М.Г., Ключев В,И.,Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода, М,: Энергия,1979.Электротехниченость. Сер, Элект8 (118), с. 16-18(54) СИСТЕМА ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРАВИЛЬНОЙ МАШИНОЙ(57) Изобретение. относится к областиавтоматики и может быть использовано в системах числового программного управления, например, автоматическими линиями для поперечной резки рулонной стали в качестве подсистемы для программного управленияразматывающим устройством и правильной машиной. Цель изобретения - повышение надежности функционирования и расширение области применения путем обеспечения воэможности программного изменения параметров системы управления при изменении параметровобрабатываемого материала. Системасодержит блок задания программы,блоки постоянной памяти, шесть множительных устройств, семь сумматоров,блок коммутации кодов радиуса Рулона, коммутатор, усилители, раэматывающее устройство, правильную машину, первый и второй тахогенераторыпервый-третий датчики тока, первыйи второй регуляторы скорости, первыйи второй токоограничители, первыйи второй регуляторы тока, якорь двигателя правильной машины, якорь двигателя разматывающего устройства, тиристорный преобразователь, обмоткувозбуждения двигателя разматывающегоустройства, цифроаналоговый преобразователь, функциональный преобразователь, формирователь сигнала коррекции, задатчик интенсивности разгона и торможения, измеритель радиуса. В данной системе демпфирование колебаний натяжения ленты повышаает надежность ее функционирования,снижает вероятность появления изломаленты, увеличивает срок работы оборудования, снижает потери в двигателепервичной машины. 4 э.п. ф-лы, 10 ил.(16) с,= Ку,где К 45 50 Рдт ЕВЬ йф абдт(11)15где Р = 1/Е, т.е. для получения сигнала, пропорционального 4 дТЯ, измеренную разность линейных скоростей дЧ необходимо умножить на величину, пропорциональную Вп,20Известно, что колебательностьсистемы уп 1 авления зависит от размещения корней ее характеристического полинома в левой комплекснойполуплоскости, Корни, в свою очередь, 25являются непрерывными функциямикоэффициентов характеристическогополинома.При пренебрежении Ч /1 пара корней характеристического полиномауправления является чисто мнимой,т.е, в такой системе имеют место незатухающие колебания (в действительности при Ч /10 - слабозатухающие) .Демпфирование колебаний осуществ 35ляется с помощью описанных ранееформирователя 40 сигнала коррекции,сумматора 13, множительных устройств46-48, представляющих собой средст 40ва коррекции.Запишем (9) в видегде Г; - коэффициенты обратной связи;л 0х " - восстановленные производныеГдт/ 1 С;д Б, - сигнал задания натяжения,Уравнение (12) с учетом (13) в мат 55ричной форме з апис ыв а ется сл едующимобразом:х = Лх - ЬРх + Ьд 0 (14) где А - сопровождающая матрица коэффициентов объекта управления(коэффициенты Л; в (12);х - вектор координат объекта1)управления хЬ - коэффициент усиления объектауправленияГ - матрица-строка коэффициентовобратной связи.Уравнение для измеримой величины, пропорциональной 1 д ТД с (выходного сигнала усилителя 19):У = с,х (15) где К - коэффициент передачи узлов(фиг. 1),Поскольку А и Ь (14) зависят отизменяемых параметров (В,Ь,к ) объек.та управления, то (14) можно предста.вить, как ьх = (А + дЛ)х - (Ь,+ ь Ь)Гх +,С другой сторонь 1, описанное выше наблюдающее устройство 40 совместно с узлами 13, 46-48, моделирует матричное дифференциальное уравнение х = (Л, - КС, - Ь,Р)х + Кс,х + Ь ь 11(18) матрица-столбец коэффициентов усиления К; измеряемой величиныУ(15), которые равны коэффициентам обратной связи по восстановленным коЛ 1)ордннатам х (выражение в скобках (18. Коэффициенты К, определяются вели 1чинами сопротивления входных резисторов (103-106), сумматоров 93,95,97 и суммирующего интегратора 100 формирователя 40 сигнала коррекции.Вычитая из (17) и (18) и одновременно вычитая и прибавляя к полученной разности произведения дЬР, по- лучим+А= Ьь 17 . (20) 2 Фьт ЬЗ ф 7 х = ( А К + д Ь ) 7 х + ( ь А+ ь Ь ) х+ ь Ь ь . ( 1 9) лгде О х=х-х - вектор ошибок восстановления координат объектауправления,Поскольку (19) есть дифференциальное уравнение с правой частью, тоошибка 1 х будет стремиться к установившейся, если корни характеристического полинома йе(р 7 А,+Кс, -ьЬ":)будут располагаться в левой комплексной полуплоскости. Это достигаетсятаким выбором элементов матрицыА,-Кс при котором корни указанного полинома для всех значений изменяю.щегося произведения ьЬР будут иметьотрицательную действительную часть,Величины сопротивлений входных резисторов 107, 112-114 суммирующего 20интегратора 94 находятся по коэффициентам полинома с 1 е 1(р 1-А +Ксд),При асимптотически устойчивомполиноме с 1 е(р 1-А +Кс -ьЬР) установившаяся ошибка будет отличной от нуля только для восстановленногол ,7 (С 7дТ,=х 7 так как Юх=0, ноЮх= 1 х(7.=03), т,е. остальнымивосстановленными координатами являются производные от приращения натяжения ВТ, ошибки по которым в этомслучае равны нулю. Все это объясняет отсутствие корректирующего сигналапо восстановленному ь Т. Демпфирование колебаний объекта управления достигается следующим образом.Из (12). и (13) следует, что х +(А +ЬГ ) х +(А,+Ъй ) х +(А+ЪГ, )х + Так как слабость демпфирования объекта управления объясняется малым значением Ч /1, то заменив в (8) и (9) отброшенные слагаемые, содержащие этот множитель, на некоторые другие, можно получить объект с заданным затуханием, уравнение которого будет соответствовать (20).50Из (8) и (20) получим 7 тг =2 "т ь (22) При такой замене коэффициентомпри д д Т/с 1 с (3) будет ЬГ . Пусть в этом случае характеристический по-лином ,3) Из (6 а), (9), (29), (23) найдем, что Г,= 2 .7, Х, - 4 1 /В 17;Г Г 1/В 13 "К 7 Ргде Г, = 2 ,1 1./" к /ск 7 т Из (24) и (25) следует, что коэффициенты усиления сумматора 13 по его входам, соединенным с выходами интеграторов 94, 96 и 98 необходимо выбрать равными Г , Г , Г соответственно.Для демпфирования колебаний контура натяжения с постоянным коэффициентом ф, необходимо выходной сигнал сумматора 13 умножить на величину Эта операция выполняется с помощью множительных устройств 46 - 48, соединенных последовательно. На цифровые входы множительных устройств2 46-48 подаются коды величин 3 - й гЬ , 17 /К соответственно. Коды этих велйчнн хранятся в блоках посто янной памяти 43-45. Требуемые значе-(г -ания В , Ь выдаются нз блоков 43 и 44 постоянной памяти на цифровые входы множительных устройств 46 и 47 при наборе соответствующих адресов требуемых значений кодов ширины В и толщины Ь ленты на тумблерньм регистрах 49 н 50 блока 1 заданияпрограммы.Код величины 1 , /т на цифровой7 Рвход множительного устройства 48 пода.ется из блока 45 постоянной памяти,на адресный вход которого поступаеткод текущего значения радиуса рулона В с выхода блока 14 коммутациирадиуса. Таким образом, сигнал с выхода сумматора 13, поступающий нааналоговый вход множительного уст"/2 - /2ройства 46, умножается на В , ЬТ "/йр Р т10Кривые зависимости ш = .1, Ю оттекущего радиуса рулона ц и шириныленты В в относительных единицах приведены на Фиг. 10 (Фиг.10 соответствует зависимости ш от изменяюшихся 15параметров разматывающего устройства линии поперечной резки рупоннойстали.Из кривых ш(Б В) видно, что величина ш слабо зависит от ширины лен пты В. Поэтому при построении узлов45 и 48 этой зависимостью можно пренебречь,Сигнал с выхода множительного 25 устройства 48 через операционный усилитель 67 коммутатора 15 подается на вход сумматора 10. Коэффициент усиления операционного усилителя 67, по входу связанного с множительным уст- ЗО ройством 48, равен ецинице. Кроме того, сигнал с выхода множительного устройства 48 подается на второй вход Формирователя 40 сигнала коррекции, Коэффициент усиления наблюдающего устройства по этому входу равен Ь т.е. выполняется матричная операциял,л(Л -Кс,)х-Ь Рх (уравнение 18), или (что то же самое) организуется обрат ная связь наблюдающего устройства 40 по корректирующему сигналу, Таким образом, демпфирование колебаний натяжения ленты в системе повышает надежность ее функционирования, снижает вероятность появления излома 4 б ленты, увеличивает срок работы оборудования, снижает потери в двигателе правильной машины.Кроме демпфирования колебаний в установившемся режиме размотки, описанные выше средства формирования кор ректирующего воздействия формируют сигнал, обеспечивающий дополнительный момент на валу двигателя разматываю- щего устройства, который сокращает время переходных процессов, компенсируя динамическую составляющую натя жения при разгоне и торможении,Формула изобретения 1, Система для программного управления правильной машиной, содержащая первые и вторые регуляторы ско ,рости, регуляторы тока и токоограничители, первый - третий датчики тока, разматывающес устройсг во, дви. гатель разматывающего устройства и двигатель правильной машины, пер" вые усилитель и тахогенератор, первый - шестой сумматоры, цифроаналоговый преобразователь, тиристорный преобразователь и задатчик интенсивности разгона и торможения, выход которого соединен с входом первого усилителя и первым входом перво" го сумматора выход первого тахогенератора, находящегося на одном валу с якорем двигателя правильной машины и правильной машиной, соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через первые регулятор скорости и токоограничктель соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через первый регулятор тока соединен с якорем двигателя правильной машины, выход первого датчика тока, включенного в цепь якоря двигателя правильной машины, соеципен с вторым входом второго сумматора, выход третьего сумматора через второй регулятор скорости соединен с входом вгорого токоограни" чителя, выход четвертого сумматора через второй регулятор тока соединен с якорем двигателя разматывающего устройства, выход второго датчика тока, включенного в цепь якоря двигателя разматывающего устройства, соединен с первым входом четвертого сумматора, выход цифроаналогового преобразователя через функциональный преобразователь соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого через тиристорный преобразователь соединен с обмоткой возбуждения двигателя разматывающего устройства, выход третьего датчика тока, включенного в цепь обмотки возбуждения двигателя разматывающего устройства, соединен с вторым входом пятого сумматора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования и расширения области применения, она дополнительно содержит блок задания программы, первый - пятый блоки постоянной памя 23. 327065ти, первое - шестое множительные устройства, второй тахогенератор, коммутатор, блок коммутации кодов радиуса рулона, измеритель радиуса, второй - четвертый усилители, седьмойсумматор, причем выход второго тахогенератора, находящегося на одном валу с якорем двигателя разматывающегоустройства и разматывающим устройст Овом, соединен с первым входом третьего сумматора, а через второй усилитель - с первым входом первого множительного устройства, выход первогоусилителя соединен с вторым входом 15третьего сумматора, выход измерителя радиуса рулона соединен с первымВхОДОм блока коммутации КОДОВ раДиуса, выход которого соединен с входомцифроаналогового преобразователя 20и вторым входом первого множительногоустройства, выход первого тахогенератора через третий усилитель соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен 25с выходом первого множительного устройства, а выход - с первым входомвторого множительного устройства, выход режима блока задания программы.соединен с третьим входом блока ком- ЗОмутации кодов радиуса рулона и управляющим входом коммутатора, первыйвыход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, выходы задания скорости и минимального радиуса блока задания программы соединены соответственно с входом задатчика интенсивности времени разгонаи торможения и вторым входоМ блокакоммутации кодов радиуса рулона, первый выход адреса блока задания программы через первый блок постояннойпамяти соединен с вторым входомвторого множительного устройства,выход которого соединен с первым входом третьего множительного устройства, второй выход адреса блока задания программы через второй блокпостоянной памяти соединен с вторымвходом третьего множительного уст Оройства, выход которого через четвертый усилитель соединен с первымвходом устройства, выход второго токоограничителя соединен с первымвходом коммутатора и входом блоказадания программы, выход задания натякения которого соединен с третьимвходом коммутатора, первый - третийвыходы устройства соединены с первыл - третьим входами седьмого сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого множительного устройства, выход четвертого множительного устройства соединен с первым входом пятого множительного устройства, выхоц которого соединен с первым входом шестого множительногоустройства, выход шестого множительпого устройства соединен с вторыми входами устройства и коммутатора, второй выход которого соединен с третьим входом устройства, первый и второй выходы адреса блока задания программы и выход блока коммутации кодов рациуса рулона через третий - пятый блоки постоянной памяти соединены с вторыми входами четвертого - шестого множительных устройств соответственно.Г2, Система по и.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок задания про граммы содержит первый - четвертый тумблерные регистры, тумблер, группу резисторов и потенциометр, причем нулевой полюс источника питания через раэмыкающие. контакты первого и второго тумблерных регистров соединен с первым и вторым выходами адреса блока задания программы соответственно, а через раэмыкающие контакты третьего тумблерного регистра - с выходом кода минимального радиуса, первый положительный полюс источника питаниясоединен с замыкающими контактами первого - третьего тумблерных регистров, а через тумблер - с выходом режима блока задания программы, вход которого через группу резисторов и четвертый тумблерный регистр соединен с выходом задания натяжения блока задания программы, второй положительный полюс источника питания соединен через среднюю точку потенциометра с выходом. задания скорости блока задания программы. 3. Система по и.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждое множительное устройство содержит цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и резистор, причем первый вход множительного устройства соединен с аналоговым входом цифроаналогоного преобразователя:, цифровой вход которого соединен с вторым входом множительного устройства, а выход че- рез параллельно соединенные резистори операционный усилитель соединен с выходом множительного устройства,4. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок коммутации кода радиуса рулона содержит элемент сравнения, коммутатор, первый и второй одновибраторы, триггер, элемент И и элемент ИЛИ, причем первый вход блока, коммутации кода радиуса 10 соединен с первым входом схемы сравнения и первым информационным входом коммутатора, выход которого является выходом блока коммутации кода радиуса рулона, второй вход которого соединен 15 с вторым входом схемы сравнения и вторым информационным входом коммутатора, третий вход блока коммутации кода радиуса соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый выход схемы сравнения соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соеди нен с первым входом триггера, второй вход триггера соединен с вторым ,выходом схемы сравнения, первый выход триггера соединен с первым управляющим входом коммутатора, а второй ЗО выход триггера соединен с вторым управляющим входом коммутатора, выходвторого одновйбратора соединен с пер.вым входом элемента И. 5. Система по и, 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что коммутатор содержит первый и второй операционные усилители, реле, первый - четвертый резисторы, причем управляющий вход коммутатора через обмотку реле соединен с нулевым полюсом источника пита. ния, первый вход коммутатора через размыкающий контакт реле соединен с первым выхоцом коммутатора, второй вход которого через первый резистор соединен с параллельно соединенными вторым операционным усилителем и чет. вертым резистором, выход второго операционного усилителя через замыкающий контакт реле соединен с первым выходом коммутатора, третий вход коммутатора через параллельно соединенные первый операционный усилитель и второй резистор соединен с вторым выходом коммутатора, выход первого операционного усилителя через третИй резистор соединен с входом второгооперационного усилителя..Копч орректор, А,Тяск Подписноекомитета СССР каз 3388/43 Тираж 863 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж,открытий аущская н 4/5 Проектна оизводстненно-полиграфическое предприятие, г, УжгородИзобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах числового программного управления, например, автоматическими линиями для поперечной резки рулонной ста-.ли в качестве подсистемы для программного управления разматывающим устройством и правильной машиной,Цель изобретения - повышение на. дежности функционирования и расширение области применения системы,На Фиг. 1 изображена Функциональнаясхема данной системы.На Фиг.2-8 - Функциональные схемы 15блока задания программы, множительных устройств, блока коммутации кодарадиуса рулона, коммутатора, функционального преобразования,формирователь Сигнала коррекции, датчика интен сивности разгона и торможения соответственно; на фиг.9 - зависимостимагнитного потока Ч двигателяот тока возбуждения 1 ; на фиг.10зависимости щ/и отйпри 5различных величинах Ь /В (причем-1/гмсиксш=1 г. Я, где Хг - приведенный к ваЕлу двигателя суммарный момент инерции разматывающего устройства,текущий радиус рулона, ш , - макси- ЗОмальное значение величины, к щ, -максимальный радиус рулона, В - ширина ленты, В - максимальная ширина ленты),Система для программного управления (фиг,1) содержит блок 1 заданияпрограммы с первым 1.1 и вторым 1.2выходами адреса, выходами режима 1,3,натяжения 1.4, минимального радиуса 1.5 и задания скорости 1.6, первый 2 и второй 3 блоки постояннойпамяти, первое 4 - третье 6 множительные устройства, первый 7 - седьмой 13 сумматоры, блок 14 коммутации кодов радиуса рулона, коммутатор 15, первый 16 - четвертый 19усилители, разматывающее устройст-во 20, правильную машину 21, рулон 22,первый 23 и второй 24 тахогенераторы, первый 25 - третий 27 датчикитока, первый 28 и второй 29 регуляторы скорости, первый 30 и второй 31токоограничители, первый 32 и второй 33 регуляторы тока, якори 34 и35 двигателей разматывающего устройства и правильной машины соответственно, тиристорный преобразователь 36, обмотку 37 возбуждения двигателя разматывающего устройства,цифроаналоговый преобразователь 38, функциональный преобразователь 39, формирователУ 40, сигнала коррекции, задатчик 4 1 интенсивности разгона и торможения, измеритель 42 радиуса, третий 43 - пятый 45 блоки постоянной памяти, четвертое 46 - шестое 48 множительные устройства.На фиг.1 показана связь рулона 22 с правильной машиной через упругуюленту.Блок 1 задания программы содержит первый 49 - четвертый 52 тумблерные регистры, тумблер 53, группу резисторов 54 и потенциометр 55. Нулевой полюс источника питания через размыкающие контакты первого 49 и второго 50 тумблерных регистров соединен с первым 1.1 и вторым 1,2 выходами адреса блока 1 задания программы соответственно, а через размыкающие контакты третьего тумблерного регистра 51 - с его выходом 1.5 кода минимального радиуса. Первый положительный полюс источника питания соединен с замыкающими контактами первого 49 - третьего 5 1 тумблерных регистров, а через тумблер 53 - с выходом 1.3 режима блока 1 задания программы, вход которого через группу резистров 54 и четвертый тумблерный регистр 52 соединен с выходом 1.4 задания натяжения блока 1 задания программы. Второй положительный полюс источника питания соединен через среднюю точку потенциометра 55 с выходом 1,6 задания скорости блока 1 задания программы,Множительное устройство 4 (5,6,46.48) содержит цифроаналоговый преобразователь 56, операционный усилитель 57, резистор 58, Первый вход .множительного устройства 4 (5,6,46-48)соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя 56, цифровой вход которого соединен с вторымвходом множительного устройства4(5,6,46-48), а выход через параллель.но соединенные резистор 58 и операционный усилитель 57 соединен с выходом множительного устройства 4(5,6-4648) .Блок 14 коммутации кода радиусарулона (фиг,4) содержит элемент 59сравнения, коммутатор 60 первый 6 1 ивторой 62 одновибраторы, триггер 63,элемент 64 И и элемент 65 ИЛИ, 1327065(фиг,б) состоит из первого 73 ивторого 74 операционных усилителей,первого 75 - четвертого 78 диодов,первого 79 - одиннадцатого 89 резисторов, первого 90 - третьего 92 потецциометров.Формирователь 40 сигнала коррекции и седьмой сумматор 13 содержатпервый 93 - девятый 101 операционные 15усилители, первый 102 - двадцать пя-тый 126 резисторы, первый 127 - четвертый 130 концецсаторы,40 Задатчик 41 интенсивности време.ни разгона и торможения содержит первый 131 и второй 132 резисторы,конденсатор 133 и операционный усилитель 134.Назначение и принцип действия основных блоков и устройство системыдля программного управления правильпай машиной состоит в следующем.Блок 1 задания программы предназначен для задания значений параметров ленты, процесса управления и режимов работы системы.С помощью тумблерных регистров 49и 50 на выходы 1.1 и 1.2 блока 1 выдаются двоичные адреса кодов шири35ны В и толщины ленты, а также велипй - 1/2чиц В и Ь , которые записаны вблоки 2,3,43 и 47 соответственно.На тумблернам регистре 51 задаетсядвоичный кад константы (минимального радиуса), поступающий на выход1,5 блока 1 и используемый в качестве кода радиуса рулона, когда егофактический радиус становится меньшеминимальцога,45Тумблером 53 задается один издвух возможных режимов работы системы:А. Режим регулятора скорости,используемый при заправке ленты.При этом приводы раэматывающего устройства и правильной машины черезленту между собой не связаны. Этомурежиму соответствует разомкнутое положение тумблера 53.Б, Режим регулятора момента, используемый при размотке. В этом режиме оба привода связаны между собой через упругую ленту и тумблер 53должен быть замкнут.Группа резисторов 54 и тумблерцыйрегистр 52 обеспечивают задание требуемого натяжения ленты путем регу.лирования величины тока, протекающего с выхода токоограничителя 31 далеена коммутатор 15, Для этого с помощьютумблерного регистра 52 выбираетсянеобходимая величина сопротивлениягруппы резисторов 54.С помощью потенциометра 55 задает-.ся требуемая скорость разметки. Блоки 2,3,43-45 предназначены для хранения различных двоичных кодов ширины В. толщины Ь ленты, а также величин В, 1 аи 1 Ю . Выбор ко-(Й -рда величин В, Ь, В и Ь осуществляется в соответствии с адресами,формируемыми блоком 1, а выбор кодаН 12Т / осуществляется в соатветтствии с величиной ь , Блоки 2,3,43-45могут быть выполнены, например, наоснове микросхем К 55 РЕ 3, 556 РТ 5,являющихся постоянными запоминающимиустройствами статического типа.Множительные устройства 4-6, 46-48осуществляют умножение аналоговогосигнала, поступающего с выхода усилителя 17 (12, 5, 13, 46 и 47) на цифроной кад с выхода блока 14 (2, 3,43, 44 и 45),Первое множительное устройство 4предназначено для умножения сигналаугловой скорости йр разматывающегоустройства на код радиуса рулона К.,и получения сигнала, прапарциональ -ного линейной скорости рулона- Второе 5 и третье 6 множительные устройства осуществляютпоследовательное умножение сигнала,пропорциоцальнога разности линейныхскоростей рулона и валка правильноймашины ( Ч = Ч - Ч ), на коды величин ширины В и толщины Ь ленты. Четвертое 46 - шестое 48 множительныеустройства предназначены для последовательного умножения выходного сигнала сумматора 13 на коды величинВ ", Ь , 1/к,. с целью формироЕрвания корректирующего сигнала, демпфирующего колебания натяжения ленты.Множительные устройства 4-6,46-48 выполнены по идентичной схеме (фиг.3) на основе цифроаналоговогопреобразователя 56, в качестве которого может быть использована микрасхе.ма К 572 ПА 1 А, и операционного усилителя 57 (микросхема К 14 СУД 7),резистора 58.1327065 1(оммутатор 15 (фиг.5) в зависимости от выбранного режима работы Аили Б коммутирует на первый выход сигнал с выхода токоограничителя 3 1(в этом случае обмотка реле 68 обесточена и реализуется режим А) илисумму сигналов, поступающих от шестого множительного устройства 48 через первый резистор 69 и с выхода 1.4блока задания программы через параллельно соединенные второй резистор 70 и первый операционный усилитель 66, третий резистор 71, проходящих через параллельно соединенныевторой операционный усилитель 67 ичетвертый резистор 72 (при этом обмотка реле 68 находится под напряжением и реализуется режим Б), С второго выхода коммутатора 15 подаетсяуправляющий сигнал на вход наблюдающего устройства 40, В качестве операционных усилителей могут быть использованы, например, микросхемы К 140 УД 7,а в качестве реле - реле РЭС 55 А.Усилители 16-19 предназначены длямасштабирования и согласования полярности соответствуюших сигналов, Онимогут быть .выполнены, например,на основе операционных усилителейК 14 ОУД 7,Сумматоры 7-12 предназначены длясуммирования соответствующих сигналов, пропорциональных скорости вращения, току якоря двигателя, току обмотки возбуждения и линейной скорости соответственно.Сумматор 13 осуществляет суммирование сигналов, формируемых на выходахнаблюдающего устройства 40, Этотсумматор собран на резисторах 123-12510и параллельно соединенных операционном усилителе 101 и резисторе 126.Сумматор 12 выполнен аналогично сумматору 13,но в отличие от сумматора 13 предназначен для суммированияне трех, а двух сигналов,Блок 14 коммутации кода радиусарулона служит для сравнения кода величины текущего радиуса рулона г скодом минимального радиуса рулона Й 0и выдачи на выходе кода текущего радиуса рулона КР ), если Й)ги кода минимального радиуса рулонаТ минК В.25При переходе в режим работы Б,т.е, замыкания тумблера 53 блоказадания программы, первый 61 одновибратор формирует импульс установки внуль триггера 63, на первом выходекоторого появляется единичный сигнал,30резрешающий прохождение кода текущего радиуса рулона 8 на выходе блока 14 коммутации кода радиуса приБ тБм,При формировании сигналаБ - Бтриггер 63 устанавливаетсяв единичное положение и на выходблока 14 коммутации кода радиуса поступает код минимального радиуса рулона кмин40При( , управление двигателемразматывающего устройства производится при фиксированном магнитном потоке. фиксация магнитного потока осуществляется путем подачи кода мини- г 5мального радиуса рулона Й,на цифроаналоговый преобразователь 38 в моментотвода прижимного ролика в крайнееверхнее положение. Отвод пргггггимногоролика производится для того, чтобыизбежать его поломки от удара о механизм крепления рулона при окончании размотки. Окончание размоткирулона производится при постоянноммагнитном токе двигателя разматывающего устройства.Установка триггера 63 в нулевоеположение осуществляется при переходе в режим работы Б, импульс установки формируется первым одновибратором 6 1, или пд вклгочению питания приналичии сиг налаБран импульсустановки при включении питания формируется вторым 62 одновибратором,элементом 59 сравнения и элементом64 И. Длительность импульса, на выходе второго одновибратора 62 подбирается такой, чтобы за это время успелсформироваться сигнал Б, )или к.в зависимости от величины радиуса рулона.Блок 14 коммутации кода радиусарулона может быть выполнен напрщлер,на микросхемах серии К 155 (схема 59сравнения на микросхемах типаК 155 ИМЗ, первый 6 1 и второй 62 одновибраторы - 1(155 АР 1, коммутатор 60,элемент 64 И и элемент 65 ИЛИ -К 155 ЛАЗ, К 155 ЛИ и К 155 ЛЛ 1, триггер63 - К 155 ТМ 2),На фиг.1 прямоугольниками условно показаны якорь 34 двигателя правильной машины 2 1, якорь 35 и обмотка 37 возбуждения двигателя разматывающего устройства 20. Обмотка возбуждения двигателя првильной машины 21 пита 132706535 45 Тиристорный преобразователь 36 совместно с сумматором 11 является элементом регулирования тока обмотки 37 возбуждения двигателя разматывающего устройства.В качестве сумматора 11, тиристорного преобразователя 36 может быть использовано, например, устройство управления однофазное нереверсивное серии БУ 3509 В.Кроме того, в качестве датчиков 25-27 тока могут использоваться, например, измерительные шунты. ется от независимого источника(на фиг.1 не показана).Для привода разматывающего устройства 20 и правильной машины 21 мо 5гут быть использованы, например,электродвигатели постоянного тока2 ПФ 80 со встроенными тахогенераторами (тахогенераторы 23 и 24),Тахогенераторы 23 и 24 предназначены для формирования сигналов,пропорциональных угловым скоростямвращения правильной машины 21 и разматывающего устройства 20.Датчики 25 и 26 (27) тока служатдля измерения величины тока якоря 1 (обмотки возбуждения 1) двигателей.Регулятор 28 (29) скорости совместно с сумматором 7(9) формируетсигнал, пропорциональный разностисигналов угловых скоростей от тахогенератора 23 (24) и задатчика 4 1 интенсивности,Токоограничитель 30 (3 1) предназначен для ограничения виличины токаякоря 34 (35) и формирования сигнала, пропорционального сигналу с выхода регулятора 28 (29) скорости при1с 1и сигнала постоянной 30величины при 1 ь ) 1 ЬмаксРегулятор 32 (33) тока совместнос сумматором 8 (10) служит для регулирования тока якоря двигателя всоответствии с разностью сигналовс выходов датчика 25 (26) тока итооограничителя 30 (коммутатора 15),а также его последующего усиления.Датчик 25 (26) тока, регулятор28 (29) скорости, сумматор.7(9),токоограничитель 30 (3 1), регулятор 32 (33) тока и сумматор 8 (10)могут быть выполнены, например,так же, как в тиристорных агрегатахТЕР. Цифроаналоговый преобразователь 38предназначен для преобразования кодарадиуса рулона в аналоговый сигнал иможет быть построен на микросхемеК 572 ПА 1 А,Функциональный преобразователь 39служит для обеспечения линейнойзависимости магнитного потока двигателя разматывающего устройства от тока возбуждения. Зависимость магнитного потока 9 от тока возбуждения1 приведена на фиг,10 (кривая 1).Для получения линейной зависимостиР (1 ) (прямая 11) необходимо,чтобы сигнал на выходе преобразователя 39 изменяпся по кривой 111, которая симметрична кривой 1 относительно прямой 11, Кривая 11 Т аппроксимируется ломаной линией (показана1пунктиром).Функциональный преобразователь 39собран на операционных усилителях73 и 74 и диодах 75-78. Участки аппроксимации задаются с помощью резисторов 81-86 и потенциометров90-92, Усиление выходного сигналаосуществляется на элементе 74, Усилители 73 и 74 могут быть выполненына микросхемах К 140 УД 7,Устройство 40 (фиг,8) гредназначено для восстановления неизмеримых производных о ь Т/с й., с ьТ/3 с,по сигналу с выхода усилителя 19,пропорциональному д ь Т/1 с, Одновременно в силу известного принципадействия формирователя сигнала коррекции, порядок которого равен порядку объекта управления восстанавливаются ьТ и 3 ь Т/дФормирователь 40 сигнала коррекциисостоит из сумматоров 93, 95 и 97,интеграторов 96 и 98, инвертора 99и суммирующих интеграторов 94 и 100.Перечисленные узлы соединены так,что образуют модель дифференциального уравнения объекта управления собратными связями по восстановленнымкоординатам ( Ь Т, дьТ/ Фс 1=1 3)и обратной связью по корректирующему сигналу, формируемому с помощьюсумматора 13 и множительных устройств46-48 иэ сигналов, пропорциональныхлвосстановленным с ьТЯ с .Сигнал с выхода усилителя 19 подается на первый вход, формирователя 40сигнала коррекции, соединенный с входными резисторами 103-106 сумматоров93, 95 и 97 и суммирующего интегра 1327065 1 Отора 100. На третий вход формирователя 40 сигнала коррекции, соединен- ный с входным резистором 102 сумматора 93, подается сигнал задания натяжения с второго выхода коммутатора 15 с целью компенсации ошибок восстановления 6 Т, с в Т/С 1при изменении этого сигнала. На входы (резисторы 107, 112-114) суммирующего интегра - 10 тора 94 подаются сигналы, пропорциональные восстановленным А д Т/д сли ь Т соответственно,Постоянные времени суммирующего интегратора 94 ло этим входам являют ся некоторыми математическими комбинациями из коэффициентов дифференциального уравнения объекта управления и коэффициентов обратной связи по восстановленным дТ с 1 ь Т/1 С, т,е. 20 с помощью резисторов 107, 112-114 при соответствующем выборе их величин сопротивлений осуществляется моделирование и обратная связь по восЛстановленным ь Т 4 д Т/3Обратная связь по сигналу коррекции осуществляется подачей сигнала с выхода множительного устройства 48 на второй вход формирователя 40 сигнала коррекции, который соединен с 30 входным резистором 117 суммирующего интегратора 94 .Сигналы, пропорциональные восстановленным 3ТЯ с, с выходов интеграторов 94, 96 и 98 подаются на первый - третий входы (резисторы 123- 125) сумматора 13, выход которого соединен с входом множительного устройства 46, Устройство 40 и сумматор 13 могут быть выполнены, например нг 40 операционных усилителях К 140 УД 7. Задатчик 4 1 интенсивности времени разгона и торможения (фиг,8) представляет собой апериодическое звено, 45 задающее время разгона и торможения приводов при скачкообразном изменении сигнала, поступающего с выхода 1.6 блока задания программы, Требуемое время разгона-торможения задается50 путем соответствующего выбора постоянной времени, определяемой произведением величин сопротивления резистора 13 1 и емкости конденсатора 133. Коэффициент усиления задатчика 4 1 интен 55 сивности времени разгона и торможения определяется отношением величин сопротивления резисторов 132 и 131. Задатчик 4 1 интенсивности может быть реализован, например, ла микросхемеК 140 УД 7,Рассмотрим принцип действия системы для программного управления,Пуск и останов системы осуществляется путем лотачи и снятия литанияна потенциометр 55 (фиг.2). Цели коммутации питания лотенциометра 55 йасхеме условно не показаны, Передпуском системы с помощью блока 1 задания программы задаются режим работы (А или Б) (выход 1.3), коды адресов, по которым в ПЗУ 2,3 43 и 44хранятся коды величин ширины и толщины ленты, а также коды величинВи Ь(выходы 1,1 и 1,2); кодминимального радиуса рулона (выход1,5), заданная скорость размотки(выход 1.6), натяжение ленты (выход 1.4),В системе для программного управления можно выделить четыре группытехнических средств: средства управления двигателем правильной машины(узлы 7,8.23:25, 28, 30 и 32), средства управления двигателем разматывающего устройства (узль 9-11, 14-.16,24, 26, 27, 29, 3 1, 33, 36, 38, 39и 42), средства задания программы работы (узлы 1-3, 4 1, 43 и 44), средства коррекции натяжения ленты (узлы4-6, 12, 13, 17, 19, 40, 45-48).Подсистема управления двигателемправильной машины представляет собойдвухконтурную систему регулированияскорости путем изменения напряженияякоря двигателя, Внешний контур (контур регулирования скорости) состоитиэ регулятора 28 скорости, тахогенератора 23, токоограничителя 30, Внутренний контур (контур регулированиятока якоря) состоит из датчика 25тока и регулятора 32 тока. Двигательприводит в движение правильную машину 21, основными узлами которой являются редуктор и правильные валки,Для управления двигателем разматывающего устройства используются два канала управления: обмотка якоря 35 и обмотка 37 возбуждения, Обмотка возбуждения, как менее быстродействующий канал используется для управления двигателем лри установившейся скорости размотки путем изменения потока возбуждения в функции изменения радиуса кт рулона. Обмотка якоря используется для компенсации динами --1327065 ческой составляющей натяжеция приразгоне и торможении разматывающегоустройства и для демпфирования колебаний натяжения при установившейсяскорости раэмотки,Кроме того, путем задания постоянной составляющей тока якоря Хпри размотке задается требуемое постоянное натяжение Т. Соответственно 10подсистема управления двигателем разматывающего устройства состоит издвух комплектов средств управления:средств управления током якоря, которые состоят из перечисленных выше 15узлов (23, 28, 30 и 32) подсистемыуправления двигателем правильной машины и коммутатора 15, средств управления потоком возбуждения, состоящихиз измерителя 42 радиуса рулона 22, 20цифроаналогового преобразователя 38,функционального преобразователя 39,аппроксимирующего зависимость, обратную зависимости потока возбуждениядвигателя от тока возбуждения, тиристорного преобразователя, питающегообмотку 37 возбуждения двигателя,датчика 27 тока возбуждения, блока 14коммутации кода радиуса.Средства управления потоком возбуж дения обеспечивают линейную зависимость потока возбуждения от радиусарулона, что необходимо для поддержания постоянства натяжения ленты в ус 1тановившемся режиме разматки. При З 5этом величина натяжения определяетсявыражением Т =. С 2,ТР т) ф(1)40 Эти средства, в свою очередь, могут быть условна разделены на две части: на средства измерения наблюдаемой координаты (узлы 4-6, 12, 17 и 19) и на средства формирования корректирующего воздействия (узлы 13, 40, 46-48). где С - конструктивная постояннаядвигателя,2 - передаточное число редуктораРразматывающего устройства;- - ток якорядвигателя разматывающего устройства;9 - магнитный поток, пропорциональный текущему значениюрадиуса рулона,- текущее значение радиуса рут 50лона.Из выражения (1) следует, что при постоянном значении Т и линейной зависимости Р (к ) обеспечивается постоянство натяжения Т при уста.новившейся скорости размотки ЧПодсистема управления двигателем разматывающего устройства работает в двух режимах А и Б, описанных выше.В режиме А сигнал на вход регулятора 33 тока подается непосредственно с выхода токоограничителя 31.В режиме Б сигнал с выхода токо- ограничителя 31 подается на вход регулятора 33 тока через сумматор 10 и через блок 1 задания программы, элементы которого (тумблерный регистр 52 и группа резисторов 54) совместно с элементами коммутатора 15 (операционными усилителями 66 и 67) образуют задатчик натяженияС помощью задатчика натяжения выходной сигнал токоограничптеля 3 1 изменяется таким образам, чтобы так якоря 35 двигателя разматывающега устройства соответствовал заданному натяжению (выражение (1 в статических режимах процесса размотки.Сигнал задания скорости Ч размотки подается с выхода 1.6 блока 1 через задатчик 4 1 интенсивности одновременно на вход регуляторов 28 скорости (через сумматор 7) и 29 (через масштабный усилитель 16 и сум" матар 9) .Входной. сигнал регулятора 29 скорости с помощью масштабного усилителя 16 выбирается таким образом, чтобы линейная скорость рулона при вращении от двигателя разматывающего устройства 20 была несколько меньшей, чем скорость, задаваемая правильной машиной 21. Сигнал задания тока якоря 33 в этом режиме будет постоянным. Его величина определяется выбранным порогом насыщения токоограничителя 3 1 и кодом, набранным на тумблерном регистре 52.Средства коррекции натяжения ленты осуществляют формирование корректирующего воздействия, поступающего с выхода множительного устройства 48 через коммутатор 15 на вход сумматора 10 и обеспечивающего демпфирование колебаний величины натяжения при установившейся скорости размоткн, а также форсирующего темпы разгона и торможения размоточно-правнльного агрегата.Средства измерения осуществляют Формирование сигнала производной от приращения натяжения, приближенно пропорциональной разности линейных скоростей валков правильной машины и рулона. На входы масштабных усилителей 17 и 18 поступают сигналы от тахогенераторов 24 и 23 двигателей разматывающего устройства 20 и пра вильнои машины 21. Поскольку напряжение тахогенератора 24 характеризует угловую, а не линейную скорость, то при изменяющемся радиусе рулоНа 22 множительное устройство 4 фор В мирует сигнал, пропорциональный линей. ной скорости, т.е. выполняет операцию умноженияР Т 9 20где Ы - угловая скорость рулона.Выполнение этой операции осуществляется с помощью цифроаналогового преобразователя 56 множительного уст В ройства 4, на аналоговый вход которого подается сигнал, пропорциональный напряжению тахогенератора 24 с выхода усилителя 17, а на цифровой вход подается код числа, пропорцио нальцый радиусу Йт рулона, с. выхода измерителя 42 радиуса.Усилителями 17 и 18 сигналы тахогецераторов 24 и 23 масштабируются таким образом, чтобы при равенстве ско- З 5 ростей механизмов разность выходных напряжений усилителей равнялась нулю.Кроме того, усилители 17 и 18 служат для согласования полярности 40 сигналов ца входах сумматора 12, кото рые должны иметь разные знаки, При необходимости каждый из усилителей может быть отключен, а сигнал от соответствующего тахогенератора может подаваться непосредственно на вход множительного устройства 4 или на вход сумматора 12, входными резисторами которого также можно выполнять масштабирование сигналов, Такое построение схемы обеспечивает необходимую,гибкость при наладке системы,Раэностный сигнал с выхода сумматора 2 подается на аналоговый вход цифроаналогового преобразователя множительного устройства 5, и далее на аналогичный преобразователь множительного устройства 6. Ицожительные устройства 5 и 6 производят ум с 1 ь Т Чр-ьХ 1+ь Ч (2) 1 где ьТ приращение натяжения;- расстояние между осями рулона и валков правильной маши.ны,Е", - модуль упругости Юнга,С другой стороны, механическаячасть привода разматывающего устройства (масса якоря двигателя, редуктор, рулон, разматывающее устройство) и упругая лента образует контур натяжения , для которого справедливо следующее дифференциальное уравнение, связывающее приращение натяжения с приращением момента двигателяразматывающего устройства;д;Т Ч аьТ К,ВВЬ= - - -- М, (3)2 11 Рножение сигнала, пропорциональногоЬЧ, ца коды, дропорциональные ширине В и толщине Ь разматываемой ленты, формируемые на выходах блоков 2и 3 постоянной памяти соответственно.Таким образом, на выход усилителя 19 поступает сигнал, пропорциональный производной от приращениянатяжения, который подается далее навход Формирователя 40 сигнала коррекции, Усилитель 19 служит для масштабирования и получения необходимойполярности сигнала на входе Формирователя 40 сигнала коррекции и такжекак усилители 17 и 18 может быть отключен при наладке системы.При этом выходной сигнал множительного устройства б подается непосредственно на вход Формирователя 40сигнала коррекции. Масштабированиесигнала в этом случае может быть выполнено соответствующим выбором величины сопротивления резистора, входящего в состав множительного устройства 6,Необходимость умножения сигнала,пропорционального ьЧ на коды, пропорциональные В, Ь, будет показана в ходе дальнейшего изложения.Известно, что приращение натяжения разматьваемой упругой ленты связано с разностью линейных скоростей рулона и валков правильной машины лианеризованным дифференциальным уравнением