Управляемый электропривод

/02 НИ САНИЕ ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕ ПЬСТ 1. ДТО 1 СН Фадеев ьский инстимеханики при тнзнрованных оэлектроники амика вен- М., фЭнер 56) 1. Поильногоия, 192. Шипый вентилЭнергия3. Авто189923,прототип Д. Динвода. эднеев А лектропр 5, с. 1 лло В.П ьный. эле 1969 рское св кл. 0 05.Автомат ктроприв с. 114" идетельс В 1)/12 зированд,17.во СССР1966 54)(57) ОД, содединенные Э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) В.В. Аржанов и В.С (71) Научно-исследоватетут автоматики и электрТомском институте автом систем управления и рад (53) 62-50(088.8)УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКЖРОПРИ- жащий последовательно со- двигателЮ главного движе,ния и датчик статического тока, последовательно соединенные корректи" рующее устройство, первый сумматор, маломощный привод и механическийпреобразователь, подключенный вторым входом к валу двигателя главного движения, второй вход первого суммато, ра подключен к выходу эадатчика скорости,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью обеспечения инвариантности управляемого электропривода по отношению к электромеханической постоянной времени маломощного привода, электропри вод содержит последовательно соединенные второй сумматор, эталоннуюмодель и третий сумматор, подключенный вторым входом к третьему входу щ первого сумматора и ко второму выходу маломощногопривода, подключенного третьим выходом к первому входу второго сумматора, второй вход С которого подключен к выходу датчика статического тока.1034016 Атм ктюр Кос 2. Устройство по п. 1, о т л,и ч а ю щ е е с я тем, что эталонная модель содержит мультивибратор и последовательно соединенные первый ключ, йнтегратор, пропорциональнодифференцнрующее звено, элемент па 1Изобретение относится к системам автоматического управления, предназначенным для управления автоматизированными электроприводами постоянногэ тока, и может быть использовано в системах подач металлорежущих станков с устройством числового программного управления,Известен управляемый электропривод 1) постоянного тока, выполненный по структуре с подчиненным регулированием параметров, содержащий последовательно соединенные задатчик скорости, пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока, тиристорные преобразователи, электродвигатель с датчиками скорости и тока.В электроприводах с подчиненным регулированием параметров динамический коэффициент передачи пропорционально-интегрально регулятора скорости определяется по формуле где А, С - безразмерные коэффициенты;Жр - резонансная частота;К - коэффициент обратнойсвязи по току;коэффициент обратной связи по скорости 1Т - электромеханическая помстоянная электродвигателя.Из формулы (1) следует, что динамический коэффициент передачи пропорционально-интегрального регулятора скорости прямо пропорционаленэлектромеханической постоянной электродвигателя. В то же время в электроприводах металлорежущих станковэлектромеханическая постоянная электродвигателя не является величинойпостоянной.Изменение электромеханической постоянной электродвигателя может бытЬобусловлейо применением тиристорно"го преобразователя ) 21.с раздельнымуправлением. При таком тиристорномпреобразователе электромеханическая. постоянная М Г электродвигателя сумяти и второй ключ, подключенный выходом ко второму входу интегратора,а вторым входом - к первому выходумультивибратора, второй вход которого подключен ко второму входу первого ключа. 2щественно меняется в функции длительности протекания тока якоря в режиме прерывистого тока(я "Й фикт)Г- Сб) 1 (1) 0 Л Юо1 ф. -- -у- + ф)Огде Э - момент инерции двигате ляс учетом механизма;кф " сопрстивление якорной цепи;с(. - индуктивность якоря двигателя;СЕФ - конструктивная постояннаядвигателя;индуктивность фазы трансФорматора;)о - угловая частота сети;20- длительность протекания тока в режиме прерывистоготока.Настройка пропорционально-интегрального регулятора скоростидинамического коэффициента передачи приводит к тому, чтодинамические характеристики электропривода изменяются в зависимости отрежима работы электропривода, носят 30 явно выраженный колебательный харак тер и не являются оптимальными. Наиболее близким к предлагаемомуявляется управляемый электропривод, содержащий последовательно соединен" ные двигатель главного движения и датчик статического тока, последовательно соединенные корректирующее устройство, первый сумматор, маломощный привод и механический преобра зователь, подключенный вторым входомк валу двигателя главного движения, второй вход первого сумматора подключен к выходу задатчика скорости.Недостатком известного устройства 45 является то, что оно не позволяетоптимизировать динамические характеристики маломощного электропривода при колебаниях электромеханической постоянной маломощного привода, ко торые возникают из-за наличия режимапрерывистого тока при использовании в маломощном приводе тиристорногопреобразователя с раздельным управлением.1Пульсирующий момент маломощного привода (частота пульсации 300 Гц для электроприводов с мостовыми тиристорными выпрямителями) передается 5 через механический дифференциал на привод главного движения. При этом происходит сглаживание пульсаций момента, развиваемого маломощным приво дом, как и порождаемым упругостью 10 самого механического дифференциала ввиду наличия у обоих двигателей большой электромагнитной и электромеханической постоянной. Причем электромеханическая постоянная нремени 5 двигателя главного днижения всегда намного больше, чем электромеханическая постоянная времени у двигателя маломощного привода, в связи с тем, что мощность у двигателя главно го движения металлорежущего,станка как правило на порядок больше мощности двигателя механизма подачи. В связи с этим иа выходе .датчика тока привода главного движения (днигателя переменного тока) никакой информации о пульсациях момента и изменения электромеханической постоянной ма- ломощности привода не будет, вследствие чего известное устройство обладает неудовлетворительными динамическими характеристиками.Цель изобретения - обеспечение инвариантности управляемого электропринода по отношению к электромеханической постоянной времени маломощ ного привода.,Поставленная цель достигается тем что управляемый электропривод содержит последовательно соединенные второй сумматор, эталонную модель и треО тий сумматор, подключенный вторым входом к третьему входу первого сумматора и ко второму выходу маломощного привода, подключенного третьим ,выходом к первому входу второго сум матора, второй вход которого подклю" чен к выходу датчика статического тока.Кроме того, эталонная модель электропринода содержит мультинибратор и последовательно соединенные 50 первый ключ, интегратор, пропорционально-дифференцирующее звено, элемент памяти и второй ключ, подключенный выходом ко второму входу интегратора, а вторым входом - к первому выходу мультивибратора, второй .ныход которого подключен ко второму входу первого ключа.На фиг 1 изображена функциональная блок-схема управляемого электро привода; на фиг. 2 - схема эталонной модели.Управляемый электропривод (фиг.1) содержит задатчик 1 скорости, перный сумматор 2, регулятор скорости 3, 5 второй сумматор 4,. регулятор 5 тока, тиристорный преобразователь 6,электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик тока 9 с шунтом 10 иэталонную модель 11, датчик 12 статического тока, третий сумматор 13,четвертый сумматор 14, корректирующее устройство 15, маломощный привод16, механический преобразователь 17,двигатель 18 главного движения.Эталонная модель 11 (фиг, 2) содержит интегратор 19, пропорционально-дифференцирующее знено 20, элемент 21 памяти, первый ключ 22, второй ключ 23 и мультивибратор 24При использовании управляемогоэлектропривода в силовом приводе вкачестве механического преобразователя может быть, например, механический дифференциал, а в приводеметаллорежущего станка - механическая система (станок - приспособлениеинструмент - деталь),Управляемый электропривод работает следующим образом.Последовательное соединение задатчика скорости 1, первого сумматора 2регулятора 3 скорости, четвертбгосумматора 14, регулятора 5 тока, тиристорногопреобразователя 6, электрофдвигателя 7, датчика 8 скорости идатчика 9 тока с шунтом 10 образуютднухконтурную систему с подчиненнымрегулированием параметров. Сигнал свыхода датчика 9 тока подается навторой сумматор 4, к которому поступает также сигнал с датчика 12 статического тока,датчик 12 статического тока управляемого электропривода выполненкак датчик тока двигателя 18 главноно движения в связи с тем, что токдвигателя главного движения являет-,ся током статической нагрузки маломощного привода. Сигнал с выхода второго сумматора 4 является динамическим током электродвигателя 7 и сигнал на выходе эталонной модели 11 со.ответствует эталонной скорости электродвигателя 7Причем эталонная модель 11 описывает часть передаточнойФункции электродвигателя 7. Переда- .точная функция эталонной модели 11имеет видфЮ)4)РТСефгде )( - сопротивление якорной цепи электродвигателя;СеФ - конструктивная постояннаяэлектродвигателя.Передаточная функция эталонноймодели 11 представляет собой интегрирующее звено, При этом выполнениимодели 11 на базе операционного усилителя она может входить в насыщениеза счет ЭДС смещения операционногоусилителя и за счет температурногодрейФа ЭДС смещения,1034016 8 Подписное майю аф е Проектная,4Поэтому эталонную модель 11 необходимо выполнять по принципу периодической коррекции с компенсацией дрейфа напряжения смещения. В период коррекции ключ 22 замыкается на зем-лю и отключает первый вход интегратора 19 от выходного сигнала третьего сумматора 13. В то же время второй ключ 23 подключает элемент 41 памяти к второму входу интегратора 19. На элемент 21 памяти поступает 10 сигнал с выхода пропорционально-дифференцирующего звена 20, осуществляющего получение величины ЭДС напряжения смещения операционного усилителя, на котором выполнен интегратор 19, 15 а также величины пропорциональной ско рости изменения ЭДСнапряжения смещения операционного усилителя интегратора 19.При этом, когда регулятор 3 скорости настроен на определенную электромеханическую постоянную и равную оптимальной по величине электромеханической постоянной электродвигатедя. с учетом объекта регулирования, а именно механизма подачи металлорежу-. щего станка, эталонная модель 11 настроена на эту же электромеханическую постоянную времени и сигналы на входе второго сумматора 4 равны и противоположны по знаку, на выходе7ВНИИПИ Заказ 5624/50 Т Филиал ППП "Патент", г.Ужг корректирующего устройства 15.сигнал равен нулю и контур самонастройки с эталонной моделью не влияет на работу управляемого злектропривода,При изменении электромеханической постоянной времени электродвигателя 7 по каким-либо причинам сигналы на выходах датчика 8 скорости и эталонной модели 11 не равны, при этом на выходе сумматора 4 появляется сигнал, пропорциональный отклонению электромеханической постоянной электродвигателя 7 от эталонного значения, Данный сигнал подается на вход корректирующего .устройства 15, формирующего компенсирующий сигнал, поступающий на вход первого сумматора 2Использование изобретения позволит стабилизировать динамические ,характеристики управляемого электро-. привода при изменении в 5-10 раз электромеханической постоянной времени маломощного привода. Кроме того, применение управляемого электроприво . да на металлорежущих станках с ЧПУ приведет к повышению точности обработки деталей за счет оптимальных динамических процессов, а также повышению производительности труда на металлорежущем станке за счет сокращения длительности переходных процессов.