Система управления электроприводом

союз 12 д их РЕСПУ 19 В)4 С 13 0 БРЕТЕН ПИСАНИ 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский электротехничес" кий институт им. В.И. Ульянова (Ленина),и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному элек троприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Ю,А. Борцов, Н.Д. Поляхов, В.Е. Кузнецов, В.В. Путов, Е.Л. Брагилевский, Н.П. Кутлер, О,М. Поры" ваева, В,В. Карасев, А.Д. Донцов и В.Л, Орешков(56) Авторское свидетельство СССР В 928300, кл. С 05 В 13/02, 1982.Авторское свидетельство СССР У 843140, кл. Н 02 Р 5/06, 1981.(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению и характеризуется высокими требованиями к точности и быстродействию в широком диапазоне регулирования скорости вращения в условиях существенного изменения параметров и характеристик элек-.тропривода. Сущность изобретениязаключается в том, что в известнуюсистему управления электроприводом,содержащую последовательно соединен-ные задатчик и регулятор скорости, атакже блок управления тиристорным преобразователем и электромеханический объект, выход которого соединен ,с вторым входом регулятора скорости, последовательно соединенные первый сумматор, интегратор, второй сумматор и релейный элемент и последовательно соединенные эталонную модель и блок формирования сигнала ошибки, выход которого подключен ко второму входу релейного элемента, входы эталонной модели и первого сумматора подключены к выходу задатчика, вторые входы первого сумматора, блока формирования сигнала ошибки и второго сумматора подключены к выходу электромеханического объекта, выход второго сумматора соединен с третьим входом первого сумматора, дополнительно введены фильтр средних частот, выход которого соединен с третьим вхо,дом регулятора скорости, а также по- Я следовательно соединенные фильтр низких частот и усилитель с регулируемык ограничением уровня выходного напряжения, второй вход которого соединен с выходом регулятора скорости, а выход - с блоком управления тиристорным преобразователем, второй вход интегратора и вход фильтра низких частот подключен к выходу релейного элемента, выход фильтра низких частот подключен к входу фильтра средних частот, Изобретение может быть использовано в исполнительных электро- приводах станков с ЧПУ и манипуляционных роботов, 1 ил.128371Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначенодля использования в системах управления электроприводами постоянноготока, регулируемых по скорости вращения, току и положению и характеризующихся высокими требованиями кстабильности своих динамическихсвойств в условиях существенного изменения параметров и характеристик 10электропривода.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы управления электроприводом,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемой системы управления электроприводом.Система управления содержит за-.датчик 1, регулятор скорости 2, блок3 управления тиристорным преобразо-. 20вателем, первый сумматор 4, интегратор 5, второй сумматор 6, релейныйэлемент 7, эталонную модель 8, блок9 формирования сигнала ошибки, фильтр10 средних частот, фильтр 11 низкихчастот, усилитель 12 с регулируемымограничением уровня выходного напряжения, электромеханический объект(не показан).Система управления работает следующим образом.Задающий сигнал от задатчика 1,реализованного, например, в виде регулируемого делителя с источником постоянного напряжения или иного задатчика программного вращения, через регулятор скорости 2 и усилитель 12 с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения и блок 3 управлениятиристорным преобразователем поступает на электромеханический объект,который отрабатывает его со своейдинамикой. Регулятор скорости 2 реализбван с пропорционально-интегральной хаРактеристикой для придания 45астатизма контуру регулирования скорости вращения, образуемому блоками2, 12, 3, В качестве блока электромеханического объекта могут бытьиспользованы регулятор тока, датчик. 50тока, тиристорный преобразовательи двигатель постоянного тока с датчиком скорости вращения (тахогенератором). Задающий сигнал, поступающий на электропривод, одновременноподается на эталонную модель 8, реализованную в виде пассивного фильтра.На выходе эталонной модели 8 формируется сигнал, соответствующий устойчивому с предельным быстродействиемпереходному процессу в электроприводе при стандартном (скачкообразном)воздействии. Одновременно с этимпоступающий с выхода электропривода(тахоген"ратора) сигнал, пропорциональный его выходной координате (скорости вращения двигателя), вместе свыходным сигналом эталонной модели 8поступает на блок 9 формирования сигнала ошибки, на выходе которого получается сигнал рассогласования между эталонным переходным процессом,вырабатываемымоделью 8, и реальнымпереходным процессом регулируемогоэлектропривода. Сигнал на выходеблока 9 формирования сигнала ошибкисвоей формой, длительностью и амплитудой характеризует степень отклонения реального переходного процессаот эталонного при широком изменениипараметров и характеристик электропривода, например при изменении момента инерции двигателя при его замене, что приводит к соответствующемуизменению коэффициента усиления вконтуре регулирования выходной координаты, а также при работе в режимепрерывистых токов и при изменениинагрузок. Кроме блока 9 формированиясигнала ошибки рассогласования устройство управления электроприводомсодержит блок формирования оценкисостояния объекта, вырабатывающий1оценку производной от ошибки рассогласования и состоящий из последовательно соединенных первого сумматора 4,интегратора 5 и второго сумматора 6.На выходе второго сумматора 6 вырабатывается сигнал, пропорциональныйскорости изменения сигнала ошибкирассогласования реального и эталонного процессов. Выработанный вторымсумматором 6 сигнал подается через1второй вход релейного элемента 7 исуммируется с сигналом ошибки рас-.согласования. Выход релейного элемен-та 7 в отличие от прототипа замкнутна инверсный вход интегратора 5, такчто образуется внутренний контуркоррекции блока формирования оценкисостояния объекта. В данном контуреобразуется высокочастотный режимпереключений (реальный скользящийрежим) с частотой 10 кГц, обеспечивающий получение уточненной, с учетом изменения параметров электропривода, оценки производной ошибки рас 1283712согласования, когда, например, параметры двигателя изменяются вследствие момента инерции, приведенного к валу двигателя или замене двигателя, или изменения потока возбуждения.Таким образом, работа блока формирования оценки состояния объекта, рассчитанного на линейность и неизменность параметров объекта, согласуется, т.е. совпадает с движением 10 нелинейного электропривода с изменяющимися параметрами. Одновременно выходной сигнал, снимаемый с выхода релейного элемента 7 и обработанный вновь введенным фильтром 11 низкой частоты, является сигналом адаптации,который подается на инвертирующий вход введенного усилителя 12 с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения, что увеличивает область ус тойчивой работы электропривода, а следовательно, дает дальнейшее увеличение его быстродействия. Фильтр11 низкой частоты служит для осреднения сигнала с выхода релейного 25 элемента 7, а также для разнесения по времени процесса коррекции блока формирования оценки состояния электропривода и процесса адаптации электропривода при изменении его пара метров и характеристик. Дополнительное введение усилителя 12, суммирующего сигналы с выхода регулятора 2 и фильтра 11 низкой частоты, позволяет,повысить точность электропривода на малых уровнях входного сигнала за счет исключения дрейфа нуля операционного усилителя релейного элемента 7, так как усилитель 12 находится внутри контура регулирова ния частотой вращения, образованного блоками 2, 12, З,.а наличие пропорционально-интегрального регулятора скорости 2 делает электропривод астатическим. Вновь введенная связь, 45 соединяющая выход фильтра 11 низкой частоты и инвертирующий вход регулятора 2 через фильтр 10 средних частот, позволяет повысить динамическую точность электропривода (умень жить перерегулирование), особенно в верхнем диапазоне регулирования скорости вращения электропривода, за счет охвата всего контура регулирования электропривода динамической составляющей адаптивного сигнала (постоянная составляющая адаптивного сигнала отсекается фильтром 10).Таким образом, совокупность вновь введенных блоков и связей увеличивает точность и быстродействие электро- привода в условиях существенного изменения параметров и характеристик.Формула изобретенияСистема управления электроприводом, содержащая последовательно соединенные блок управления тиристорным преобразователем, электромеханический объект и регулятор скорости, последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, интегратор, второй сумматор и релейный элемент, последовательно соединенные, эталонную модель и блок Формирования сигнала ошибки, подключенный выходом к второму входу релейного элемента, выход электромеханического объекта подключен к вторым входам блока формирования сигнала ошибки, первого и второго сумматоров, третий вход первого сумматора соединен с выходом второго сумматора, выход задатчика подключен к входу эталонной модели и второму входу регулятора скорости, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьвпения точности и быстродействия системы, она содержит фильтр средних частот и последовательно соединенные Фильтр низких частот и усилитель с регулируемым ограничением уровня выходного напряжения, подключенный выходом к входу блока управления тиристорным преобразователем, а вторым входом - к выходу регулятора скорости, выход релейного элемента соединен с вторым входом интегратора и входом фильтра низких частот, выход которого через фильтр средних частот подключения к третьему входу регулятора скорости.1283712 Составитель В.КузинТехред МХодаиич Редактор М.Бандура Корректор А.Тяско Заказ 7439/45 . Тираж 862 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4