Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала в поточной линии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1613 9) 55 В 65 Н 77/00 иг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ивановский филиал Всесоюзногонаучно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному злектроприводу(56) Авторское свидетельство СССРМ 1537638, кл, В 65 Н 77/00, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯНАТЯЖЕНИЯ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА В ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ(57) Изобретение относится к средствам регулирования натяжения и может быть использовано на текстильных машинах. Цель -повышение точности регулирования при переходных режимах изменения напряжения материала Устройство содержит электродвигатели 1 и 2,механически связанные через редукторы 3 и 4 с подающей и тянущей 6 секциями, регулятор 12 натяжения материала, выполненный в виде последовательно включенных сумматора 13, компаратора 14 и интегратора 15, Кроме того, устройство содержит блок 23 оценки натяжения материала, в состав которого входят схемы моделиоования отклонения величины натяжения от заданного, деформации материала 25 и измерителя 26 натяжения, Благодаря инвариантности предлагаемое устройство повышает точность регулирования при переходных процессах и его можно использовать без )ополнительной настройки регулятора 12 натяжения, 2 ил. пИзобретение относится к средствам регулирования натяжения и может быть использовано на текстильных машинах,Цель изобретения - повышение точности регулирования при переходных режимах изменения натяжения материала.На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема блока оценки натяжения.Устройство содержит приводы, выполненные в виде электродвигателей 1 и 2, механически связанных соответственно через редукторы 3 и 4 с подающей 5 и тянущей 6 ,секциями, датчиками 7 и 8 частоты вращения приводов и электрически - с блоками 9 и 10 управления приводами, задатчик 11 частоты вращения приводов, подключенный к входам блоков 9 и 10 управления приводами, другие входы которых подключены соответственно к датчикам 7 и 8 частоты вращения, регулятор 12 натяжения, выполненный в виде последовательно включенных сумматора 13, компаратора 14 и интегратора 15, выход которого подключен к входу блока 10 управления приводом, задатчик 16 натяжения материала, подключенный к входу сумматора 13, Устройство содержит также измеритель 17 натяжения в виде подвижного ролика 18, расположенного в петле, образованной тканью 19 и направляющими роликами 20, и связанного с натяжным элементом 21 и датчиком 22 перемещения ролика 18. Ролик 18 имеет возможность перемещения под действием силы натяжения ткани 19. В состав устройства входит блок 23 оценки натяжения, выполненный в виде последовательно включенных схем моделирования отклонения величины натяжения от заданного 24, деформации 25 материала, измерителя 26 натяжения и сумматора 27, причем блок 23 оценки натяжения имеет четыре входа, которые подключены соответственно к датчику 7 частоты вращения привода подающей секции, выходу регулятора 12 натяжения, задатчику 11 частоты вращения приводов и датчику 22 измерителя 17 натяжения, и два выхода, которые подключены соответственно к входам сумматора 13 регулятора 12 натяжения, Схема 25 моделирования деформации материала отражает процесс деформации материала при перемотке и для случая упругой деформации соответствует дифференциальному управлению в приращениях переменных2КЗГ 2 К 10 ч 1+ К 20 зс + К 20 рн+ 1, где Г 2 - натяжение ткани;Оч 1, Озс. Орн- выхОдныЕ Сигналы СООтветственно датчика 7 и задатчика 11 частотывращения приводов и регулятора 12 натяжения;1=К 4 Г 1 + Ч + Г- возмущающее воздействие; 5 Г 1 - натяжение материала в предыдущей секции поточной линии;Ч - рассогласование линейных скоростей секций 5 и 6, обусловленное разбросом передаточных отношений редукторов 3 и 4 10 и возможным проскальзыванием материала в секцияхГу- приращение натяжения, обусловленное деформацией усадки;Р 1 Е КсгйгЕ 15 Кдс 111-го 12-20 Чго Ч 10 1 2020 где К - коэффициенты передачи, зависящие от параметров,Я 1, Вг - радиусы валов подающей и тянущей 5 и 6 секций,Е - приведенный модуль упругости материала 19;го - заправочная длина материала между подающей и тянущей 5 и 6 секциями;1, 1 г - передаточные отношения редукторов 3 и 4;Ч 1 о, Чго - линейные скорости подачи ивыпуска материала в установившемся режи ме;Кс 2- коэффициент передачи блока 10 управления приводом. Схема 24, моделирующая возмущение в предлагаемом устройстве, соответствует уравнению 35(К 4 Г 1+ Ч + Г) =О,б 1Схема моделирования измерения измерителя 17 соответствует уравнениюг 11 = Ьг, 40Кп йг =.- Йг- Ь 1+ - Гг,гп П 1 П 1 где Ь 1 - перемещение ролика 18; у - жесткость пружины, Н/м;р - коэффициент демпфирования, Нс/м,Кп- коэффициент передачи петли, образованной материалом 19 в измерителе 17;л 1 - масса подвижных элементов конструкции подвески ролика 18, приведенная к ролику.Выходной сигнал сумматора 27 блока 23 оценки соответствует уравнению027 = Кдп ( П 1 П 1 ) =Одп - Одп, ГДЕ Одп, Одп СоотВЕтСтВЕННО ВЫХОДНОЙ СИГ- нал измерителя 17 и его оценка.Динамика блока 23 оценки натяжения оответствует системе уравнений 2 = -К;3 Г 2 -К 10 ч 1+ К 20 зс+ К 20 рнКдп(п -п 1) +5 10 15 20 25 п 1 = Ь 2 - 12 Кдп(111 Ь 1),4Ь 2 =- - И 2 - - - 111 + ХП 1 ПЗ П 1Х Р 2 - 1 з Кд( 111 - 111);т = 14 Кдп(п 1 111)где Г 2, Б 1, Ь 2, 1 - оценки, соответствующиепеременным;Кдп - коэффициент передачи датчика 22перемещения;11 - 14 - коэффициенты обратных связей,Выходной сигнал сумматора 13 формируют в виде Я= Сх 1+х 2,где х 1=-Г - Г 2; х 2=х 1;Г =сапе - выходной сигнал задатчика 16 натяжения;С - постоянный коэффициент,Выходной сигнал компаратора 14 удовлетворяет уравнениюОу = ОО 519 п ), ОО = соп 81,Выходной сигнал интегратора 15 формируют в видеОрн = 1/Т 1 Оу,где Т 1 - постоянная интегрирования.Выбор параметров Оо и С производят иэ условия существования скользящего режима11 гп Я 0, 11 п 1 30,Я -О, Я-+ - О.Устройство работает следующим образом.Задатчиком 11 натяжения материала устанавливают заданное значение натяжения Г материала (аналогично устанавливают заданное натяжение между остальными секциями поточной линии), задатчиком 11 частоты вращения приводов устанавливают заданное значение скорости линии. При этом происходит разгон электродвигателей 1 и 2 подающей тянущей,в результате чего материал 19 непрерывно поступает в поточную линию, где, проходя последовательно от одной секции к другой, подвергается технологической обработке.Блок 23 оценки натяжения на основе входных сигналов непрерывно восстанавливает переменные Г 2, Ь 1, Ь 2, 1 и их производные в виде соответствующих оценок. При изменении параметров объекта в ограниченном диапазоне относительно параметрое блока 23 оценки натяжения соответствие оценок физическим переменным обеспечивают выбором коэффициентов 11 - 14, обратной связи. Выходные сигналы Р 2 и 72 блока 23 оценки натяжения поступают на входы сумматора 13 регулятора 12 натяжения. Сумматор 13 формирует сигнал Я, который вызывает переключение компаратора 14. Выходной сигнал компара 30 35 40 45 50 55 тора 14 принимает значения +00 или -Оо в зависимости от знака сигнала Я сумматора 13, Разрывный выходной сигнал компаратора 14 усредняется интегратором 15 и е виде непрерывного сигнала поступает на входы блока 10 управления приводом тянущей секции б и блока 23 оценки натяжения. В результате происходит такое изменение скорости электродвигателя 2, при котором обеспечивается компенсация ошибок по натяжению и его производной. В замкнутой системе возникает скользящий режим, при котором выходной сигнал сумматора 13 становится близким к нулю, т.е.З=Сх 1+х 2= Сх 1+х 1=0.Следовательно, динамика изменения ошибки по натяжению от некоторого начального значения соответствует монотонному процессу с заданной постоянной времени Т=УС и не зависит от параметров объекта и внешних возмущений, В установившемся режиме фактическое натяжение равно заданному, так как х 1(1)=Г (т)-Г 2(т)- =О, 1-ф с 0,Формула изобретения Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала в поточной линии, содержащее блоки управления приводами подающей и тянущей секций, первый и второй входы которых связаны с соответствующими выходами задатчика и датчиков частоты вращения приводов, блок оценки натяжения, содержащий первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика натяжения материала, регулятор натяжения, содержащий взаимосвязанные второй сумматор и интегратор, выходом связанный с третьим входом блока управления приводом тянущей секции и первым входом блока оценки натяжения, второй вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения привода подающей секции, а первый и второй выходы - соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, третий вход которого связан с выходом задатчика натяжения материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования при переходных режимах изменения натяжения материала, блок оценки натяжения дополнительно содержит схемы моделирования отклонения величины натяжения от заданного, измерителя натяжения и деформации материала, причем первый вход схемы моделирования деформации материала соединен с выходом задатчика частоты вращения приводов, а второй и третий входы являются первым и вторым входами блока оценки натяжения, а первый выход схемы,Середа тор Н Корол Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Гагарина, 10 моделирования деформации материала связан с первым входом схемы моделирования измерителя натяжения и является первым выходом блока оценки натяжения, второй выход которого является вторым выходом схемы моделирования деформации материала, причем выход схемы моделирования измерителя натяжения связан с вторым вхоЗаказ 3863 Тираж 471 ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, дом первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом схемы моделирования измерителя натяжения, четвертым входом схемы моделирования деформации 5 материала и через схему моделирования отклонения величины натяжения от заданного с пятым входом схемы моделирования деформации материала,Подписноеизобретениям и открытиям и ри ГКНТ СС