Способ демпфирования колебаний в элетроприводе и устройство для его осуществления

ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл, Н 02 Р 5/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В,Я.Ткаченко Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно- строительный институт им. В.В.Куйбышева(54) СПОСОБ ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к электро.приводам и может быть использованов электроприводах с упругой связьюмежду двигателем и механизмом дляуменьшения колебаний электромеханической системы.Известен способ демпфированияколебаний электропривода путем введения гибкой обратной связи по скорости изменения тока якоря.Эффективность этого способа огра"ничена инерционностью двигателя,вследствие которой колебания токаотстают по Фазе от колебания механизма.Известен также способ демпфирования колебаний электропривода путем изменения управляющего воздействия на привод в функции сигнала, про Опорционального разности частот вращения двигателя и механизма,Недостатком его является постоян.ство коэффициента зависимости демпФирующего сигнала от величины указанной разности частот независимоот амплитуды колебаний, что уменьшает эффективность демпфирования изатягивает переходный процесс управления, уменьшая быстродействие электропривода. Стремление увеличить эффективность демпфирования при больших амплитудах колебаний требует увеличения этого коэффициента, что затягивает переходный процесс управления, в том числе и при малых амплитудах колебаний, когда нет необходимости в высокой эффективности демпфирования. Уменьшение этого коэфФициента увеличивает быстродействие, но уменьшает эффективность демпфирования, что нежелательно при больших амплитудах колебаний.Известно также устройство для демпфирования колебаний в электро- приводе с последовательно включеннйм преобразователем, питающим двигатель, системой управления преобразователем, регулятором тока и регулятором частоты вращения, содержащее два установленных на валах двигателя и механизма тахогенератора, подключенных ко входу элемента сравнения, выход которого соединен со входом регулятора тока.Это устройство осуществляет демпфирование колебаний изменением поступающего на регулятор тока управ . ляющего сигнала в функции раэнос30 ти частот вращения двигателя.и механизма с постоянным коэффициентом, вследствие чего не обеспечивается максимальная эффективность демпфирования и максимальное быстродействие электропривода. Кроме того, достаточная эффективность демпфироваия может быть обеспечена в этом устройстве лишь в зоне токоограничения, а при малых значениях тока, когда регулятор частоты вращения выходит из зоны насыщения, эффективность демпфирования падает.Цель изобретения - увеличение эффективности демпфирования колебаний и повышение быстродействия злектропривода.15Это достигается тем, что формируемый па известному способу сигнал, изменяющий управляющее воздействие на привод и пропорциональный разности частот вращения двигателя и механизма, дополнительно изменяют пропорционально величине амплитуды колебаний механизма.Устройство для осуществления предложенного способа в электроприводе с последовательно включенными преобразователем, регулятором тока и регулятором частоты вращения, содержащее два установленных ва валах двигателя и механизма тахогенератора,подключенных ко входу первого элемента сравнения, выход которого соединен со входом регулятора тока, отличается тем, что в него дополнительно введены блок интег рирования, второй элемент сравнения, блок переменажения и блок определения амплитуды колебаний с двумя входами, причем выход блока перемножения подключен к входам ре О гуляторов тока и частоты вращения, два его входа подключены к выходам первого элемента сравнения и блока определения амплитуды колебаний с двумя входами, соединенными с выходами первого и второго элементовсравнения, к двум входам последнего подключены выходы регулятора частоты вращения и блока интегрирования, вход которого соединен с выходом пЕрвого элемента сравнения. Блок определения амплитуды колебаний механизма выполнен в виде двухблоков выделения модуля, подключенных через нелинейные резисторыс параболической характеристикой55 к входам операционного усилителя, содержащего в цепи обратной связинелинейный резистор с параболической характеристикой.На чертеже показана схема устройства для осуществления предложенного способа.Электрапривад, в котором электродвигатель 1 соединен с механизмом 2 упругой связью 3, содержит 65 последовательна включенные преобразователь 4, питающий электродвигатель 1, систему 5 управления преобразователем, регулятор тока б и регулятор частоты вращения 7.На валах электродвигателя 1 и механизма 2 установлены тахогенераторы 8 и 9, подключенные к входам первого элемента сравнения 10, выход которого соединен со входом регулятора тока б. В устройство дополнительно введены блок перемножения 11, блок интегрирования 12, второй элемент сравнения 13 и блок 14 определения амплитуды колебаний механизма с двумя входами. Выходы блока перемножения 11 подключены к входам регуляторов тока б и частоты вращения 7 два его входа подключены к выходам первого элемента сравнения 10 и блока 14 определения амплитуды колебаний, два входа которого соединены с выходами первого 10 и второго 13 элементов сравнения. К двум входам второго элемента сравнения 13 подключены выходы регулятора частоты вращения 7 и блока интегрирования 12, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения 10. Блок 14 определения амплитуды колебаний механизма выполнен в виде операционного усилителя 15 с двумя входами, в цепи обратной связи и двух входов которого включены нелинейные резисторы 1 б, 17, 18 с параболической характеристикой и блоки 19 и 20 выделения модуля.Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом.Поскольку выходной сигнал первого элемента сравнения 10 пропорционален разности частот вращения электродвигателя 1 и механизма 2 ьЮ:ы-ы выходной сигнал блока интегрироваЭ й ния 12 пропорционален абсолютной величине относительного перемещения масс дви.,ателя и механизмаЧ:Яи -ю,)д. Эта величина вместе с выходным сигналом регулятора частоты вращения 7, определяющим заданное значение относительного перемещения масс двигателя и механизмав соответствии с выполняемым 1 ежимом управления, подается на входы второго элемента сравнения 13, выходной сигнал которого характеризует текущее значение колебания масс относительно его заданного значения ЛЧ=-ЧСигналы с выходов второго 13 и первого 10 элементов сравнения,пропорциональные текущим величинам колебаний и скорости их изменения, подаются на два входа блока 14, на выходе которого получают сигнал,(ь +, й)тде 3 - собственная частота колебаний системы.Блоком 14 определения амплитуды колебаний укаэанной Функции работает следующим образом. Включение блоков выделения модуля 19 и 20 обеспечивает постоянство знаков входных напряжений У и О этого операционного усилителя. Благодаря тому, что в цепях обратной связи й двух входов операционного усилителя 15 включены.целинейные резисторы 16, 17 и 18 с параболической характеристикой равенство величин токов на входе усилителя с выходным напряжением У опреэых деляетуя зависимостьюК 11 вы К 0 + К 0 ьгде К - коэффициент пропорциональностивследствие чего выходное напряжение операционного усилителя15 соответствует требуемойФункциональной зависимостиьы щЛгО (3)С помощью блока перемножения 11 выходной сигнал первого элемента сравнения 10, пропорциональный разности скоростей двигателя 1 и механизма 2, умножается на выход" ной сигнал блока 14, пропорциональный амплитуде колебаний, и подается на вход регулятора тока 6, обеспечивая демпфирование колебаний. Увеличение этого демпфирующего сигнала пропорционально амплитуде колебаний позволяет увеличить эффективность демпфирования при больших амплитудах, а уменьшение этого сигнала с уменьшением амплитуды колебаний позволяет повысить быстродействие электропривода.Демпфирующий сигнал с выхода блока перемножения 11 подается также на вход регулятора частоты вращения 7. В зоне токоограничения, когда регулятор частоты вращения 7 находится в зоне насыщенияэтот сигнал не влияет на поведение элвктропривода, а при малых значениях тока якоря электродвигателя, когда регулятор частоты вращения 7 выходит из зоны насыщения, этот сигнал увеличивает эффективность демпфирования колебаний.В злектроприводах с Регулируемым потоком электродвигателя демпфирующий сигнал с выхода блока перемножения 11 может быть подключен на вход регулятора возбуждения.Таким образом, предложенный способ демпфирования колебаний в элект.роприводе и устройство для его реализации обеспечивают увеличение эффективности демйфирования и повышение быстродействия электрапривода, что позволяет повысить надежность и точность управления электроприводом.Формула изобретения101. Способ демпфирования колебаний в электроприводе с упругойсвязью между электродвигателем имеханизмом путем изменения управ 15ляющего воздействия на электропривод в Функции сигнала, пропорционального разности частоты вращенияэлектродвигателя и механизма, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения эффективности20 демпфирования и повышения быстродействия, определяют величину амплитуды колебаний механизма иизменяют управляющее воздействиена электропривод пропорционально25 величине амплитуды.2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащеепоследовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока якоря и систему управления преобразователем, питающимэлектродвигатель, два установленных на валах электродвигателя имеханизма тахогенератора, подключенных ко входу первого элементасравнения, выход которого соединенс входом регулятора тока якоряо т л и ч а ю щ е е с я тем, чтов него дополнительно введены блокинтегрирования, второй элементсравнения, блок перемножения иблок определения амплитуды колебаний с двумя входами, причем выход блока перемножения подключенк входам регуляторов тока и часто 45 ты вращения, его входы подключены к выходам первого элемента сравнения и блокаопределения амплитуды колебаний с двумя входами, соединенными с выходами первого и вто 50 рого элементов сравнения, к двумвходам последнего подключены выходы регулятора частоты вращения иблока интегрирования, вход которогосоединен с выходом первого элемси 55 та сравнения,3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блокопределения амплитуды колебанийвыполнен в виде двух блоков в.,.деления модуля, подключенных чер .знелинейные резисторы с параболической характеристикой ко вкала.операционного усилителя, сод р ищего в цепи обратной связи нелинейный резистор с параболичихарактеристикой,б 93525 ставит херд р едактор Е.Кравцова аказ 6802/б 857дарственного ко изобретений и оЖ, Раушская иал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проект Тираж ЦНИИПИ Госу по делам 035, Москва, ь В.Кузнецоваабчрка КорректоР О.Ковинска Подписноемитета ССткрытийнаб., д,