Двухканальная система регулирования скорости

Союз СоветскндСоцналнстнческнхРеслублнк овэО 0256(22) Заявлено 2905,80 (21) 29 346 74/18-24с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 230182. Бюллетень Мо 3Дата опубликования описания 230182 Р 1 Ц К з 6 05 В 11/01 Государстеенный комитет СССР по делам иэобретений и открытий(72) Авторы изобретения З.Г. Церцвадзе, Г.Д. Вачиберидзе, В,Н. Би Ю,Н. Гривна аявитель 4) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ бужде инер 5 Изобретение относится к двухканальным многосвязным системам автоматического регулирования и может бытьприменено в механизмах стабилизациии регулирования скорости, напримердля регулирования скорости вращениядвухфазной синхронно-редукторнойэлектрической машины,Известна система регулировки скорости, содержащая двухфазный синхронный двигатель, двухфазный тахогенератор, датчик угла (сельсин),усилитель и Фазочувствительные выпрямители (фазовые детекторы).Обмотка возбуждения датчика углаподключена к эадатчику скорости, аего Фазные обмотки через фаэочувствительные выпрямители с последовательно соединенными Фазными обмоткамитахогенератора подключены к входамусилителей, выходы которых соединеныс фазными обмотками исполнительногодвигателя 1.Недостатками этой системы являются ее конструктивная сложность, таккак она содержит три электрическиемашины (исполнительный двигатель,датчик угла и тахогенератор) и относительно низкое быстродействие всвязи с тем, что входной сигнал системы поступает на обмотку возния датчика, который являетсяционным звеном.Известна также двухканальная многосвязная система регулированияскорости, содержащая в каждом каналерегулирования последовательно соединенные измеритель рассогласованияи регулятор, выход которого соединен с соответствующим входом измерителя рассогласования, причем выходыизмерителя рассогласования и регулятора одного иэ каналов соединены ссоответствующими входами регулятора другого канала 2)Недостатком такой системы является ее низкая точность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется двухканальная система регулирования скорости, например синхронно-редукторной электрическоймашины, содержащая два канала регулирования, каждый иэ которых состоит ипоследовательно соединенных Функционального преобразователя, сумматораи усилителя мощности, причем первыйвыход объекта регулирования соединенс сигнальным входом Функциональногопреобразователя первого канала регу 900256О(ф Отц Соэ(и 1 з КсОСМ (и)1+9),где ш -угловая скорость вращения вала электрическоймашины 1, умноженная наколичество зубцов ротора1 б (коэффициент редукции);начальная угловая фаза(электрическая) магнитной АОнейтрапи вращающегося индуктора;амплитуда напряжения тахогенераторной обмотки,пропорциональная скорости 65 Тююх.лиронания и вторым входом сумматора второго канала регулирования, а второй вход объекта регулирования соединен с сигнальным входом функционального преобразователя второго канала регулирования и вторым входом сумматора первого канала регулирования,5 а входы объекта регулирования соединены с выходами усилителей мощности соответствующих каналов регулирования (3) .Недостаток известной системы состоит в ее низкой точности и быстродействии.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы регулирования скорости. 15Поставленная цель достигается тем, что в системе управляющие входы функциональных .преобразователей соединены между собой и подключены ко входу системы, а каждый функциональный пре- Щ образователь содержит последовательно соединенные интегратор и блок умножения, причем вход интегратора, второй вход и выход блока умножения подключены соответственно к сигнальному и упранляющему входам и выходу Функционального преобразователя.На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого устройства.Система содержит объект 1 регулирования (например, синхронно"редукторная электрическая машина), интеграторы 2 и 3, блоки 4 и 5 умножения, сумматоры б и , усилители 8 и 9 мощности, вход 10 системы, обмот- З 5 ку 11 возбуждения, фазные обмотки управления, т,е. двигательные обмотки 12 и 13, Фаэнце вторичные тахогенераторные обмотки 14 и 15, ротор 16 синхронно-редукторной электричес кой машины, функциональные преобразователи 17 и 18. Блоки 2,4,б и 8 образуют первый канал регулирования, а блоки 3,5,7 и 9 - второй канал регулирования.45Система работает следующим образом.Работа первого канала осущестнляется так.На первой Фазе вторичной обмотки 14 формируется напряжениевращения вала электрической машиныК - коэФФициент передачи перчвой фазы тахогенераторнойобмотки 14.Напряжение Ц, интегрируется интегратором 2, на выходе которого Формируется напряжениеКг Огитахг - 5 1 и ( Ы Ф Ф ) = К гКи (Ойдо 9 ) коэффициент передачи интегратора 2;К =Птиах-, коэффициент передачи .т,е.крутизна фазы тахогенераторной обмотки 14,Напряжение У поступает на первый вход блока 4 умйожения, на второй вход которого поступает входной сигнал системы Уд , Выходное напряжение блска умножения выражается формулой где К 0 ц= Кц Кг К Ох эсад (оЧ+) где К - коэффициент передачи блока умножения, имеющий размерность 1 В.Выходное напряжение блока 4 умножения поступает на первый вход сумматора б, реализованного, например, на операционном усилителе, на второй (иннертирующий) вход которого поступает напряжение со второй Фазы тахогенераторной обмотки 15 в т х эисМ+9)-К, И ыи (М+ а)где К, - коэФФициент передачи второйфазы тахогенераторной обмотки 15.Выходное напряжение сумматора бравно 1 г= тК 6 8("9 Кг 0 ь хх 31 х+7) где К - коэффициент передачи усилителя 8 мощности, имеющий размерностьпроводимости. где К - коэффициент усиления сумматора б (в данном случае принимаем, что коэффициенты усиления сумматора б по обоим входам одинаковы), Кк, = = ККт (т.е. в данном случае принимаем, что коэффициенты передачи или крутизна обеих Фаз тахогенераторных обмоток 14 и 15 одинаковы),Напряжение с выхода сумматора б поступает на вход усилителя 8 мощности, который имеет внутреннюю обратную связь по току, поэтому его выходной ток пропорционален входному напряжению независимо от величины нагрузки. Выход усилителя 8 мощности соединен с фазной двигательной об-, моткой 12. Выходной ток усилителя мощности, т.е. ток фазной двигательной обмотки выражается формулойАналогичным образом работает второй канал регулирования, поэтому ток фазы двигательной обмотки 12 выражается формулойк к кэГк кг Оэ)3 сакэ(ОН+У),где К ,К,К.,К 9 и Кт - коэФФициенты передачи блоков 3,5,7,9 и обмотки 15.Намагничивающая сила фазы двигательной обмотки 12 равна 0 ГгЗ = Кг К К( К, д(КК( -цеог(иЧ Е),(г "ткг"н"гСКК э-ИЗзиФЕ+9)(5 где К =К =К - коэффициент намагГ И бничивающей силы;И=И г =И - число витков фазыЧ 13двигательной обмотки;К =К =К+ - коэффициент переда 6чи сумматоров;К =Кг =КЭ - коэффициент передачи усилителей мощности;К =К =К - коэффициент передао й 3чи интеграторов;К =К = К- коэффициент передачи блоков умножения,т.е. принимается,что эквивалечтныеблоки обоих каналоврегулирования имеют .З 5одинаковые характеристики.Если ось действительных чиселкомплексной пло:кости совместить сосью фазы двигательной обмотки 13,а ось мнимых чисел - с осью фазы двигательной обмотки 12, то результирующая пространственная намагничивающая сила составит 45Таким образом, результирующая намагничивающая сила вращается в пространстве с той же скоростью, что 50 и нал двигателя, а ее ось всегда сов" падает с осью магнитной нейтрали вращающегося индуктора. Это обуславливает наличие момента вращения в любом положении индуктора.Момент вращения электрической машины Мфв равен произведению магнитного потока возбуждения ф и. намагничинающей силы т,е. К(К К П -Ю) = МС, откуда М = К К Бг - М/К. Так как коэффициент К всегда достато.но велик, то и)-К К Б г, т.е. скорость вращения вала сийхронно-редуктарной электрической машины пропорциональна величине входного сигнала Ог .При скорости вращения, равной нулю, входные напряжения тахогенераторных обмоток 14 и 15 равны нулю, поэтому для запуска системы необходимо задать интеграторам 2 и 3 начальные условия, т.е. подать на их входы напряжения, соответствующие положению ротора.Сначала подается напряжение на обмотку 11 возбуждения, а через некоторое время подается на вход системы входной сигнал Бг . В связи с наличием переходных процессон в электрической машине 1 конденсаторы, содержащиеся н интеграторах 2 и 3, заряжаются до величин соответствующих начальной угловой Фазе ротора 9 .Предлагаемое устройство позволяет повысить точность регулирования скорости примерно в три раза, а быстродействие - примерно в 4,5 раза.Формула изобретения1. Двухканальная система регулирова" ния скорости, содержащая два канала регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных функционального преобразователя, сумматора и усилителя мощности, причем первый выход объекта регулирования соединен с сигнальным входом функционального преобразователя первого канала регулирования и вторым входом сумматора второго канала регулирования, а второй вход объекта регулирования соединен с сигнальным входом Функционального преобразователя второго канала регулирования и вторым входом сумматора первого канала регулирования, а входы объекта регулирования соединены с выходами усилителей мощности соответствующих каналов регулирования, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повы-, шения быстродействия и точности системы, в ней управляющие входы функциональных преобразователей соединены между собой и подключены ко входу системы.2. Система по и. 1 о т л и ч а ющ а я с я тем, что функциональныи преобразователь содержит последовательно соединенные интегратор и блок умножения, причем вход интегратора, второй вход и выход блока умножения подключены соответстненно, к сигнальному и управляющему входам и выходу функционального преобразователя.900256 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 433447, кл. 6 05 В 11/06, 1972. 2. Новоселов Б.В. Проектирование квазиоптимальных следящих систем ком Составитель Г. НефедоваРедактор Л. Филиппова Техред С.Мигунова Корректор Н.Швыдкая одпи СССР ое Тираж 907осударственного комитет м изобретений и открытиЖ, Раушская наб., д П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная илиал 2181/65 ВНИИПИ по д 113035, Москв