Самонастраивающаяся система управления

Союз СоветскикСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)йриоритетС 05 В 13/02 3 Ьеударственыв квинтет СССРпа двнаи нзабретеннй н втнрытнйДата опубликования описания 15,05,82(72) Авторы изобретени Ю.А,Борцов, С.В.Демидов, Б.Б.Полищи В.В,Путов ляхов гтехнически Ленинградский ордена Ленина эл титут 71) Заявите им. Ульянова (Ленина) и Особо станкостроенио ыриторское бюро ОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕН Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления электроприводами с широкими пределами изменения .коэффициента передачи и момента инерции нагрузки, Такие электроприводы применяются, например, в станкостроении - в системах автоматического управления приводами главного движения металлорежущих станков, в роботострое 1 а нии - в системах автоматического управ ления приводами рабочих органов манипуляционных роботов, а также в металлургии - в системах автоматического управления приводами моталок непрерыв15 ных прокатных станков.Известна самонастраивающаяся система управления, содержащая последовательно соединенные блок задающих сигналов, первый сумматор, объект управления, второй сумматор, дифференциатор и усилитель с ограничением, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также эталонную модель, вход которой соединен с выходом блока задающих сигналов, а выходсо вторым входом второго сумматора 1,11.Однако включенный в контур управления дифференциатор приводит к усилению помех, а введение дополнительных полюсов дифференциатора для подавления помех снижает устойчивость или, при сохранении степени устойчивости, быстродействие системы в целом.Наиболее близким решением к изобретению является самонастраивающаяся система управления, содержащая последовательно соединенные блок задающих сигналов, регулятор, усилитель мощности, электродвигатель, датчик частоты вращения, идентификатор состояния, блок масштабных коэффициентов и нелинейный усилитель с ограничением, выход которого соединен со вторым входом регулятора, третий вход ре" гулятора связан со вторым выходом дат." чика частоты вращения, второй выход электродвигателя через датчик тока392830возбуждения связан с блоком регулирова"ния тока возбуждения, выход которого связан со вторым входом электродвигателя,выход блока задающих сигналов соединенсо вторым входом идентификатора состояния,со вторым входомблока регулирова.-.ния тока возбуждения и через эталоннуюмодель - со вторым входомблока мас.штабных коэффициентов 2.Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие пришироком регулировании частоты вращения электродвигателя.,Цель изобретения - повышение быстродействия самонастраивающейся системы управления двухзонным электроприводом постоянного тока при широкомрегулировании частоты вращения вовторой зоне изменением потока возбуждения, а также при широком изменении момента инерции нагрузки.Поставленная цель достигается тем,что в самонастраивающейся системевторой выход датчика тока возбуждениясоединен со вторым входом нелинейногоусилителя, выполненного с регулируемым ограничителем.На чертеже представлена блок-схемарегулятора.Регулятор содержит блок 1 задающих сигналов, регулятор 2, усилительмощности 3, электродвигатель 1 с датчиком 5 тока возбуждения и датчиком6 частоты вращения, идентификатор состояния 7, блок 8 масштабных коэффициентов, нелинейный усилитель 9 с регуИлируемым ограничением, блок 10 регулирования тока возбуждения и эталоннаямодель 11,Самонастраивающаяся система управ 40пения двухзонным электроприводом постоянного тока работает. следующим образом.Блок задающих сигналов 1 вырабатывает командный сигнал, который черезрегулятор 2 и усилитель мощности 3подается на якорь электродвигателяС помощью датчика частоты вращения6 сигнал отрицательной обратной связиподается.на второй вход регулятора 2.Кроме того, выход блока задающих сигна- ффлов 1 поступает на вход блока регулирования возбуждения 1 О, выход которого соединен с обмоткой возбужденияэлектродвигателя. Блок 10 поддерживает номинальное значение тока (потока) ззвозбуждения в первой зоне регулирования до достижения задающим сигналомуровня, соответствующего началу регу 0 4пирования э.зктропривода во второй зоне, где ток (поток) возбуждения уменьшается, чем достигается дальней" шее увеличение частоты вращения электропривода. Датчик тока возбуждения 5 выход которого подключен ко второму входу блока 10, обеспечивает отрицательную обратную связь по току возбуждения. Одновременно дпя обеспечения быстродействующей и устойчивой отработки электроприводом задающих сигналов эталонная модель 11, подключенная к выходу блока 1, формирует и-мерный вектор состояния электропривода, соответствующий желаемой динамике с предельно возможным по энергетическим ресурсам быстродействием, а идентиФикатор 7 на основе информации о задающем сигнале и сигнале датчика частоты вращения 6 вырабатывает и-мерный вектор действительного состояния электропривода. Затем выходы эталонной модели 11 и идентификатора 7 сравниваются покомпонентно в блоке масштабных коэффициентов 8, выходной сигнал которого представляет собой линейную комбинацию покомпонентных разностей с весовыми коэффициентами, выбираемыми из условия устойчивости. Этот сигнал поступает на вход нелинейного усилителя 9 с регулируемым ограничением уровня выходного сигнала, являющегося сигналом самонастройки, подаваемого на третий вход регулятора 2 для принудительного согласования реальной динамики электропривода с эталонной динамикой., предписываемой моделью.По второму входу нелинейного усилителя 9, подключенному к выходу датчика тока возбуждения 5, производится регулирование уровня ограничения выходного сигйала усилителя 9 обратно пропорционально изменению тока возбуждения, что является существенным для обеспечения работоспособности электропривода в целом. При работе электропривода в первой зоне регулирования частоты вращения, когда ток возбуждения имеет максимальное значение, создавая номинальный поток возбуждения, ограничение согнала самонастройки с выхода усилителя 9 имеет постоянный минимальный уровень. При этом при изменении момента инерции или действии иных факторов, приводящих к ухудшению динамики электропривода на выходе блока 8 появляются сигналы рассогласования, формируемые5 9283 усилителем 9 в сигнал самонастройки, минимальный постоянный чоовень которого выбиоается настоойкой блока 9 таким образом, чтобы обеспечить поинудительное согласование реальной 5 ,динамики с эталонной при ее ухудшении не менее чем в 5-10 раз, что соответствует, например, изменению момента инерции в 5-10 раз.При регулировании частоты враще О ния электропривода во второй зоне уменьшением потока возбуждения, которое в современных электроприводах постоянного тока достигает восьми- десятикратного, электромеханическая 15 постоянная времени увеличивается в ЦРраз, где Кф - коэффициент ослабления потока по сравнению с номинальным ф ном20Ф фсфиль Таким образом, в глубоко регулируемом по возбуждению электроприводе электромеханическая постоянная 25 времени увеличивается в верхней части диапазона до 50-100 раэ, что приводит к соответствующему ухудшению динамики, которое уже не может быть скомпенсировано сигналом самонастрой- зв ки при минимальном уровне ограничения. Поэтому в предлагаемом устройстве уровень выходного сигнала усилителя 9 автоматически возрастает с уменьшением тока (потока) возбуждения, что обеспечивает работоспособность электропривода при регулировании частоты вращения во второй зоне, При этом, если исключить связь выхода датчика тока возбуждения со 4 о вторым регулирующим входом нелинейного усилителя 9 и настроить уровень сигнала выхода блока 9 на постоянное максимальное значение, обеспечивающее самонастройку динамики при максимальном ослаблении потока возбуждения, тогда при возрастании потока возбуждения такой уровень сигнала самонастройки окажется чрезмерным и приведет к нарушению работоспособ 50 ности электропривода, особенно при работе его в первой зоне регулирования и стабилизации частоты вращения с максимальным потоком возбуждения. 00 бТаким образом, вновь введенная связь между выходом датчика и вторым входом нелинейного усилителя с регулируемым ограничением обеспечивает повышение быстродействия двухзонного электропривода, что приводит к расширению области его применения в условиях глубокого регулирования потока возбуждения и широкого изменения момента инерции, а также при действии других дестабилизирующих динамику электропривода факторов.Формула изобретенияСамонастраивающаяся система управления, содержащая последовательносоединенные блок задающих сигналов,регулятор, усилитель мощности, электродвигатель, датчик частоты вращения,идентификатор состояния, блок масштабных коэффициентов и нелинейный усилитель с ограничением, выход которого соединен со вторым входом регулятора, третий вход регулятора связансо вторым выходом датчика частотывращения, второй выход электродвигателя через датчик тока возбуждениясвязан с блоком регулирования токавозбуждения, выход которого связан.со вторым входом электродвигателя,выход блока задающих сигйалов соеди"нен со вторым входом идентификаторасостояния, со вторым входом блокарегулирования тока возбуждения и через эталонную модель - со вторымвходом блока масштабных коэффициентов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, цто, сцелью повышения быстродействия самонастраивающейся системы, второй выходдатчика тока возбуждения соединен со.вторым входом нелинейного усилителя,выполненного с регулируемым ограничением,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Громыко В.Д, и др, Самонастраи" вающиеся системы с моделью. И., "Энергия", 1974, с, 21,2. Фишбейн В,Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока. И "Энергия", 1972, с, 77 (прототип).928300 Составитель А. Лащ Техред С, Мигунова рек ПарФенова едакто Заказ 3237/59ВНИ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 908 ИПИ Государственног о делам изобретений 5, Москва, 1-35, Ра