Устройство для управления электрическим режимом дуговой электропечи

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 14,04. 81 (2) 3274811/24-07 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий. (088.8) Дата опубликования описания 23. 12,82 А.С. Востриков, Э.ф. Курганов и Е:.В. Гавриловд д(72) Авторыизобретения Новосибирский электротехнический институ 1",.м,:ф(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ Изобретение относится к электротермин и может быть использованопри автоматическом управлении режимами горения, дуговых сталеплавильных печей.Известно устройство управления,содердащее датчики тока и напряжения Фазы, вычитающее устройство,усилитель, электрогидравлическийпреобразователь, имеидее отрицательные обратные связи по скорости и поупругой деформации ( 11,Выходная координата в таком устройстве существенно зависит от "быстрыхп возмущений, а переходные процессы сильно меняются в различныхрежимах плавки. Кроме того, эффек".тивность такой системы в большой степени зависит от качества используемых датчиков скорости двигателяи упругой деформации. Наиболее близким по технической ,сущности к изобретению является уст. .ройство для управления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее датчики тока и напряжения Фазы, соединенные со входами вычитающего устройства, выход которого связан со входом блока дифференцирования, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, а остальные - ко входамблока Формирования опорного значения высшей производной, соединенного выходом со вторым входом блокасравнения, выход которого соединенсо входом усилителя 12.Однако известное устройство предполагает и-кратное дифференцирование (и-порядок объекта управления),что, как известно, при и Ъ 3 сопряже"но с серьезными трудностяии, связанными с недопустимыми погрешнос тями вычисленйя производных, приво"дящими, в конечном итоге, к низкомукачеству стабилизации выходной величины.Цель изобретенияповышение ка чества регулирования путем снижениякратности дифференцирования.Поставленная, цель достигаетсятем, что устройство для управленияснабжено вторым блоком дифференци-,рования, вход которого соединен свыходом электрогидравлического преобразователя, один его выход соединен с первым входом второго блокасравнения, а остальные выходыс входами второго блока формированияопорного значения высшей производной, к дополнительному входу которого подключен выход указанногоусилителя, а выход второго блокаформированияопорного значения высшей производной соединен с вторымвходом второго блока сравнения,связанного выходом через второй усилитель с входом электрогидравлического преобразователя.Ва чертеже приведена функциональная схема устройства для управления.Устройство содержит датчики тока 1 и напряжения 2 фазы дуговойсталеплавильной печи 3, выходы которых соединены со входами вычитающего блока 4, выход которого соедийен со входом блока 5 дифференцирования, один выход которого соединен с первым входом блока б сравнения, а остальные - с входами КФункционального блока 7 формированияопорного значения высшей производнойвыход которого соединен со вторымвходом блока 6, выход которого соединен со входом усилителя 8, ныходкоторого соединен с одним из входов функционального блока формирования опорного значения высшей производной 9, выход которого соединен спервым входом блока 10 сравнения,выход которого соединен со входомусилителя 11, выход которого соединенсо входом электрогидравлическогопреобразователя 12, подключенного выходом к печи 2, и ко входу блока 13дифференцирования, один выход которого соединен со вторым входом блока10, а другие - с входами блока 9,Устройство работает следующимобразом. 40Сигнал с выхода электрогидрав-.лического преобразователя дифференцируется. блоком 13 дифференциронания (-р) раэ (1-порядок дифференциального уравнения ЭГП, р = 1-2),Производные выходного сигнала ЭГП(О-ая, 1-ая, 2-ая ( Ьр )-аяс выхода блока 13 дифференцирования поступают на входы функционального блока 9, Формирующего опорноезначение (-р )-ой производной в соот- оветствии с выражением(1-р,)-ой производной щвыходной координатыЭГП,Задавая в (1 ) значения а; и Формируя тем самым желаемое измейениегде Ь -Ь- д(И-К)сигнал на выходе блока 4;весовой коэффициент;.опорное зиачениеЬ("1-");д"Дф 1порядок всей системы; р+ОЗадавая н (3 ) значения Ь, мз полностью определяем желаемую динамикукоординаты Ь,В блоке 6 сравнения вычисляетсяразность между опорным значением(и. )-ой производной выходной коорд,.наты системы и ее действительным ьы, очевидно, полностью определяемжелаемую динамику выходного сигналау ЭГП, Входным задающим воздействиему служит выход усилителя 8. Разность (1-р )-ых производных, опорнойи действительной, поступающих навходы блока 10.сравнения с Функционального блока 9 и блока 13 дифференцирования соответственно, усиленная усилителем 11, приходит на входЭГП в виде сигнала управления1. = К( г ( 0) у ) у 1 е Р)е-р- (2)= к, ( ., ач(")+,у,- " е,где К - коэффициейт усиления усилителя 13.Таким образом, при достаточно.большом Ку отработка входного воздействия уо в контуре, состоящем,из ЭГП, блока 13 дифференцирования,функционального блока 9, блока 10сравнения и усилителя 11, будет.происходить с динамикой, определяемой желаемым дифференциальным уравнением (1 ) (1-р )-ого порядка.Принимая во внимание сказанноеранее, дифференциальное уравнениевсей системы в целом будет иметь(в+1-р )-ый порядок, где (1-р )порядок синтезированного выше контура, а в - .порядок дифференциального уравнения остальной части системыеСигналы ЬО и с 1, пропорциональныесоответственно напряжению и току Фазы и снимаемые с датчиков тока 1и напряжения. 2, поступает на входывычитающего блока 4. Сигнал рассогласования на выходе блока 4 Ь = Ы 3-сЭдифференцируется блоком 5 дифференцирования (а 1-р-ц ) раз (ц = 1-2 ).По аналогии с описанной выше частью схемы, производные выходного сигнала М,дд 1". и сам.сигнал с ныходаблока 5 диФференцирования поступаетна входы Функционального блока 7,формирующего опорное значениезначением в каждый момент времени Г-дф.", полученными соответственно: на выходе функционального блока 7 и на одном из выходов блока 5 дифференцирования. Усиленная усилителем 8 зта разность является входным задающим воздействием функционального. блока 9Ъо=1(Р ЬФ 1)-дф-"1)=К 1 Ъ д 1 сРф 1) (ц )1=О "которое отрабатывается электрогид.равлическим преобразователем в силу (1 ), перемещая электроды в сторону уменьшения величины Ь на выходе вычитающего блока 4.Важно отметить, что коэффициенты а и б надо выбирать. таким образом, чтобы постоянные времени дифФеренциальных уравнения (1 ) и (3 ) удовлетворяли соотношению ф 71 10, (5) тПри этом влияние контура формирования выходной величины ЭГП на динамику всей системы будет незначительным и движение последней будет полностью подчиняться желаемо- ., му дифференциапьному уравнейию (3).Таким образом, предЛагаемое устройство позволяет понизить порядок дифференцирования, что существенно сказывается на точности поддержания выходной величины систеж стабили-зации режима горения .дуговой сталеплавильной печи.Кафедрой АСУ НЭТИ совместно с СКВ НПО "Сибэлектротерм" были проведе" ны натурные эксперименты по провер" ке предлагаемого регулятора на действующей печи ДСП-О,З.Сравнительный анализ работы предлагаемого устройства управления и известного при дб, р 2, ц 2, ю2, 1 = 4 показал, что дисперсия тока фазы, принятая за показатель качества стабилизации, в предлагаемом устройстве меньше на 15-20 по сравнению с известным. При этом максимальный порядок дифференцирования был снижен с шести до двух.5 Формула изобретенияУстройство для управления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее датчики тока и нап ряжения, соединенные с входами вы-,читающего блока, выход которогосвязан с входом блока 1 ифференцкрования, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, 35 а его остальные выходы к входамблока Формирования опорного значениявысшей производной, соединенного выходом с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен, с вхо;р дом усилителя, и электрогидравлический преобразователь, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения качества регулирования путем снижения кратности дифференциро" 25 вания, оно снабжено вторым блокомдифференцирования., вход которогосоединен с выходом электрогидравлического преобразователя, один его .выход соединен с первым входомвторого блока сравнения, а остальные выходы - с входами второго бло-,ка формирования опорного значениявысшей производной, к дополнительному входу которого подключен выходукаэанного усилителя, а выход второго блока Формирования опорногозначения высшей производной соединен с вторым входом второго блокасравнения, связанного выходом .через второй усилитель с входом 40 электрогидравлического преобразователя.. Источники информации,принятыь во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 599378, кл. Н 05 В 7/148, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2395526/07,кл, Н 05 В 7/148, 1980.984070 Составитель Г. Таракановаазаренко ТехредМ.Гергель Корректор Л, Бокш Редакт з 9960 одписи лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная ВНИИПИ по 13035, Тираж 862осударственноголам изобретенийсква, Ж, Рауш оьытета СС открытий кая иаб.,