Цифровая система для позиционного регулирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 О 05 В 19/1 ый. ель. ПО ащая ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(21) 3750999/24 - 24 (22) 04.06.84 (46) 15.12.85. Бюл, К 46 (7) Украинский государственный проектн институт "Тяжпромзлектропроект" (72) М. А, Каменев, И. Д. Розов, Ю. 3. Ф дман и В. И. Холодный (53) 621.503,55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 1003286, кл, Й 05 В 19/18, 1981.Авторское свидетельство СССР И 0 824147, кл, 4 05 В 19/18, 1979, (54)(57) 1. ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содерж последовательно соединенные блок задания перемещения, сумматор, преобразователь код - частота, блок ограничения частоты, интегратор и цифроаналоговый преобразователь, выходМ которого подключен к первому. входу блока регулирования, соединенного выходом через двигатель с входом импульсного датчика положения, выход которого через формирователь импульсов подключен к входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с вторым входом сумматора, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и расширения области применения системы, в нее введены блок задания времени перемещения и блок задания скорое. ти, первый вход которого соединен с выходом блока задания времени перемещения, второй вход подключен к выходу блока задания перемещения, выход - к второму входу блока ограничения частоты, второй вход щ интегратора соединен с выходом формирователя импульсов.15 20 25 30 2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а . я с я тем, что блок задания скорости содержит последовательно соединенные генераторэталонной частоты первый ключ, первый преоб. разователь частоты, второй ключ, первый счетчик импульсов, второй преобразователь частоты, второй счетчик импульсов и блок сравнения кодов, первый виход которого соединен с вторым входом первого ключа, второй выход - с вторым входом второго ключа, третий выход Изобретение относится к устройствам дляавтоматического управления и регулированияэлектропривода, предназначено для точнойотработки рабочим органом заданного перемещения в течение заданного времени и можетбыть использовано для управления электро-приводами поточно-транспортных линий илидругих механизмов, работающих в старт-стопном режиме, для которыхв каждом рабочемцикле регламентируются величина перемещения и его длительность, а также для позиционирования механизмов резки проката в непрерывном технологическом потоке.Цель изобретения - повышение экономич.ности и расширение области применения системы.На фиг. 1 приведена блок-схема системы;на фиг. 2 - схема блока задания скоростиперемещения; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов.Система содержит блок 1 задания перемещения, сумматор 2, первый счетчик 3 импульсов, преобразователь 4 код-частота, блок5 ограничения частоты, формирователь 6 импульсов, интегратор 7, цифроаналоговыйпреобразователь 8,. блок 9 регулирования,двигатель 10, импульсный датчик 11 положе.ния, блок 12 задания времени перемещенияи блок 13 задания скорости.Блок 13 задания скорости (фиг.2) содержитгенератор 14 эталонной частоты, первый 15 ивторой 16 ключи, первый 17 и второй 18преобразователи частоты, второй 19 и третий20 счетчики импульсов. и блок 21 сравнениякодов,Система работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе блока 1задания перемещения код заданного положения М, равен нулю, Первый счетчик 3 им.пульсов и интегратор.7 находятся в нулевомсостоянии, сигнал задания скорости У на с установочным входом первого счетчикаимпульсов, выход второго ключа соединен с вторым входом второго преобразователячастоты, установочные входы блока сравнения кодов, первого и второго преобразовате. лей частоты соединены с вторым входом блоказадания скорости, первый вход которого соецинен с третьим входом первого преобразова.теля частоты, выход - с выходом второгопреобразователя частоты. выходе цифроаналогового преобразователя 8 "равен нулю и двигатель 10 электропривода находится в состоянии покоя.Введенный в блок 1 задания перемещения код М заданного положения подается на первый вход сумматора 2. На выходе сумматора возникает код рассогласования ьй, которьй подается на вход преобразователя 4 код в часто. На выходе преобразователя 4, имеющего линейную характеристику, возникают импульсы, следующие с частотойвеличина которой пропорциональна коду рас. согласования 6 М , Импульсы частотыпоступают на первый вход блока 5 ограничения частоты. На выходе блока 5 возникают импульсы, частота 1,1 следования которых, равна частоте 1 импульсов, поступающих наего второй вход с выхода блока 13 заданияскорости, Вырабатываемые блоком 5 импульсы суммируются в цифровом интеграторе 7, выходная величина Мкоторого преобразуется цифроаналоговым преобразователем 8 в напряжение задания скорости О, которое подается на вход блока 9 регулирования, управляющего скоростью двигателя 10. При этом двигатель начинает разгоняться, импульсный датчик 11 начинает выдавать импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения двигателя. Эти импульсы через формирователь 6 импульсов подаются на второй вход интегратора 7 и являются сигналом обратной связи в цифровом контуре регулирования ско. рости. С выхода формирователя 6 импульсы подаются также на вход счетчика 3 импульсов, производящего их суммирование. На выходесчетчика 3 код Й т представляет собой фактическое положение механизма и является сигналом обратной связи в цифровом контуре регулирования положения.В процессе отработки заданного перемеще. ния разгон, движение на установившейся ско(2) рости и торможение электропривода осуществляются в соответствии с величиной сигналазадания скорости, отрабатываемого цифровым контуром регулирования скорости. Приэтом количество импульсов частоты 1, выработанных блоком 13 задания скорости втечение заданного времени перемещения, вточности соответствует заданной величинеперемещения.В конце цикла при Е = 0 контрольотработки заданного перемещения осуществляется цифровым контуром регулированияположения. В этом случае при наличииошибки (например, из.эа инерционности контура регулирования скорости, либо из-заналичия статического момента) на вход интегратора 7 через блок 5 поступают импульсычастоты 1, Код Мна выходе интегратора,а следовательно, и сигнал Оэ, на выходецифроаналогового преобразователя изменяютсятаким образом, что устраняется рассогласова.ние по пути. При достижении величиной Мзначения равного Й рассогласование становится равным нулю и электропривод останавли.вается в заданном положении.Реализацию оптимальной по величине потерьв электроприводе трапецеидальной тахограммыобеспечивает блок задания скорости, временные диаграммы сигналов которого приведе.ны на фиг, 3,Блок задания скорости работает следующимобразом.В исходном состоянии счетчики 19 и 20импульсов находятся в нулевом состоянии,код заданного времени М-перемещения икод 0 заданного перемещения, поступающиесоответственно на первый и второй входыблока,.равны нулю, на выходах преобразователей частоты сигналы равны. нулю, ключи15 и 16 открыты.Введенные в блок 1 задания перемещенияи в блок 12 задания времени перемещениякоды Нь и й подаются соответственно навторой и первый. входы блока 13, На частотный вход преобразователя 17 частоты черезключ 15 подается сигнал Е, с выхода гене.ратора 14 эталонной частоты. На выходепреобразователя 17 частота следования им-,.пульсов определяется выражением:МнС1гдео, )н= -(3)с ", (4) 198460 агде с 1 - принятая дискретность задания вре.мени перемещения (цена импульсагенератора 14 эталонной частоты);3 - принятая дискретность задания и 5 измерения величины перемещения(цена импульсов на выходе формирователя 6);- заданная величина перемещения;т, - заданное время перемещения.1 О С выхода преобразователя частоты 17 им.пульсы 1 поступают через ключ 16 на частотный вход счетчика 19, на выходе которого код й, изменяется во времени всоответствии с выражением:М 1=1, 1:Е - " т (5)Импульсы т, поступают также на частотный вход преобразователя 18 частоты, навыходе которого частота Еследованияимпульсов определяется соотношением:ъ 1 чкоторое с учетом (1) и (5) имеет вид: 25 а 41 245 Ь2 оогде К - 4,5 - постоянный коэффициент.Пренебрегая динамической ошибкой в скорости при разгоне электропривода можнозаписать, что М(7)Ч - скорость движения электропривода.С учетом (2) - (4) и (7) выражение (6) п инимает вид: 4,51,Ч= Ф, (8) 4 О и соответствует равноускоренному движению с ускорением4,5 ЬО=ф45 Импульсы частоты э; подаются на входсчетчика 20, на выходе которого код Низменяется во времени в соответствии с вы- ражением Схема 21 сравнения кодов производит сравнение кода М с кодом заданного перемещения2И(. В момент времени 6 когда код Ьа 55 достигает величины 1/4, на втором выходесхемы 21 возникает сигнал, закрывающийключ 16, При этом в счетчике 19 фиксиру.ется некоторый код М, соответствующий11максимальному значению скорости электропривода, Время 1 разгона электроприводаопределяется из выражения (10) с учетом(2) и (4)Подставив значение т в выражение 8), . находят значение максимальной скоростиоВ момент времени 1, когда код М навыходе счетчика 20 станет равным величине3 М,/4, на втором выходе схемы 21 сравнеия кодов возникает сигнал, открывающий.ключ 16, а на третьем выходе - сигнал,реверсирующий счет импульсов счетчиком 19.При этом код Й, на выходе счетчика 19начинает уменьшаться, в результате чегоуменьшается также и частота 1 импульсовзадания скорости на выходе преобразователя, 18, Привод начинает замедляться,Время движения на установившейся максимальной скорости определяется выражением:и" макс 2 15 Ь 34 Процесс торможения электропривода осу. ществляется равноэамедленно с отрицательным98460ускорением, величина которого определяется выражением (9). В процессе торможениякод М на выходе счетчика 19 и частотаимпульсов на выходе преобразователя 18уменьшаются до нулевого значения. Вмомент времени, когда код .Йа на выходесчетчика 20 станет равным величине Ньна первом выходе схемы 21 возникает сигнал,закрывающий ключ 15, Цикл работы блока1 О задания скорости на этом заканчивается.Таким образом, в течение заданного времени цикла отработки рассогласования блокзадания скорости формирует частотныйсигнал задания скорости по трапецеидальному15 закону, вырабатывая при этом количествоимпульсов, равное коду заданного перемеще.ния. Периоды времени разгона, движения наустановившейся скорости и торможения рав.ны между собой и составляют третью часть20 от заданного времени отработки перемещения. Такая трапецеидальная тахограммаобеспечивает г;инимум тепловых потерь вякорной. цепи электропривода и в этомсмысле является оптимальной,Предлагаемая система для позиционногорегулирования позволяет существенно снизить тепловые потери в электроприводе ирегламентировать время позиционирования,что имеет большее значение для механизмов,З 0 работающих в технологическом; потоке.1198460 Р 1 Ет Составитель И. ШвецТехред А.Кикемезей Редактор Л, Пчелинская Корректор С, Черни Заказ 7717/45 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 862 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5