Система регулирования скорости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЯО 1229727(51) 4 6 05 В 1302 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ(57) Изобретение относится к бумагодслательной и металлургической технике и может найти широкое применение при регулировании скорости вращения валков бумагоделательных машин и прокатных станов. В данной системе решается задача обеспеченияпостоянства ее характеристик во всем диапазоне регулируемых скоростей за счет обеспечения зависимости характеристик блока главной обратной связи (БГОС) от сигнала задания. Выходной сигнал задатчика поступает на управляющий вход БГОС и на первый вход блока сравнения, в котором сравнивается с выходным сигналом БГОС. С выхода олока сравнения сигнал рассогласования поступает на первый вход регулируюгцего блока, в котором алгебраически суммируется с выходным сигналом блока местной обратной связи (БМОС) и в котором формируется закон регулирования. Вь 1 ходной сигнал регул и руюгцего блока усиливается по мощности и подается на входы электродвигателя постоянного тока. Ток якоря электродвигателя измеряется датчиком тока, выходной сигнал которого подается на вход БМОС. Скорость вращения вала электродвигателя измеряется датчиком регулируемой координаты (например, частотным датчиком скорости), выходной сигнал которого подается на информационный вход БГОС.2 ил.Изобретение относится к оумагоделательпой технике и может быть использовано прн цифровом регулировании скорости вращения электродвигателя постоянного тока привода бумагоделательной машины.Цель изобретения - повышение динамической точности системы.На фиг.приведега функциональная схема системы привода; на фиг. 2 - принципиальная схема блока главной обратной связи.1 ОСхема содержит задатчик 1, регулирующее устройство 2, усилитель 3 мощности, источник 4 питания, исполнительный двигатель 5, датчик 6 тока, датчик 7 регулируемой координаты, блок 8 местной обратной связи, блок 9 главной обратной связи с информационным и управляющим входами и выходами 10 12, синхронизирующий генератор 13, блок 14 синхронизации, третий триггер 15, второй и третий элементы И 16 и 17, реверсивный счетчик 18, регистр 19, форми рователь 20 импульсов, первый и второй преобразователи 21 и 22 код-частота, дели.тель 23 частоты первый и второй триггеры 24 и 25, первый элемент И 26, электродвигатель 27 постоянного тока, блок 28 сравнения, сервомеханизм 29, Ма - выходной сигнал задатчика ,х - выходной сигнал датчика регулируемой координаты 7, Мх - выходной сигнал блока 9 главной обратной связи, х - выходной сигнал блока 14 синхронизации, х - выходной сигнал синхронизирую- щего генератора 13.Работу предлагаемой системы рассмотрим применительно к случаю цифрового регулирования скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока привода бумагоделательной машины. В этом случае в состав исполнительного двигателя входят электродвигатель 27 постоянного тока и датчик 6 тока якоря электродвигателя 27 постоянного тока.В состав сервомеханизма 29 входят ре гулирующее устройство 2, усилитель 3 могцности, источник 4 питания, исполнительный двигатель 5 и блок 8 местной обратной связи.В качестве усилителя 3 могцности может 4 быть использован тиристорный преобразователь с блоками управления.Регулирующее устройство 2, блок 28 сравнения и задатчик 1 могут быть реализованы на элементах цифровой вычислительной техники. 50В качестве блока 8 местной обратной связи может быть использован преобразователь аналог-код, осуществляющий необходимые функциональные преобразования.Поскольку в рассматриваемом примере регулируемой координатой является скорость то в качестве датчика 7 регулируемой координаты может быть использован импульсный датчик скорости. В качестве управляемого блока 9 главной обратной связи может быть применен управляемый проебразователь частота-код с частотным информационным входом. В состав блока 9 главной обратной связи входят синхронизирующий генератор 13, блок 14 синхронизации, триггер 15, элементы И 16 и 17, реверсивный счетчик 8, регистр 19, преобразователи код-частота 21 и 22 и делитель 23 частоты. В состав блока4 синхронизации входят триггеры 24 и 25 и элемент И 26. В качестве триггера 15 применен Ю-триггер.Система регулирования работает следующим образом.Поскольку предлагаемая система регулирования представляет собой двухконтурпую цифроаналоговую систему регулирования скорости вращения с внешним контуром регулирования скорости вращения вала элекгродвигателя 27 постоянного тока и внутренним контуром регулирования тока якоря электродвигателя 27 постоянного тока, то алгоритм регулирования закладывается в память цифрового регулирующего устройства 2, которое может быть и микропроцессорным. Для ооеспечения работы регулируюгцего устройства 2 вся информация, поступаюгцая на его входы, должна быть представлена в форме параллельного двоичного кода. Код заданных значений скорости вырабатывается задатчикоми поступает на первый вход блока 28 сравнения, на второй вход которого поступает выходной сигнал блока 9 главной обратной связи. Выходной сигнал блока 28 сравнения поступает на первый вход регулирующего устройства 2, на второй вход которого поступает код текугцих значений тока якоря электродвигателя 27, вырабатываемый датчиком 6 тока (шунт в якорной цепи) в сочетании с блоком 8 местной обратной связи (т. е. со вторичным преобразователем аналог-код) . Регулируюгцее устройство 2 в соответствии с запрограммированным алгоритмом вычисляет код регулирующего воздействия, управляюгций работой усилителя 3 мощности (т. е. тиристорного преобразователя с блоками управления, включаюгцими элементы преобразования выходного кода регулирующего устройства 2 в сигналы импульсно-фазового управления). Якорная цепь электродвигателя 27 подключена к выходам усилителя 3 мощности, питающегося от неочипка 4 питания. Цикличносгь работы регулирующего устройства 2 синхронизируется по частоте и фазе переключений переменного напряжения на анодах тиристорного преобразователя усилителя 3 мощности благодаря связи регулирующего устройства 2 с источником 4 питания. В качестве сигнала датчика 6 тока используется напряжение, снимаемое с шунта в якорной цепи электродвигателя 2. Скорость вращения вала электродвигателя 27 фиксируется датчиком регулируе 1229727510 1520 25 30 35 40 45 50 55 мой координаты 7, выходной сигнал которого поступает на информационный вход блока 9 главной обратной связи.Особенности работы данной системы определяются работой блока 9 главной обратной связи, который по своей структуре является преобразователем частота-код следящего типа, в цепь обратной связи которого включены преобразователь код-частота 21 с делителем 23 частоты, а цепь прямой связи выполнена в виде цифрового интегратора на базе реверсивного счетчика 18 с регистром 19 промежуточной памяти. Мгновенное значение кода, записанное в счетчике 18, представляет собой интегральное рассогласование двух сравниваемых частот - частоты импульсов 1 х поступающей с выхода блока синхронизации 14 на Я-вход триггера 15, и частоты 1 сс, поступающей по цепи обратной связи преобразователя код-частота 22 на Р-вход третьего триггера 15. Блок 14 синхронизации служит для исключения возможности одновременного поступления импульсов упомянутых частот на оба входа третьего триггера 15 путем принудительной привязки момента поступления импульсов частоты 1 х, на вход третьего триггера 15 к фронту импульсов опорной частоты 1 х синхронизирующего генератора 13. При поступлении очередного импульса входной частоты 1 на счетный вход первого триггера 24 в последнем записывается единичное состояние. Сигнал логической единицы с его выхода обеспечивает по .О-входу разрешение записи единицы во второй триггер 25. Запись единицы производится передним фронтом очередного выходного синхронизирующего импульса генератора 13, поступающего на тактирующий вход второго триггера 25 и на инверсный вход первого элемента И 26, прямой вход которого связан с прямым выходом второго триггера 25. Благодаря инверсии по входу импульс на выходе элемента И 26 формируется по заднему фронту импульса опорной частоты 1., Импульс с выхода первого элемента И 26 обнуляет первый триггер 24 и поступает на 5-вход третьего триггера 15. Передний фронт следующего импульса частоты Ь обнуляет второй триггер 25. Таким образом, импульсы частоты .поступают на вход третьего триггера 15 только в моменты, фиксируемые задним фронтом импульсов частоты 1 о. Частота выходного сигнала синхронизирующего генератора 13 должна по крайней мере вдвое, а реально для снижения вносимой неравномерности в 50 - 100 раз превышать входную частоту 1 .В синхронном следящем режиме (Ь = = 1. ) третий триггер 15 находится в режиме переключений с частотой 1 х при постоянстве скважности переключений. При нарушении равенства указанных частот третий триггер 15 переключается с частотой, равной меньшей из сравниваемых частот, оставаясь по времени преимущественно в том состоянии, которое подтверждается импульсами большей из частот. Так, при) третий триггер 15 находится преимущественно в состоянии единицы, устанавливаемой по его 5-входу. Различие в скважности напряжения на прямом и инверсном выходах третьего триггера 15 является признаком, который используется в качестве сигнала рассогласования в блоке 9 главной обратной связи.На первые входы второго и третьего элементов и 16 и 17 подаются управляюц 1 ие сигналы с выходов третьего триггера 15. На их вторые входы подана выходная частотапреобразователя код-частота 21. Таким образом, количества импульсов частоты 1 которые поступают через второй и третий элементы 16 и 17 на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 18, пропорциональны длительности пребывания третьего триггера 15 в состоянии единицы или нуля соответственно в каждом цикле его переключения. Перенос информации из реверсивного счетчика 18 в регистр 19 производится в конце каждого цикла переключения при возврате третьего триггера 15 в состояние нуля путем подачи короткого импульса разрешения на тактирующий вход регистра 19, который формируется формирователем 20 импульсов, подключенным к инверсному выходу третьего триггера 15. Если за время цикла переключения третьего триггера 15, разность в числе импульсов, поступивших на разные входы реверсивного счетчика 18, не равна нулю, то значение управляющего кода, записанного в регистре 19, изменяется с учетом знака разности. Это значение кода приводит к пропорциональному изменению частотына выходе второго преобразователя 22 код-частота. В качестве опорной для указанного преобразователя также используется частота синхронизирующего генератора 13, причем такти рова ние преобразователя код-частота 22 по тактирующему входу и, в конечном счете, формирование импульсов частоты 1 о, поступающих на К-вход третьего. триггера 15, происходит передним фронтом импульсов частоты Ь, в то время как импульсы частоты 1. (на 5-входе третьего триггера 15) формируются задним фронтом импульсов частоты 1. Делитель 23 частоты включен на выходе второго преобразователя 22 код-частота и служит для сглаживания возможной неравномерности на его выходе, а также для настройки чувствительности всей системы. Выбор коэффициента деления делителя 23 частоты наряду с соотношением между значением частоты 1 коэффициентом преобразования второго преобразователя 22 код-частота и разрядностью реверсивного счетчика 18 определяет чувствительность блока 9 главной обратной связи.Знак рассогласования, получаемого в реверсивном счетчике 18, таков, что он спо 1229727СООСТВЪСТ СИЦХРОЦИЗДЦИИ Ч(1 СТОТ 1 И 1( В установившемся состоянии= - 1, и зцаче цис управляоп(его коля на входе Вто;)Ого преобразователя кол-частота 22, одновременно являющсгся выхолным кодом М блока 9 глдвцой обратной связи, снимаемый с выход(1 12, оказывается строго пропорцпоцзл - цым вхолцой частоте /Высокая чхвствительность олока 9 глав- НОЙ (н)р(1 тнОЙ св 51 зи к нарупепи ю рзвецств(1 частота / =/ опрелслястся фазовым характ(.рОм с(1(.жсци 51 ц НОЗВОл 51 ет ускорить рсзкцпк) сцстсмы ца изменение частоты выходК)- го сигнала датчика регулируемой коор;1 И- наты 7, и тем самым повысить бысгролсйствис и лицамичсскую точность всего канала обратной связи. Для стабилизации этих характеристик Во всем диапазоне р(.гулировяцпя скорости электродвигателя 27 в блок 9 главой обратной связи введен первый прс образователь код-частота 21, информационцый вход которого связан с выходом здлатчикд 1, так что выходная частота иср поги прсооразоватсля 21 код-частота опрс- ЛОГЯСС 51 ИЗ ВЫРЗЖСНИ 51:= /: /,1 К)гл( /, чясгота выходного сигнала синхроцизирующего генератора 13;Л,1 - кол задания скорости;К - ко)ффицисцт цропорциоцальцости.(К С 1)11 дличис первого преобразователя 21 код-частота, таким образом, приводит к тоВысокох хровно скороститролвигятеля 27 и больНой частоте цсрсклкхчсний третьего триггера 15 соответствует и повыпСццый уровень частоты /, явл 5 поп(СЙся 1 ястотОЙ Нсрсносз информации 0 фазовом ряссоглдсовации частот /, и /, в рсв(рсивцый счетчик 18. При изменеНи кола здлдцпя в сторону уменьшения скорости уменьшается частота переключеций третьего триггера 15 и пропорционально сй частота персоса информации /, послслцее приВО,(ит к тОму, го Х вствц 1(.,11 НО( ть ф(1гя зового ;(п(крпмицатора, реализованного на трет(,ем триггере 15, остается Неизменной во всем диапазоне изменения сравниваемых ЯСТОТ / И /к.5Госто 51 ство характеристик блока 9 главной обратной связи во Всем лиапазоце регсгИрои;1 ция значений скорост 1:. элсктролвигятегя 27 позволяет сохраци гь оптимальцую Настройку динамики системь: регмлировация во всем рабочем лиапазоцс и, таким 10 образом, повысить лицдмичсскуо точностьсистемы регулировация в цегОх).Фор)11/1 а изобретен 1 я("ист(ма регулирования скорости, содержащая реверсивцый счетчик, синхронизирующий генератор и послеловатсльцо соединенные залатчик, блок сравнения, сервомехацизм, датчик регулируемой координаты, первый и второй триггеры, первый элемент И и третий триггер, полключецный ицверсцым выхолом к входу формирователя импульсов и к первому входу второго элемента И, д также третий элемент И, от,ичавиаяея тем, что, с целью повыпсция Лицамической точ Ости системы, в ней дополнительно устяновлецы первый преобразователь кол-час тота и пос,иловдгельно соединенные регистр,второй преобразователь кол-частота и делитель час готы, полключенный выходом к /х-входу третьего триггера, соединенного прямым выходом с первым входом третьего элемегз И, подключенного вторим входом к О второму входу второго элемента И и к выходупервого пр(образоватсля кол- Зстотя, соелиценцого ицфорх:яционным гхолом с в;одом ЗЯЛЗТЧИК(1, 3 ТЯКТИРМК)ЦИМ ВХО;10 М - С ВЫ- хо,1 ом сицхронизирук)щего гецератора, с тактирующим вхоцом второго преобразоватея кол-частота, С-входом второго триггера и с инвсрсцым входом первого элемента И, цолключеццо к Й-входу первого триггера, суммируккций и вычитающий вхолы реверсивного счетчика соелицены с выходами соответствсццо третьего и второго элементов И, т 1)ктирх кнций вход второго преобрдзовагсля кол- Зстота полключец к выходу формирователя импульсов, а его вьхол к второму моду блока сравнеия.Составитель ва Тепрел И. Вер Тираж 836 ИИПИ Государственно по делам изобретени 5, Москва, Ж - 35, Р ППП Патент, г. УжШаров го комитета й и открыт аушская наб город, ул. П 113 Филиал