Устройство регулирования диаметра стекловолокна

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 4 С 03 В 37/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ овогоЙ инст чно ислектроылева,ов во ССС 1982 СССР О, 198РОЙСТВО РЕГУЛИРОВ КЛОВОЛОКНА, содер тра волокна, вытя бление с электроп метра, первый и в внения, первый ре объекта, датчик ч силитель, причем окна подключен к о элемента сравне) (57) УС ДИАМЕТРА СТ чик диамАНИЯ жа гиваю- риводо щее приспос задатчик ди элементы ср блок модели торо гуля Итор,ты ащения и аметра в одн ния входу перво другой вход датчику диа щения подкл го элемента закоторого подключ етра, датчик час чен к одному вхо сравнения, выход оты оронения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена ТруКрасного Знамени текстильнтут им. А.Н.Косыгина и Науследовательский институт эвакуумного стекла(56) Авторское свидетельсткл. С 03 В 37/00ское свидетельство9, кл. С 03 В 37/О го подключен к входу первого регулятора, выход которого соединен с электроприводом вытягивающего приспособления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены третий и четвертый элементы сравнения, первый и второй интеграторы, релейный элемент, низкочастотный Фильтр и второй регулятор, причем выход первого элемента сравнения подключен к входу второго регулятора, выход которого соединен с другим входом второго элемента сравнения и входом блока модели объекта, выход которого через усилитель соединен с одним входом третьего элемента сравнения, выход которого через первыйинтегратор соединен с одним входом четвертого элемента сравнения, выход которого через второй интегратор соединен с одним входом релейного элемента, другой вход которого соединен с датчиком частоты вращения, выход релейного элемента соединен с другим входом четвертого элемента сравнения и со входом низкочатотного Фильтра, выход которого соединен с третьим входом первого элемента сравнения и с вторым входом третьего элемента срав1 12570Изобретение относится к производству стекловолокна, конкретнее к устройствам регулирования диаметра стекловолокна.Цель изобретения - повышение точности регулирования.На Фиг. 1 изображена Функциональная схема устройства регулированиядиаметра стекловолокна; на Фиг. 2вариант реализации релейного злемента 18; на Фиг. 3 - схема моделиобъекта,Устройство содержит печь 1, изкоторой вытягивается стекловолокно 2,вытягивающее приспособление 3 с электроприводом 4, датчик 5 диаметра волокна, задатчик 6 диаметра, первыйэлемент 7 сравнения, первый регулятор 8, блок 9 модели объекта, второй элемент 10 сравнения второй регу 20лятор 11, датчик 12 частоты вращения,усилитель 13 с коэффициентом усилениядва, третий элемент 14 сравнения,первый интегратор 1.5, ч етвертый элемент 16 сравнения, второй интегратор 17, релейный элемент 18 и низкочастотный фильтр 19. Релейный элемент 18, изображенный на фиг,2,состоит из компаратора 20, диодов 2124, усилителя 25 и инвертора 26. ЗОБлок модели объекта 9 представляет собой электронную схему, в которой зависимость между входным и выходным электрическими сигналами соответствует зависимости между Физи-ческими параметрами объекта управления. Схема модели объекта (фиг, 3)содержит операционный усилитель 27,резисторы 28 и 29 и емкость 30. Коэффициент усиления определяется соотношением К /К а постоянная времени2произведением КС,.Устройство работает следующимобразом,Время транспортного запаздывания,в течение которого волокно проходитот места формования - печи 1 - до датчика 5 диаметра волокна равно(6)При Е)0 и выполнении неравенства МтЕ,достигаемого за счет соответствующеговыбора амплитуды М релейного элемента 18 на линии Б=О, возникает так называемый "скользящий режим" /ББ(0/,в котором среднее значение двуполярного сигнала Х, ,пропорционально неличине входного сигнала Е.При К=О скважность прямоугольных55 двуполярных импульсов на выходе релейного элемента 18 равна двум, а среднее на период Т значение Х, равнонулю. При возрастании сигнала Е уве(1) где . - расстояние от печи до датчика диаметра волокна;Ч - скорость вытягивания волокна.Поэтому сигнал о сформированном диаметре волокна д поступает с датчика 5 с задержкой на время 7 и равен 0(1;-Т). Это осложняет точное регулирование диаметра стекловолокна. 64 2В данном случае объектом управления является установка по выработке стекловолокна, входным чараметром является частота вращения электро- привода 4, а выходным параметром - диаметр д волокна.Для установки типа И 4.013,0091по выработке стекловолокна экспериментально получена математическая модель объекта в виде инерционного звена с коэффициентом передачи 3, 5 и постоянной времени 0,5 с.Скорость вытягивания Ч волокна 2 равна линейной скорости его намотки на вытягивающее приспособление 3 и при постоянном радиусе намотки, К пРопорциональна частоте вращения электропривода 4, Ч=ц К.Сигнал Ц, поступающий с датчика 12 частоты вращения на амплитудный вход релейного элемента 18, устанавливает амплитуду выходного сигнала релейного элемента +М, пропорциональной скорости вытягивания стекловолокна 2, т,е./М/=К, Ч, (2) где К - коэффициент, выбираемый из1условия К =-.В четвертом элементе 16 сравнения из сигнала Е с первого интегратора 15 вычитается сигнал Х с выхода релейного элемента 18, Их разность Е поступает на вход второго интегратора 17, выходной сигнал Б которого управляет работой релейного элемента 18. Для указанных сигналов справедливы соот- ношения1257064 25 35 вида 45 зличивается длительностьположительных импульсов и уменьшается длительность й отрицательных импульсов,Ч) а среднее за период значения Х, получаемое на выходе низкочастотного фильтра 19, пропорционально амплитуде М и величине сигнала 2, т.е. СХ =М- -- : =М 2сР10 или с учетом (2)(7)Ч 1В силу выражения (1) - = - выражение (7) принимает вид151 1Х, =2:. (8)Усилитель 13 имеет коэффициент усиления два, поэтому на выходе третьего элемента 14 сравнения сигнал ы равенУ=20 а(г.)-Х., (9)С другой стороны, если на выходе интегратора 15 сигнал равен 2, то на его входе сигналу=2 (10)Совместное решение уравнений (8) (10) даетсХ, +Х=11 Ь (с) (11)230 Передаточная функция в изображениях по Лапласу для уравнения (11) имеет вид Х(Р) 2 2 р(12) Как известно передаточная функция, +140 соответствует разложению функции ,запаздывания 1в ряд Пада, Следовательно, уравнение (12) для. оригиналов переменных, т.е. в функции времени, примет видХ(г) =БЬ ( г.) -ПЬ (с-а ) . (13) Сигнал на выходе первого элемента 7 сравнения с учетом выражения (13) равенБ =ПЬ (Т) -0,1 +Х(С) Ж,(1) -0 Ь 50(14) где ЮЬ - сигнал с задатчика 6 диазметра. Отметим, что у)0 всегда, так как 55 у=2 БЬ(Т)-БЬ +БЬ(С-Т), Как видно из выражения (14) регулятор 11 осуществляет регулирование непосредственно по отклонению диаметра волокна в месте Формирования (на выходе из печи) от заданного значения 0 Ь без запазлздывания на время. Это существенго повышает точность регулирования диаметра волокна, Сигнал рассогласования П управляет работой регулятора 11, на выходе которого формируется сигнал У ), пропорциональный требуемой (заданной) в данный момент частоте вращения электропривода 4 с вытягивающим приспособлением 3. Этот сигнал поступает на вход блока 9 модели объекта, на выходе которого Формируется сигнал ПЬ(С), пропорциональный диаметру с 1 стекловолокна на выходе из печи 1, соответствующему частоте вращения Ь вытягивающего приспособления 3, Сигнал о 1 поступает на один из входов второго элемента 10 сравнения, на другой вход которого подается сигнал Б с датчика 12 частоты вращения, пропорциональный текущему значению частоты вращения 3 электропривода 4, Выходной сигнал со второго элемента 10 сравнения управляет работой ре" гулятора 8, стремяь возможно точнее поддерживать частоту вращения о 3 электропрнвода 4, равной заданнойи Регуляторы 8 и 11 могут быть выполнены типовыми линейными, например пропорциональными или пропорционально-интегральными. Целесообразно также в качестве регулятора 8 использовать регулятор с разрывным управлением, обеспечивающий повышенное быстродействие электропривода 4 и, следовательно, повышенную точность регулирования диаметра стекловолок- на. Использование сигнала 111 с выхода датчика 12 частоты вращения для регулирования амплитуды М двуполярного напряжения в релейном элементе 18 позволяет учитывать изменение времени транспортного запаздыванияпри изменении скорости вытягивания Ч волокна (выражения (7) и (8). Это пЬвышает точность регулирования диаметра волокна за счет точной компенсации сигнала БЬ(с-) в датчике 5 диаметра волокна и составляющей ПЬ(С- )И)в сигнале Х,р (выражение (10) .Таким образом, введение связи с выхода датчика 12 частоты вращения на амплитудный вход релейного элемента 18 позволяет повысить точность регулирования диаметра стекловолокна5 1257064 Ьза счет компенсации переменного тран- измерения сформированного диаметра сшауного запаздывания Т в тракте стекловолокна.125/064 иЮ Составитель А.КузнецовТехред Л.Сердюкова Корректор Х.Демчик Редактор Т.Парфенова аказ 4880/ д, 4/ роизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,Тирах 457 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р