Устройство для управления приводом механизма горизонтального перемещения груза на гибком подвесе

(57) Использование: в подъемно-тр ном оборудовании для управления ми горизонтального перемещен Сущность изобретения; устройств жит 1 датчик угла наклона подвес чик скорости механизма (5), 1 скорости перемещения груза (7), 1 тор (8), 1 регулятор скорости гр регулятор угла отклонения подве регулятор скорости груза (9), 1 узел пения нулевых начальных услови привод механизма (1), 7-9-10-6-1; 4 5-6; 1-11-10; 11-9; 11-8; 1 з,п,ф-лы,На фиг.1 показан механизм 1 горизонтального перемещения груза 2 на гибком подвесе 3, устройство управления которым содержит датчик 4 угла наклона подвеса 3 и датчик 5 скорости механизма 1 и регулятор 6 скорости механизма, один вход которого соединен с датчиком 5, а выход подключен к управляющему входу привода механизма 1, а также задатчик 7 скорости перемещения груза 3, интегратор 8, вход которого соединен с датчиком 4, регулятор 9 скорости груза, входы которого подключены к эадатчику 7 и к выходу интегратора 8, регулятор 10 угла отклонения подвеса 3, входы которого подсоединены к датчику 4 и к выходу регулятора 9, а выход подключен к другому входу регулятора 6. При этом для ограничения угла а отклонения подвеса 3 на максимально допустимом уровне ап,х регулятор 9 имеет ограничение выходного сигнала а на уровне атах Узел 11 установления нулевых начальных условий задает нулевьц) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Кузнецкий металлургический комбинатм, В.И,ЛенинаР 2) А.А.Зубок и Н.М.Чиркова6) Авторское свидетельство СССРф 1342866, кл. В 66 С 13/06, 1985,4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯГ 1 РИВОДОМ МЕХАНИЗМА ГОРИЗОНТАЛЪНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА НАГИБКОМ ПОДВЕСЕ Изобретение относится к подъемно- транспортному оборудованию, а именно к устройствам управления приводами гориэ)нтального перемещения груза, закрепленного на гибком подвесе, например, и иводами перемещения моста и тележки, стового крана, перемещения и поворота портового или башенного крана и т.п,Целью предлагаемого решения является повышение надежности управления за счет эффективного гашения колебаний перемещаемого груза и перехода к управлению скоростью самого груза.На фиг,1 представлена функциональная с ема предлагаемого устройства; на фиг.2 - ф нкциональная схема регулятора угла отк онения гибкого подвеса; на фиг,3 - структурная схема контура регулирования угла отклонения гибкого подвеса; на фиг.4 - пример возможной реализации узла установления нулевых начальных условий,анспорт- приводаия груза.о содера (4), датзадатчик интеграуэа (9), 1 са (10), 1 установй (11), 1 8-9; 4-10;4 ил.(10) начальные условия интеграторам 8 и входящим в регуляторы 9, 10 при отключенном приводе механизма 1.Устройство работает следующим образом.Задатчик 7 задает скоростьЧ г горизонтального перемещения груза 2, Однако пока не включен привод механизма 1, узел 11 своими выходами шунтирует обратные связи интеграторов 8 и в регуляторах 9, 10, что сохраняет нулевые начальные условия до момента включения привода.При включении привода механизма 1 срабатываетузел 11, который пускает интеграторы в работу, На входе регулятора 9 сигнал Чг задания скорости перемещения груза 2 сравнивается с сигналом Ч г оценки действительной скорости горизонтального перемещения груза 2; по результатам этого сравнения и в соответствии с законом регулирования на выходе регулятора 9 формируется сигнал й задания угла отклонения а гибкого подвеса 3, Сигнал а не может превысить заданный максимально разрешен 34ный уровень а,. На входе регулятора 10 сигнал а сравнивается с сигналом й, снимаемым с датчика 4, и по результатам этого . сравнения и в соответствии с законом регулирования на выходе регулятора 10 формируется выходной сигнал Ч 1, задающий скорость Ч 1 механизма 1 и отрабатываемый контуром регулирования скорости механизма 1, регулятор б которого в соответствии с установленным законом регулирования приводит значение скорости Ч 1, снимаемое с датчика 5, в соответствие с заданной величиной Ч 1, С появлением сигнала Ч 1 механизм 1 начинает двигаться со скоростью Ч 1. При этом груз 2, в силу своей инерционности, отстает от движения механизма 1 до появления угла отклонения подвеса 3 от вертикали а Ф О. При этом год действием силы тяжестиР=вг д (2) где вг - масса груза 2,д - ускорение свободного падения, создается сила горизонтального перемещенияЕ =Р 1 да=р а=лида, (3) так как угол йотносительно мал.Тогда ускорение горизонтального движения груза 2 а = - =да и Чг=д,аб 1, (4) . п 1 г так что сигнал Ч г обратной связи по скорости Чг может быть получен интегрированием выходного сигнала а датчика 4, что иосуществляется интегратором 8.Как видно иэ фиг.1,5 1зи а = -(Ч 1 - Чг) стили, при малых углах а,где . - длина гибкого подвеса 3,Контур регулирования скорости механизма 1 с регулятором б и обратной связью от датчика 5 может быть приближенно описан передаточной функцией Кп20 "( ) Тп Р+1 где К -коэффициент усиления замкнутогоконтура регулирования скорости механизма1,Тп-эквивалентная постоянная времениэтого контура,Р - оператор Лапласа.Тогда, учитывая выражения (6) и (4),структурная схема контура регулирования30 угла а будет иметь вид, показанный нафиг.3,где Я(Р) - передаточная функция регулятора угла а. Из этой структурной схемыследует, что. передаточная функция объектарегулирования в контуре И, (р) - ," . (8) Рэ+ 1 г+о с ТпТпПринимаем передаточную функцию ре- гулятора 45р (р) К,р + К ТК Тп (с)Кпп п где параметры К, а, Ь определяют настройку динамики контура регулирования угла а. Но при замкнутом контуре для компенсации действия форсировки в регуляторе В (Р) на внешний контур регулирования скорости Чг необходимо включить на входе 55 контура динамическое звено с передаточной функцйей ЩР) - К(Р +а Р+Ь)20 А = В = 1+Л =24 Тогда регулятор 10 может быть реализован так, как показано на схеме фиг,2, где 12 - первый сумматор (узел сравнения), 13 - второй сумматор, 14 - третий сумматор, 15 - первый интегратор, 16 - второй интегра тор, 17 - интегрально-пропорционально- дифференциальное звено (ИПД-звено).Параметры настройки регулятора находят из соотношений г е А и В - желаемые коэффициенты оптиизации характеристического полинома, 25 0(Р)= Р +Ар Р +В 1 о Р+р, (12)4Так, например, при оптимизации по критерию А.А. фельдбаума Задатчик 7 и датчик 4 могут быть выполнены на базе потенциометров, а интегратор8; узлы регуляторов 6, 9, 10 и привод механпзма 1 могут быть реализованы так, как этооисано в упомянутой книге В.К,Гарнова и др.Такая реализация усилителей, узловсравнения (сумматоров), интеграторов,ЛИД - звена и др. в настоящее время является типовой.Типовую реализацию может иметь иуел 11. схема которого и принцип действияяны из фиг.4: при отключенном приводеконтакторы В и Н разомкнуты, контакторырле Р в цепях обратных связей шунтируютобратные связи интеграторов, удерживаяих выходной сигнал на уровне, близком кнулевому; при включении привода вперед(азад) закрывается контакт В(Н), и напряение 0 поступает на реле Р, которое сраб тывает, размыкает свои контакты в цепяхо ратных связей интеграторов, запускаяи теграторы на интегрирование,Как видно из описания и прилагаемыхсхем, заявляемое устройство свободно отнедостатков известных решений в рассматрйваемой области, эффективно гасит колебания подвешенного на гибком подвесе груза (за счет введения контура регулирования угла отключения подвеса от вертикали), повышает надежность выведения груза в заданную точку (за счет введения контура регулирования скорости перемещения груза, т.е, за счет перехода к управлению движением непосредственно груза, а не транспортирующего механизма), увеличивает безопасность эксплуатации подъемно- транспортного механизма (за счет устранения раскачивания груза и увеличения точности управления его движением), увеличивает производительность подъемно-транспортного механизма (эа счет увеличения точности управления его движением, что позволяет вести перемещение груза с максимальными по условию ограничения угла отключения подвеса ускорения и максимально допустимыми скоростями работы механизма),формула изобретения 1. Устройство для управления приводом механизма горизонтального перемещения груза на гибком подвесе, содержащее датчики угла наклона гибкого подвеса и скорости механизма перемещения и регулятор скорости механизма перемещения, один вход которого соединен с датчиком скорости механизма перемещения, а выход подключен к управляющему входу привода механизма перемещения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежно-. сти, оно снабжено задатчиком скорости перемещения груза и интегратором, вход которого соединен с датчиком угла наклона гибкого подвеса, регулятором скорости груза, входы которого подключены к задатчику скорости перемещения груза и к выходу интегратора, регулятором угла отклонения гибкого подвеса, входы которого подсоединены к датчику угла наклона гибкого подвеса и к выходу регулятора скорости груза, а выход подключен к другому входу регулятора скорости механизма перемещения. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что регулятор угла отклонения гибкого подвеса включает в себя сумматоры, одними входами первых двух из которых образованы входы регулятора, интеграторы, вход одного из которых соединен с выходом первого сумматора, а выход подключен к одному входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу другого интегратора, и интегрально-пропорционально-дифференциальным блоком, вход которого соединен с выходом второгосумматора, а его выходом образован выход регулятора, причем другие входы первого и третьего сумматоров подключены к выходувторого интегратора.1803379 оставитель А.Зубокехред М.Моргентал Корректор М.Пе дакт и ГКНТ СССР венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 роиз аказ 1031 ВНИИПИ Госуд Тиражтвенного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Ра Подписное етениям и открытиямшская наб., 4/5