Устройство управления приводом одноковшевого экскаватора

Союз Советских Социалистических Ресоублик(43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень(45) Дата опубликования описания 30.03.78 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретенийн открытий(72) Авторы изобретени А вило Полузадои А. В,рудового Ким. В. В. 71) Заявит Св овскии о а(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА О Изобретение относится к области автоматического управления производственными механизмами и может быть использовано для автоматизации позиционных перемещений механизмов с приводами по системе Г - Д или ТП - Д и обладающих значительными моментами инерции, изменяющимися в процессе работы в определенных пределах.Известно устройство управления приводом одноковшового экскаватора по авт. св.44221, которое включает импульсный датчик величины и направления перемещения, к соответствующим выходам которого подключены цифроаналоговый датчик скорости и блок программного управления, выходы каждого из которых соединены с подключенным к возбудителю генератора блоком формирования закона управления, к которому также подсоединены выходы датчиков тока и его первой производной по времени, включенных в якорную цепь привода, и выход датчика второй производной, соединенного с датчиком первой производной 11.К недостатку такого устройства относится отсутствие ограничения на тепловые потери. При работе этого устройства в режиме малых перемещений происходит перегрев двигателей, что ведет к преждевременному выходу их из строя. При величинах перемещений, больших расчетной, не полностью использу, В. Р. Кубачек, Б. С. КонаковШлыковрасного Знамени горный институахрушева озможности двигателей, по условито ой нагрузки, что увеличивает длительопераций перемещения и, как следст ижает производительность экскава ются втепловностьвие, сн5 тора.Целью изобретения является увеличениенадежности в работе привода и повышениепроизводительности экскаватора.Это достигается тем, что в предлагаемое10 устройство дополнительно введены блок динамических составляющих управляющего воздействия и блок регулирования максимального момента привода, входы которого подключены соответственно к якорной цепи привода15 и выходам блока программного управления,а выходы ко входу возбудителя генератора исоответствующему входу блока динамическихсоставляющих управляющего воздействия,другие входы которого подключены соответст 20 венно к выходам датчиков тока и его первойи второй производных по времени, а выходсоединен со входом блока формирования закона управления,Причем блок регулирования максимальногомомента привода включает запоминающийрегистр, преобразователь код - напряжениеи нелинейный элемент с регулируемой зонойнечувствительности, вход которого соединенчерез преобразователь код - напряжение свыходом запоминающего регистра, а блок ди40 50 55 б 0 65 намических составляющих управляющего воздействия включает функциональный преобразователь коэффициента передачи и аналоговый сумматор, выход которого соединен с соответствующим входом функционального преобразователя коэффициента передачи.На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - характеристика вход - выход нелинейного элемента с регулируемой зоной нечувствительности; на фиг. 3 - график суммарного значения максимальных моментов двигателей от величины перемещения при оптимальном коэффициенте тепловой загрузки.Устройство управления приводом одноковшового экскаватора содержит импульсный датчик 1 величины и направления перемещения, цифроаналоговый датчик 2 скорости, датчик 3 тока и датчик 4 первой производной тока по времени, датчик 5 второй производной тока по времени, блок 6 программного управления, состоящий из узла 7 программного управления, триггера 8, двух реверсивных счетчиков 9, узла 10 задания направления перемещения, триггера 11 и преобразователя код - напряжение 12, блок 13 формирования закона управления, блок 14 динамических составляющих управляющего воздействия, возбудитель генератора 15, блок 16 регулирования максимального момента привода, состоящий из запоминающего регистра 17, преобразователя код - напряжение 18 и нелинейного элемента 19 с регулируемой зоной нечувствительности, Ьлок динамических составляющих управляющего воздействия включает аналоговый сумматор 20, к выходу которого подключен функциональный преобразователь 21 коэффициента передачи.Работает устройство следующим образом.Первоначальный ввод задания осуществляется оператором путем перемещения поворотной платформы экскаватора на необходимый угол при ручном управлении и подаче в один из реверсивных счетчиков 9 через узел 7 сигнала программного смещения. При перемещении платформы импульсный датчик величины и направления перемещения выдает импульсы, количество которых пропорционально величине перемещения. К выходам датчика 1 подключены счетные входы двух идентичных реверсивных счетчиков 9. В зависимости от направления перемещения один из счетчиков работает в режиме сложения (запись), а другой - вычитания (списывание) . Синхронную коммутацию счетчиков 9 на запись или списывание производит триггер 8 в зависимости от знака скорости поворотной платформы экскаватора. В счетчике 9, к которому подключена шина запись, происходит счет и запоминание количества импульсов, поступающих от импульсного датчика 1, и алгебраическое суммирование их с сигналом программного смещения. Из счетчиков 9 информация о величине перемещения поступает в запоминающий регистр 17. В запоминающем регистре 17 5 10 15 20 25 30 35 45 4хранится полная информация о величине перемещения в данном цикле, записанная в любой из счетчиков 9 или переписываемая из одного счетчика 9 в другой в процессе движенияобъекта, С выхода запоминающего регистра17 эта информация поступает в преобразователь код - напряжение 18 и функциональныйпреобразователь 21 коэффициента передачи.В преобразователе код - напряжение 18 информация о полной величине перемещенияпреобразуется из цифровой формы в аналоговую и затем поступает на вход нелинейногоэлемента 19 с регулируемой зоной нечувствительности, характеристика вход - выход которого представлена на фиг, 2. Ширина зонынечувствительности характеристики нелинейного элемента 19 прямо пропорциональна величине перемещения. Нелинейный элемент 19включен в цепь обратной связи по току якорясистемы Г - Д, поэтому величина максимального тока якоря (момента двигателей) прямопропорциональна ширине его зоны нечувствительности. Следовательно, при функционировании блока 16 регулирования максимальногомомента привода значение максимальногомомента, в зависимости от величины перемещения, изменяется по закону, показанному нафиг. 3,где Х= - суммарный момент двигатеИнлей в относительных единицах;Ммакс, - максимальное значение момента, развиваемого двигателями;М - номинальный момент двигателей;- перемещение;фраер, - расчетная величина перемещения.Устройство, реализующее такой закон изменения момента от величины перемещения,позволяет поддерживать коэффициент тепловой загрузки двигателей на оптимальномуровне. Следовательно, перед началом движения объекта в автоматическом режиме в устройстве управления приводом поворота одноковшового экскаватора происходит ввод изапоминание программы циклических перемещений, выбор величины максимального момента привода и коэффициента передачи по каналу суммарного сигнала от датчиков тока и его производных в функции заданного перемещения. На этом процесс ввода программы заканчивается. По команде оператора на перемещение в автоматическом режиме в заданную сторону узел 10 задания направления перемещения производит установку соответствующего счетчика 9 в исходное состояние и подключает преобразователь код - напряжение 12 к другому счетчику 9, с которого списывается информация. После подключения счетчика 9 к преобразователю код - напряжение 12 с последнего подается сигнал о величине перемещения в блок 13 формированиязакона управления и начинается процесс отработки задания в автоматическом режиме.При пепемешении экскаватора импульсы с датчика 1 производят списывание информации со счетчика, подключенного к преобразователю код - напряжение, и запись ее в другой счетчик.Таким образом, подобная схема работы счетчиков 9 обеспечивает сохранность инфопмации о заданной программе и определение теклттего значения ошибки перемещения повопотной платфопмы экскаватопа во всем диапазоне движения системы. Алгоритм уппавления Фопмипуется в блоке 13 фопмипования закона управления путем алгебраического сложения и усиления сигналов, пропопциональньтх оцтибке по перемещению, скопости объекта, тока якоря и его первой и второй ппоизволных во впемени. Эти сигналы поступают в блок 13 Фопмипования закона уппавления соответственно от блока 6 прогпаммного уппавления, пифпоаналогового датчика 2 скопости и фтнкттионального ппеобпазователя 21 коэФФициента пеоедачи. Преобразованный в блок 13 сигнал подается на вход возбудителя генеоатопа 15, обеспечивая воспроизведение заданного перемещения с быстродействием, близким к оптимальному. Формула изобретения1. Устройство управления приводом одноковшового экскаватора по авт, св.442271, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности в работе привода и повы 5 1 О 15 20 25 30 щения производительности экскаватора, в него введены блок динамических составляющих управляющего воздействия и блок регулирования максимального момента привода, входы которого подключены соответственно к якорной цепи привода и выходам блока программного управления, а выходы ко входу возбудителя генератора и соответствующему входу блока динамических составляющих управляющего воздействия, другие входы которого подключены соответственно к выходам датчиков тока и его первой и второй производных по времени, а выход соединен со входом блока формирования закона управления.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок оегулирования максимального момента привода включает запоминаютций регистр, преобразователь код напряжение и нелинейный элемент с регулируемой зоной нечувствительности, вход которого соединен через преобразователь код - напряжение с выходом запоминающего регистра.3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блок динамических составляющих управляющего воздействия включает функциональный преобразователь коэффициента передачи и аналоговый сумматор, выход которого соединен с соответствующим входом функционального преобразователя коэффициента передачи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР442271, кл. Е 02 Р 9/20, 1972.