Устройство для автоматического управления роторным экскаватором

1876867 ОП ИСАНИЕизоьеетенияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нительное к авт. свид-ву -(5 353/292) Заявлено 20.02,80 (2 Г 3/2 ением заявкип исое Государственный коме СССР(72) Авторы изобретс и ки им. ХХ Киевский институт автомат объединение Новокр съезда КПСм аши ностроЛенина) УСТРО)СТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМющаяь полфильт.конпутем зменв обИзобретение относится к автоматизациигорного оборудования, а именно к устрой-ству для, управления роторным экскаватором,Известно устройство для автоматического управления роторным экскаватором путем изменения скорости привода поворотароторной стрелы при стабилизации его производительности ,Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности прн управлении,так как в сигнал управления этого устройства вносится временное запаздывание.Известно устройство автоматического управления роторным экскаватором, в которомрегулирование производительности ведетсяпо рассогласованию величин задания нагрузки и фактической нагрузки приводаротора, причем последняя величина коррелирована со стабилизируемым параметром(производительностью) и может быть измерена без запаздывания. Устройство включает задатчик и датчик производительностиэкскаватора, датчик нагрузки прнвбда ротора, .узел сглаживания сигнала нагрузки,к первому входу которого подключен датчикнагрузки, а выход соединен с одним из входов элемента сравнения, выход которого сое.дннен с регулятором скорости привода поворота роторной стрелы, ко второму входу узла сравнения подключен узел коррекции, содержащий блоки деления и умножения, первый вход узла коррекции связан с задатчиком, а второй - с датчиком производительности. Устройство также содержит элемент нерегулируемой задержки в виде программного реле, запоминающие механизмы, релейный усилитель, реле правления с соответствующими связями 2 аНедостатком этого устройства является неточность управления, обусловленная следующими факторами, вытекающими из структуры устройства. Во-первых, в сигнале датчика нагрузки привода ротора и в сигнале датчика производительности экскаватора имеется ошибка периодического характера, вызванная дебалансом ротора и неравномерностью работы ковшей. Име ся ошибка в устройстве не может быт ностью скомпенсирована с помощьюра с неизменяемыми параметрами (в туре обратной связи по нагрузке) и усреднения производительности на неи ном временном интервале, некратном8768673щем случае, периоду оборота ротора (в контуре корректирующей обратной связи).Это обусловлено тем, что период указанной ошибки изменяется в процессе экскавации в соответствии с изменением скорости ротора. Однако в устройстве это не учитыва ется. Во-вторых, сигнал коррекции вводит.ся дискретно с интервалом, равным принятому времени транспортного запаздывания, При существенном изменении производительности .за это время сигнал задания изО менится скачком, что приведет к возрастанию динамической ошибки. В-третьих, в устройстве сигнал коррекции задания производительности формируется только на основании оценки средней производительности на некотором интервале времени, предшествующем моменту ввода коррекции, беэ учета изменения значения нагрузки на этом временном интервале, Последнее приводит, к погрешности коррекции, так как регулирование скорости привода поворота ведется по отклонению нагрузки привода ротора от 20 заданного значения, а среднее значение производительности не отражает связь нагрузки и производительности на укаэанном интервале времени; Цель изобретения - повышение точности управления,Укаэанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены датчик скорости привода ротора и датчик скорости конвейера, выходы которых подключены соответственно к четвертому и пятому входам узлам коррекции, третий вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, причем выход датчика скорости привода ротора соединен также со вторым входом узла сглаживания .нагрузки.При этом узел слаживания сигнала нагрузки выполнен в виде блоков скользящего -интегрирования нагрузки и масштабирования, первый вход которого связан с выходом блока скользящего интегрирования нагрузки, а выход блока масштабирования является выходом узла сглаживания сигнала нагрузки,Узел коррекции дополнительно снабжен блоком регулируемой задержки и блоками скользящего интегрирования нагрузки и производительности, выходы последних подключены к блоку деления, к первому входу блока скользящего интегрирования нагрузки подключен выход блока регулируемой задержки, вторые входы блоков скользящего интегрирования нагрузки и производительности являются четвертым входом узла коррекции, причем первый вход блока скользящего интегрирования производительности является вторым входом узла коррекции, а вход блока регулируемой задержки является пятым входом узла коррекции; блоки скользящего интегрирования нагрузки и производительности вцполненц в виде последовательно соединенных сдвигового регистра, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя,На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит задатчики датч 2 производительности экскаватора, уста вленный на конвейере роторной стрелы,дат ик 3 нагрузки привода ротора, соединеннйй с первым входом узла 4 сглаживаниясигнала нагрузки, второй вход которого соединен с датчиком 5 скорости привода ротора, а выход связан с первым входом элемента 6 сравнения, регулятор 7 скорости привода поворота роторной стрелы, вход которого связан с выходоу элемента 6 сравнения,и узел 8 коррекции, первый вход которогосвязан с задатчиком . Второй вход соединен с датчиком 2 пройэводительности, третий вход - с датчиком 3 нагрузки приводаротора, четвертый вход связан с датчиком 5скорости привода ротора, пятый вход - сдатчиком 9 скорости конвейера, а выход -со вторым входом элемента 6 сравнения,узел 4 сглаживания сигнала нагрузки содержит блок 10 скользящего интегрирования нагрузки, первый вход которого является первым входом узла 4 сглаживания, а25 второй вход - . вторым входом этого узла,и блок 1 масштабирования, первый входкоторого связан с выходом блокаО, а второй вход - со вторым входом блока 1 О.Узел 8 коррекции, включает блок 12 регулируемой задержки, вход которого является,ЭО третьим входом узла коррекции, блок 13скользящего интегрирования производительности, первый вход которого являетсявторым входом узла 8 коррекции, а второйвход соединен с четвертым входом блока 8и вторым входом блока 4 скользящего интегрирования нагрузки, первый вход которого соединен с выходом блока 2 регулируемой задержки, второй блок 15 деления,вход делимого которого связан с выходомблока 4 скользящего интегрирования нагрузки, з вход делителя - с выходом бло 40ка 13 скользящего интегрирования производительности, и блок 16 умножения, первый вход которого соединен с выходом блока 5 деления, второй вход является первым входом узла 8 коррекции, а выход яв 4 з ляется выходом этого узла. Блоки 1 О, 13 и 14 скользящего интегрирования входной величины (в данном слу чае нагрузки или производительности содержат соединенные между собой ревер сивный счетчик 17, цифро-аналоговый преобразователь8 и сдвиговый регистр9.Блок1 масштабирования может, например, включать блок 22 формирования интервала усреднения (последний, в свою очередь, может быть выполнен в виде счетчика, поразрядные выходы которого соединены с соответствующими входами цифро-аналогового преобразователя), вход которого является вторым входом блока масштабировання, н блок 23 деления, ход дслнмого ко.торого является первым входом блока мас.ппабнровання, вход делнтеля связин с выходом блока 22, а выход янляетсн выходом блока масцтабнровання.Блок 12 регулируемой задержки может быть выполнен, например, в виде двухсекцнонного сдвнгового регистра, первый вход ,первой секция 20 которого является третьим входом узла н сглаживания нагрузки, а второй вход этой секции является четвертым входом узла, первый вход второй секинн 2 соединен с выходом первой секции 20, второй вход секции 2 является вторым . входом блока 12, а выходвыходом этого блока.Устройство работает следующим обра.зом. От датчика 3 нагрузки привода ротора сигнал, частота импульсов которого пропор. цнональна нагрузке прнвода ротора, поступает через первый вход узла 4 сглаживания на суммирующий вход реверсивного счетчика.7 н на первый вход сдвнгового ре. гнстра 9 блока 10 скользящего ннтегрнровання нагрузки. Одновременно через вто. рой вход узла 4 на второй вход сдвнгового регистра 19 подается частотно-модулированный импульсный сигнал от датчнка .5 скорости ротора, в результате чего информация в этом регистре сдвигается со скоростью, пропорциональной действительной скорости ротора, Таким образом, сигнал на выходе регистра 9 содержит информацнк, поступающую на первый вход блока 10 скользящего ннтегрнровання, но задержанную на время, равное действительному периоду обо рота ротора. Этот снгнал поступает на вычитающнй вход реверсивного счетчика 17. .В счетчике 17 производится вычисление раз. ности входных велнчнн этого счетчика н непрерывное определение интеграла во времени от этой разности, т.е. определение интеграла от разности входной функции времени (в данном случае нагрузки привода ротора) н этой же функцнн времени, запаздывающей по отношению к текущему мо. менту на время, равное действительному перноду оборота ротора, На выходе счетчика 17 образуется, таким образом, непрерывно изменяющийся во времени кодовый сигнал, соответствующий, интегралу нагрузки на скользящем временном интервале, равном периоду оборота ротора.Этот сигнал преобразуется в аналоговую величину в цифроаналоговом преобразователе 18 н по связи выхода блока О скользящего ннтегрнрования с первым входом блока 1 масштабирования, поступает на вход делимого блока 23 деления. В то же время через второй вход узел сглаживания сигнала нагрузки на вход блока 22 формирования интервала усреднения, входящего в состав блока 11 масштабирования, поступает частотно-модулированный сигнал от датчнка скорости нрннола ротора, н в блоке 22 производится определение текущей величины периода обо.рота ротора. С выхода блока 22 сигнал, со.ответствукщнй этой величине, подается на 5 вн)д делителя блока 23 деления, в которомформируется сигнал, пропорциональный среднему интегральному значению нагрузки на скользящем временном интервале, рав.ном фактическому периоду оборота ротора.Выходной сигнал блока 23 через выход блока 1 в 1 масштабирования н узла 4 сглаживаниясигнала нагрузки подается на олин нз вхо.дов элемента 6 сравнения. Одновременно с этим на второй вход элемента 6 сравнения поступает сигнал, соответствующий откорректированной величине задания пронзводнтельностн, который формируется следующим образом. Через второй вход узла 3 коррекции на первый вход блока3 скользящего интегрирования пронзводнтельностн поступает частотно-модулированный импульсный снгнал от датчика 2 производительности экскаватора, а через четвертый вход узла 8 коррекции на второй вход блока 3 подает.;я частотно-модулированный сигнал от датчика 5 скорости приват ротора. В блоке 13 производится интегрирование величины про. д изводнтельностн на скользящем во времениинтервале, равном периоду оборота ротора (работа блока3 скользящего интегрирования производительности аналогична описанной выше работе блока 10 скользящего интегрирования нагрузки), н выходной сигналблока 13 подается на вход делителя блока15 деления. В то же время через третий вход узла 8 коррекцнн частотно-модулированный сигнал от датчика 3 нагрузки привода ротора поступает на вход блока 12 регулируемой задержки. В первой секция 20 сдвнго.ного регистра блока 12 этот сигнал сдвига-.ется со скоростью, пропорциональной скорости врагцення ротора, а во второй секции 21со скоростью, пропорциональной скорости конвейера роторной стрелы, так как 40 на вторые (сдвнговые) входы этих секцийподаются частотно-модулированные сигналы сигналы от датчика 5 скорости привода ротора н датчика 9 скорости конвейера соответственно. На выходе блока 12 регулируе-мой задержки формируется, таким образом, 1 э импульсный сигнал, пропорциональный. на-грузке, который сдвинут относительно момента нэмерення нагрузки на время, равное действительному времени транспортного запаздывання в канале измерения производительностн, состоящему нз времени подъемагорной массы в ковшах ротора н времениперемещения ее по конвейеру роторной стрелы до места установки датчика 2 пронзводнтельностн. Этот сигнал поступает на первый вход блока 14 скользясцего ннтегрнровання нагрузки, на второй вход которого подается сигнал от датчика 5 скорости привода ротора, а на выходе этого блока формируется сигнал, соответствующий интегралу величины нагрузки привода ротора на сколь.зящем интервале времейи, равном периоду оборота ротора (работа блока 14 аналогична работе блоков О и 13) и сдвинутом относительно момента измерения нагрузки на время перемещения горной массы от забоя до места установки датчика 2 производительности. Выходной сигнал блока 14 скользящего интегрирования нагрузки подается на вход делимого блока 15 деления, В бло ке 15 производится деление интегральных величин нагрузки и производительности, приведенных к моменту измерения производительности, и сигнал, пропорциональный полученному частному, с выхода этого блока подается на один из входов блока 16 умножения, От задатчика 1 производительности сигнал задания производительности поступает через первый вход узла 8 коррекции на второй вход блока 16 умножения, в котором он умножается на выходной сигнал блока 5 деления, Таким образом., сигнал на выходе блока 16, а следовательно, на выходе узла 8 коррекции, соответствует величине задания производительности, умноженной на отношение интегральных значений наг. рузки и производительности, определенных за период оборота ротора и приведенных к одному моменту времени. Этот сигнал поступает на второй вход элемента 6 сравненения, где сравнивается с сигналом, соответствующим действительному значению средней за период оборота ротора нагрузки, .а сигнал, соответствующих их рассогласованию с выхода элемента 6 сравнения подается на регулятор 7 скорости привода поворота роторной стрелы, который изменяет скорость поворота в направлении уменьшения указанного рассогласования. При этом происходит и уменьшение рассогласования между фактической и заданной производительностью, т.е. осуществляется стабилизация производительности на заданном уровне.Таким образом, на входы элемента сравнения устройства для автоматического управления поступают сигналы, содержащие более точную информацию, чем аналогичные сигналы в известном устройстве, что приводит к повышению точности управляющего сигнала, подаваемого на вход регулятора скорости привода поворота роторной стрелы, а в конечном счете - к повышению точности управления, а следовательно, увеличению производительности экскаватора.формула изобретения1. Устройство для автоматического управленин роторным экскаватором, включающеезадатчик и датчик производительности экскаватора, датчик нагрузки привода ротора, узел сглаживания сигнала нагрузки, к первому входу которого подключен датчик нагрузки, а выход соединен с одним иэ входов элемента сравнения, выход которого соединен с регулятором скорости привода поворота роторной стрелы, ко второму входу элемента сравнения подключен узел коррекции, содержащий блоки деления и умножения, первый вход узла коррекции связан с эадатчиком, а второй - с датчиком производительности, отличающееся тем, что, с це 510 лью повышения точности управления, оно снабжено датчиками скорости привода ротора и конвейера, выходы которых подключены соответственно к четвертому и пятому входам узла коррекции, третий вход которого соединен с датчиком нагрузки привода ротора, причем выход датчика скорости привода ротора соединен также со вторым входом узла сглаживания сигнала нагрузки., 2. Устройство по и. 1, отличающеесятем, что узел сглаживания нагрузки выполнен в виде блоков скользящего интегрирования нагрузки и масштабирования, первый вход которого связан с выходом блока скользящего интегрирования нагрузки, а выход блока масштабирования является выходом узла сглаживания сигнала нагрузки,3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что узел коррекции дополнительно снабжен блоком регулируемой задержки и блоЗ 0 ками скользящего интегрирования нагрузкии производительности, выходы последних юдключены к блоку деления, к первому входу блока скользящего интегрирования нагрузки подсоединены выход блока регулируемой задержки, вторые входы блоков И скользящего интегрирования нагрузки н производительности являются четвертым входом узла коррекций, причем первый вход блока скользящего интегрирования производительности является вторым входом уэла коррекции, а вход блока регулируемой задержки является пятым входом узла кор. рекции.4. Устройство по п., 1, отличающеесятем, что блоки скользящего интегрирования нагрузки и производительности выполнены 4 в виде последовательно соединенных сдвигового регистра, реверсивного счетчика н цнфро-аналогового преобразователя. Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 50 1. Авторское свидетельство СССР304333, кл. Е 02 Г 3/26, 969. 2, Авторское свидетельство СССР302444, кл. Е 02 Г 3/26, 1969 (прототип).иков Редактор П, Заказ 9534/4 каревич ВНИИПИ ио д 113035, Мо Филиал ППП