Устройство для фильтрации высокочастотных отклонений натяжения полосы на прокатном стане

Союз СоветсиикСоциалистически кРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ) л 1 В 37 ЬеудвретеепиыВ комите СССР по делам изебре 1 еиий и открытий"Уралмаш" ч) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНИХОТКЛОНЕНИЙ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ НА ПРОКАТНОМ СТАН регулирования включают линейный фильт который одновременно с подавлением4 высокочастотных сигналов приводит к уменьшению запаса по Фазе в контуре регулирования. Для восстановления необходимого запаса по фазе (запаса устойчивости) приходится уменьшать общий коэффициент усиления по контуру, а следовательно уменьшать и быстродействие. тся к автоматиэа Изобретение отно ции производственны именно автоматическ натяжения полосы на прокатки. процессов, ау регулированию танах холодно Наиболее близким к предложенному является псевдолинейный фильтр, у которого так же, как у линейных, амплитудно-Фаэовые характеристики не зависят от амплитуды входного сигнала, однако в отличие от линейных у этого фильтра нет жесткой взаимосвязи между амплитудной и фаэовой характеристиками, В этом фильтре возможно получить подавление усилия с ростом частоты при значительно меньшем сдвиге по фазе, чем в линейных фильтрах. Псевдолинейный фильтр с амплитудным В замкнутых системах регулирования натяжения полосы стоит задача получения максимально возможного быстродействия, При этом фактором, ограничивающим получение максимального бц стродействия на станах холодной прокатки, является наличие высокочастотных возмущающих сигналов, которые, попадая в полосу пропускания частот контура регулирования, усиливаются систе 15 мой до нежелательных значений, в результате чего увеличиваются отклонения натяжения полосы, а также повышается износ механизмов клетей, на которые воздействуют регуляторы натяжения. Для уменьшения воздействия высокочастотных возмущающих сигна" лов на систему регулирования в контур икоцкий, С.К. Щипайов, ихомиров, А.И. Брунилин3204 4 16 1 И) Я И 36 35 3 97подавлением включает последовательносоединенные блок сигнатуры, линейныйфильтр, блок выделения модуля и умножитель, второй вход которого соединен с входом блока сигнатуры и служитвходом фильтра, а выход является выходом фильтра 1 ,Недостатком известного псевдолинейного фильтра является то, что начастотах, близких к частоте, определяющей полосу пропускания, все же наблюдается отставание по фазе до 2 П,Это отрицательно сказывается на устойчивости контура регулирования привведении в него фильтра данного типа. Кроме того, недостатком являетсяискажение по Форме сигнала при прохождении его через данный псевдолинейныйфильтр ( внесение высших гармоник в выходной сигнал фильтра). Это происходит иэ-за периодического спадания донуля выходного сигнала блока выделенимодуля с частотой в 2 раза большей,чем частота входного сигнала фильтра,и изменяющегося по закону отличномуот закона изменения в;.одного сигнала.При перемножении входи о сигналафильтра и сигнала с выхода блокавыделения модуля на выходе Фильтраполучается сигнал, форма которогосущественно отличается от Формы вход"ного сигнала.Цель изобретения - полное устранение фазового сдвига и исключениевнесения высших гармоник в выходнойсигнал.Поставленная цель достигается тем,что в известный псевдолинейный фильтрсодержащий последовательно соединен"ные блок сигнатуры, линейный Фильтр,блок выделения модуля и умножитель,второй вход которого соединен с входом блока сигнатуры и служит входомфильтра, дополнительно введены форми"рователь импульсов, ключ, блок памяти (аналоговое запоминающее устройство) и селектор большего сигнала, причем вход формирователя импульсовподсоединен к выходу блока сигнатуры,выход формирователя - к управляющемувходу ключа, ключ подсоединен между,выходом блока выделения модуля и вхо.дом аналогового запоминающего устройства, а выходы запоминающего устройства и блока выделения модуля через селектор большего сигнала подсоединены к первому входу умножителя.На фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - форма сигналов в характерных точках структурной схемы дляразличных по частоте синусоидальных входных сигналов.Структурная схема включает последовательно соединенные блок сигнатуры 1, линейный фильтр 2, блок выделения модуля 3, выход которого через ключ 1 подключается к аналоговому запоминающему устройству 5, а выходы запоминающего устройства и блока выделения модуля через селектор большего сигнала 6 подключены к первому входу умножителя 7, второй вход умно- жителя подключен к входу блока сигнатуры и является входом устройства фильтрации, а выход умножителя есть выходом этого устройства, к выходу блока 1 подключен вход формирователя импульсов 8, выход которого подключен к управляющему входу ключа,На выходе блока сигнатуры напряжение ( О) изменяется скачком от +О до -0 в зависимости от полярйости напряжения на входе Овх форма напряжения О зависит только от частоты входного сигнала и не зависит от амплитуды, На выходе линейного фильтра (для определенности принято апериодическое звено 1-го порядка) напряжение изменяется по экспоненте в соответствии с его постоянной времени. Максимальная величина, до которой успевает нарасти напряжение О, определяется только частотой входного сигнала и постоянной времени Фильтра. О - напряжение на выходе блока3выделения модуля. Формирователь импульсов вырабатывает управляющие сигналы ( О ), по которым происходит кратковременное замыкание бесконтактногоключа 4 в момент смены полярности навыходе блока сигнатуры, при этом ваналоговом запоминающем устройстве(АЗУ) происходит запоминание максимального мгновенного напряжения навыходе блока выделения модуля в конце 6полупериода (О), Напряжение на выходеАЗУ сохраняется постоянным в течениеодного полупериода входного сигналадо момента следующей по времени смены полярности на выходе блокасигнатуры. На выходе селектора боль- Ишего сигнала напряжение (06 ) равнонаибольшему из двух напряжений Оили О, Напряжение на выходе устройства Оьы формируется как проиэ 5 9732 ведение входного сигнала (О ) и сиг. нала ОВ период времени от 0 до С на вход устройства поступает синусоидальное напряжение с частотой, на- % ходящейся, в полосе пропускания линейного фильтра 2, поэтому напряжение О успевает нарасти почти до максимума, напряжение О,также максимально и в отличие от прототипа 16 остается постоянным. На выход устройства входной сигнал с такой частотой проходит без амплитудного подавления и искажения формы. От момента с довходной сигнал имеет частоту в 15 2 раза выше. Эта частота находится за полосой пропускания линейного фильтра. Напряжение на его выходе за полпериода входного сигнала успевает нарасти до меньшей, чем мак симальная, величины поэтому, начи-ная со второго полупериода времени данного синусоидального сигнала, напряжение на выходе АЗУ (О ) скач - ком уменьшается. При этом уменьшает ся по амплитуде выходной сигнал фильтра (Ои). В период времени от й до 1 частота входного сигнала уменьшается, напряжение на О, увеличивается, амплитудное подавление входного щ сигнала прекращается. Уак следует из диаграммы, сигнал на выходе устройства изменяется только по амплитуде в . зависимости от его частоты, но не ме. няется его форма (высшие гармоники отсутствуют), а также полностью отсутствует фазовый сдвиг.Опытный образец предлагаемого устройства практически выполняют на базе интегральных операционных усилителей (6 шт.), полевом транзисторе и стандартном блоке перемножения, Результаты испытаний подтверждают, что исключен сдвиг фазы и внесение высших гармоник, вместе с тем выполняется амплитудное подавление высокочастотных колебаний в системе регулированияЭто дает возможность дополнительно повысить коэффициент усиления регулятора натяжения в 5 раз, благодаря чему Оч бповышается быстродействие регулятора натяжения и уменьшается количество обрывов полосы.Эффективность от использования предлагаемого устройства в системах регулирования натяжения полосы заключается в возможности более точного поддержания заданного натяжения, цто снижает количество обрывов полосы и улучшает ее профиль, Экономическая эффективность от внедрения на один непрерывный стан холодной прокатки составляет 100 тыс, руб.Формула изобретенияУстройство для фильтрации высокочастотных отклонений натяжения полосы на прокатном стане, содержащее последовательно соединенные бпок сигнатуры, линейный фильтр, блок выделения модуля и умножитель, второй вход которого соединен с входом блока сигнатуры и является входом фильтра, а выход является выходом фильт-. ра, о т л и ч а ю щ а е с я тем, что, с целью полного устранения фазо. вого сдвига и исключения внесения высших гармоник в выходной сигнал, в него дополнительно введены формирователь импульсов, ключ, блок памяти и селектор, причем вход формирователя импульсов подсоединен к выходу блока сигнатуры, выход формирователя - к управляющему входу ключа, ключ подсоединен между выходом блока выделения модуля и входом блока памяти, а выходы блока памяти и блока выделения модуля через селектор большего сигнала подсоединены к первому входу умно- жителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления. Под ред. Попова Е, П.И "Машиностроение", 1971, с. 197- 206, рис. У. 5.97320 й в Фиг.г ель В. Этинген Гергель Корректор И. Кос оста ехре актор К. Воло Заказ 8578/ Подписноеенного комитета СССетений и открытий5, Раушская наб., д Тираж 815 ИИПИ Государс по делам изоб 35, Иосква, И филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная