Система поддержания заданного соотношения скоростей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ав 0112 Р 546 Н АВТОРСКО ЕТЕЛЬСТ.Б.,ые систе ия", 197 имосвяза М., "Зне ривода, соста торого и трет ания соотноше енный на семи ным коэ ицие леиных элемен двенадцать бл этом входы рел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(54) (57) СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ЗАДАННОГО СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ,. содержащаяведущий и ведомый электроприводы,состоящий из последовательно соединенных релейного регулятора, тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика скорости,датчика напряжения, подключенного .квыходу тиристорного преобразователя,датчика тока, включенного в якорнуюцепь двигателя, и сумматоры, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности в динамическом и статическом режимах, введенымодеЛь ведущего электропривода заданного качества с шестью выходами,модель тиристорного преобразователя,модель двигателя ведомого электровленная из первого, его звеньев, блок заия скоростей, выполусилителях с переменом усиления, два ре, два инвертора и ов коррекции, при йного регулятора ведущего электроприв единены через первый, второй тий блокикоррекции соответс с выходамипервого, второго и третьего сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к второму,третьему и шестому выходам моделиведущего электропривода заданного качества, а вычитающие входы - соответственно к выходам датчиков напряжения, тока и скорости ведущего электропривода, выход второго сумматораподключен к первому релейному элементу, соединенному с четвертым выходоммодели ведущего электропривода заданного качества и через первый инвертор связанному с входом первого звена модели двигателя ведущего электропривода заданного качества, первыйвыход модели ведущего электроприводазаданного качества через первый усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к первому входу модели тиристорного преобразователяведомого электропривода второй входкоторой через четвертый блок коррекции соединен с выходом четвертогосумматора, суммирующий вход которогочерез второй усилитель блока заданиясоотношения скоростей подключен квторому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к выходу модели тиристорного преобразователя ведомогоэлектропривода,.также подключенногок первому входу первого звена моделидвигателя ведомого электропривода,подключеиного вторым входом черезпятый блок коррекции к выходу пятогосумматора, суммирующий вход которогочерез третий усилитель блока заданиясоотношения скоростей подсоединен к пятому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к первому входу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, которое вторым входом через шестой блок коррекции соединено с выходом шестого сумматора, сум мирующий вход которого через четвертый усилитель блока задания соотно.шения скоростей подключен к шестому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход " к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, входы релейного регулятора ведомого электропривода через седьмой, вось" мой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки коррекции соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, к выходу первого звена модели двигателя ведо 36291мого электропривода, к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода,через пятый усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика напряжения ведущего электропривода, через шестой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу второго сумматора, через седьмой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика скорости ведущего электро- привода, вычитающие входы седьмого и десятого сумматоров подключены к выходу датчика напряжения ведомого электропривода, восьмого сумматора к выходу датчика тока ведомого электропривода, девятого и двенадцатого сумматоров - к выходу датчика скорости ведомого электропривода, одиннадцатого сумматора - к выходу восьмого сумматора, подключенного к входу второго релейного элемента, связанного с входом по нагрузке модели двигателя ведомого электропривода и через второй инвертор подключенного к входу первого звена модели двигателя ведомого электропривода.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в производственных машинах и механизмах, в которых требуется поддержание заданного соотношения между скорос 5 тями отдельных рабочих органов этих машин и механизмов, например в металлорежущих станках.Известна система поддержания заданного состояния скоростей в много О двигательном электроприводе, содержащая регуляторы двигателей и датчики скоростей с параллельно подключенньпчи потенциометрами, на выходе которых через связывающие блоки, образованные последовательно включенными делителями напряжения, подсоединены входы регуляторов двигателей Ц,Недостатком этой системы является значительная динамическая ошибка, возникающая в процессе регулирования и при переводе на другую скорость, а также в установившемся режиме работы приводов в случае отработки возмущающих воздействийНаиболее близкой к изобретению по технической сущности является систе-, ма поддержания заданного соотношения скоростей, содержащая ведущий и ведомый электроприводы, состоящий каждый из последовательно соединенных релейного регулятора, тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика- скорости, датчика напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя, датчика тока, включенного в якорную цепь двигателя, и сумматоры 21 .Недостатком известной системы является то, что соотношение скоростей при различии в моментах сопротивле- ния на выходных валах или различии в свойствах электроприводов нарушается. Кроме того, при динамических отклонениях скорости ведущего электропривода требуемое соотношение ско3 11362ростей может нарушаться вследствиеинерционных свойств электроприводовили их неидентичности.Цель изобретения - повышение точности в динамическом и статическомрежимах,Укаэанная цель достигается тем,что в систему поддержания заданногосоотношения скоростей, содержащую ведущий и ведомый электроприводы, со1 стоящий каждый из последовательносоединенных релейного регулятора, тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока и датчика скорости, датчика напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя, датчика тока, включенного в якорную цепь двигателя, и сумматоры, введены модель ведущего электропривода заданного качества с шестью выходами, модель тиристорногопреобразователя, модель цвигателяэлектропривода, составленная из первого, второго и третьего звеньев,блок задания соотношения скоростей,выполненный на семи усилителях с переменным коэффициентом усиления, дварелейных элемента, два инвертора идвенадцать блоков коррекции, приэтом входы релейного регулятора ве 30дущего электропривода соединены через первый, второй и третий блокикоррекции соответственно с выходамипервого, второго и третьего сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к второму, З 5третьему и шестому выходам моделиведущего электропривода заданногокачества, вычитающие входы - соответственно к выходам датчиков напряжения, тока и скорости ведущего электропривода, выход второго сумматораподключен к первому релейному элементу, соединенному с четвертым выходом,модели ведущего электропривода заданного качества и через первый инвертор связанному с входом первого звена модели ведущего электроприводазаданного качества, первый выход модели ведущего электропривода заданного качества через первый усилитель 50блока задания соотношения скоростейподключен к первому входу моделитиристорного преобразователя ведомого электропривода, второй вход которой через четвертый блок коррекции 55соединен с выходом четвертого сумматора, суммирующий вход которого через второй усилитель блока задания 91 4соотношения скоростей подключен к второму выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к выходу модели тиристорного преобразователя ведомого электропривода, также подключенного к первому входу первого звена модели двигателя ведомого электропривода, подключенного вторым входом через пятый блок коррекции к выходу пятого сумматора, суммирующий вход которого через третий усилитель блока задания соотношения скоростей подсоединен к пятому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к первому входу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, которое вторым входом через шестой блок коррекции соединено с выходом шестого сумматора, суммирующий вход котОрого через четвертый усилитель блока задания соотношения скоростей подключен к шестому выходу модели ведущего электропривода заданного качества, вычитающий вход - к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, входы релейного регулятора ведомого электропривода через седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки коррекции соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, девятого, -десятого, одиннадцатого, двенадцатого сумматоров, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходу модели тиристорного нреобразователя ведомого электропривода, к выходу первого звена модели двигателя ведомого .электропривода, к выходу второго звена модели двигателя ведомого электропривода, через пятый усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика напряжения ведущего электропривода, через шестой усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу второго сумматора, через седьмой .усилитель блока задания соотношения скоростей - к выходу датчика скорости ведущего электропривода, вычитающие входы седьмого и десятого сумматоров подключены к выходу датчика напряжения ведомого электропривода, восьмого сумматорак выходу датчика тока ведомого электропривода, девятого и двенадцато 1 о сумматоров - к выходу датчика скорости ведомого электропривода, одиннадцатого сумматора - к выходу восьмого.1136291 сумматора, подключенного к входу второго релейного элемента, связанного с входом по нагрузке модели двигате-ля ведомого электропривода и через второй инвертор подключенного к вхо ду первого звена модели двигателя ведомого электропривода.На чертеже представлена блок-схема системы поддержания заданного со-отношения скоростей.10Система содержит ведущий электро- привод, состоящий из последовательно ,соединенных релейного регулятора 1, тиристорного преобразователя 2, двигателя 3 постоянного тока и датчика 4 скорости, датчика 5 напряжения, подключенного к выходу тиристорного преобразователя 2, датчика 6 тока, включенного в якорную цепь двигателя 3, ведомый электропривод, состоя щий из последовательно соединенных релейного регулятора 7, тиристорного преобразователя 8, двигателя 9 постоянного тока и датчика 10 скорости, датчика 11. напряжения, подключенного 25 к выходу тиристорного преобразователя 8, датчика 12 тока, включенного в якорную цепь двигателя 9, а также двенадцать сумматоров 13 - 24, модель 25 ведущего электропривода за данного качества с шестью выходами - выводами фазовых координат Щ+ напряжение регулятора, 11 - напряжение тиристорного преобразователя,1- ток. якоря СВигателя1 с - ста З 5 тический ток; 1- динамический ток;М.РЯ - скорость двигателя), модель 26 тиристорного преобразователя ведомого электропривода, модель двигателя ведомого электропривода,составленную 40 из первого 27,.второго 28 и третьего 29 звеньев, блок задания соотношения скоростей, выполненный на семи усилителях 30 - 36 с переменным коэффициентом усиления, два релейных эле мента 37 и 38, два инвертора 39 и 40, двенадцать блоков 4 1 - 52 коррекции. .1Системаподдержания заданного соотношения скоростей работает следующим образом.50Задающий сигнал; ы.11, определяемыйнеобходимой скоростью ведущего электропривода, поступает на вход модели25, которая формирует заданные фазовые координаты О, , Нд, 1, ц, ведущего электропривода. Фазовые координаты ц, , 1 и 0 поступают насуммирующие входы сумматоров 13, 14 бли 15, на вычитающие входы которых поступают сигналы с выходов датчика 5 напряжения, датчика 6 тока и датчика 4 скорости ведущего электропривода. В сумматорах 13 - 15 вычисляются отклонения текущих значений фазовьпс координат 11, 1 и Я, от желаемьпсзначений , ,1 , ы",. Блоки 41 - 52 коррекции выполняют функцию оптимизации сигналов отклонений. Сигналы отклонений через блоки 41, 42 и 43 коррекции поступают на вход релейного регулятора 1 ведущего электропривода, при этом исключением главной обратной связи основного контура и подачей задающего сигнала 21 только на вход модели 25 устраняются большие ошибки на входе релейного регулятора 1 ведущего электропривода, а использование всех фазовых координат позволяет при любых входном сигнале, параметрах ведущего электро- привода обеспечить практически нуле. вой сигнал на входе релейного регуля тора 1, т.е. обеспечить его работу в скользящем режиме. Для того, чтобы модель 25 формировала фазовую координату 1 с учетом нагрузки на валу двигателя 3 ведущего электропривода,сигнал с выхода сумматора 14, представляющий разность 1 - 1,), через релейный элемент 37 заводится на вывод четвертой фазовой координаты модели,25, т.е. заводится на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода, а через релейный элемент 37 и инвертор 39 подается на вход первого звена модели двигателя ведущего электропривода, входящей в модель 25. Релейный элемент 37, работая в скользящем режиме, обеспечивает подачу на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода и на вход первого звена модели двигателя ведущего электропривода сигналов, пропорциональных нагрузке на валу двигателя 3 ведущего электропривода, Это позволяет формировать фазовую координату 1 с учетом нагрузки на валу двигателя 3 и одновременно осуществлять компенсацию этой нагрузки в модели двигателя ведущего элект" ропривода, так как сигналы, заводимые на вход первого звена модели дви" гателя ведущего электропривода и на вход по нагрузке модели двигателя ведущего электропривода, находятся в противофазе.фазовая координата О, модели 25через усилитель 32 с переменным коэффициентом усиления блока заданиясоотношения скоростей ведущего и ведомого электроприводов поступает на 5вход модели 26 тиристорного преобразователя ведомого электропривода, аФ Ф", фазовые координаты О Е Я черезусилители 33, 34 и 35 блока заданиясоотношения скоростей - на суммирую Ощие входы сумматоров 16, 17 и 18.Коэффициент усиления блока заданиясоотношения скоростей устанавливается в зависимости от необходимогосоотношения И и И . К вычитающим 15входам сумматоров 16 - 18 подключеныфазовые координаты 02, 1 и Я 2 модели 26 тиристорного преобразователяи модели двигателя (т.е. звенья 27,28 и 29) ведомого электроприведа. 20В сумматорах 16 - 18 вычисляются отклонения текуп,их значений фазовыхкоординат 02, 1,1 и И модели 26тиристорного преобразователя и звеньев 27 - 29 модели двигателя ведомогоэлектропривода от заданных значений,которые определяются как 10и 1 Ю,.Сигналы отклонений через блоки44 - 46 поступают соответственно наЗОвход модели 26 тиристорного преобразователя, вход первого звена 27 ивход второго звена 28 модели двигателя ведомого электропривода. При таком включении фазовые координатыП , Ец,и модели тиристорного преобразователя и модели двигателя ведомого электропривода с высокой точностью повторяют желаемые значенияДг,12 и 1 Ы фазовых координат,гп ктак как различие в параметрах моделейтирнсторного преобразователя и двига-.теля ведущего электропривода и моделей тиристорного преобразователя идвигателя ведомого электроприводакомпенсируется путем воздействия навходы соответственно модели 26 тиристорного преобразователя, первого звена 27 и второго звена 28 модели двигателя ведомого электропривода сиг-Юналов отклонения: ОсО,-Сд), Щ -12 ) и (Мсд- Я.г)Фазовые координаты П , Е и Ягк7 О кмоделей тиристорного преобразователяи двигателя ведомого электропривода55являются желаемыми фазовыми координатами ведомого электропривода и поступают ка суммирующие входы сумматоров 19 - 21, на вычитающие входы которых поступают сигналы с выходов датчика 11 напряжеия, датчика 12 тока и датчика 10 скорости ведомого электропривода. В сумматорах 19 - 21 вычисляются отклонения текущих значений фазовых координат 02, Ег и Уг от желаемых значений 02, Ег и Яг. Сигналы отклонекий через блоки 47 - 49 коррекции поступают на вход релейного регулятора 7 ведомого электропривода, куда, кроме того, поступают через блоки 50 - 52 коррекции сигналы с выходов сумматоров 22 - 24 . В сумматорах 22,и 24 вычисляются отклонения фазовыхкоординат П и у ведущего электро- привода, пропущенных через усилители 30 и 36 блока задания соотношения скоростей, от фазовых координат П 2 и 92 ведомого электропривода, т.е. (1 О- Ог)," ЬИ,-Иг), В сумматоре 23 сравниваются сигнал с выхода сумматора 14 и пропущенный через усилитель 31 блока задания соотношения скоростей и сигнал с выхода суммато-, ра 20, т.е. М(1.", -1)-(12 - 1 )1. Следовательно, на вход регулятора 7 поступают отклонения фазовых координат. Это устраняет большие ошибки на его входе, а использование всех фазовых координат позволяет при любых параметрах ведомого электропривода обеспечить практически нулевой сигйал на входе релейного регулятора 7, т.е. обеспечить его работу в скользящем режиме. Для того, чтобы фазовая координата 12 модели двигателя формировалась с учетом нагрузки на валу 9 ведомого электропривода, сигнал с выхода сумматора 20, представляющий разность (.1-1 ), через релейный элемент 38 подается на вход пе- нагрузке модели двигателя ведомого электропривода, а через релейный элемент. 38 и инвертор 40 - на,вход первого звена 27 модели двигателя ведомого электропривода.Релейный элемент 38; работая в скользящем режиме, обеспечивает подачу на вход по нагрузке модели двигателя ведомого электропривода и на вход первого звена 27 модели двигателя ведомого электропривода сигиаловк пропорциональных нагрузке на валу этого двигателя. Это позволяет форми ровать фазовую координату 1 с уче 2 том нагрузки на валу двигателя 9 и одновременно осуществлять компенса3136291 ВНИИПЙ Заказ 10299/43 ЗаИак 6 Езаазаа ННН Иакааз з з. Зазаааа,Повписиое.Проектная,4 цив этой нагрузки в модели двигателя ведомого электропривода,так каксигналы, подаваемые на вход первогозвена 27 модели двигателя ведомогоэлектропривода и на вход по нагрузкемодели двигателя ведомого электропривода, находятся в противофазе. Таким образом, предлагаемая система поддержания заданного соотношеР ния скоростей обеспечивает высокуюточность стабилизации скоростей ведущего и ведомого электроприводов иих соотношение в статическом и динамическом режимах за счет организациискользящих режимов работы релейныхрегуляторов как в динамике, так и встатике, а также благодаря испольэо".ванню всех фазовых координат электроприводов.