Устройство формирования сигнала торможения электропривода

(51) 4 Н ОПИСА ЗОБРЕТЕН идктепьств пе Ус Г%Эвам п, фвходом сумматора4 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим. В,И.Ульянова (Ленина) и Ленинградское проектно-экспериментальноеотделение Института нВНИИПроектэлектромонтаж(56) Автоматизированный электропривод в народном хозяйстве: Труды Ч Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу, т.3." М,: Энергия, 1971, с. 130.Слежановский О.В, Электропривод реверсивных станов горячей прокатки. М.: Металлургиздат, 1961, с. 413.Перельмутер В.М., Брауде Ю.Н., Перчик Д.Я., Книгин В.М. Тиристорные электроприводы прокатных станов, М.: Металлургия, 1978, с. 121.(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЯО 224939(57) Изобретение относится к электро приводам. Целью изобретения является повышение точности ограниченияремешения механизма электропривода тройство формирования сигнала торможения содержит квадратичный преобразователь 1. Вход преобразователя 1 соединен с выходом датчика 2 скорости, а выход через первый масштабный элемент 6 - с первым входом сумматора 3, Второй и третий входы сумматора 3 соединены с датчиком 4 положения рабочего механизма и блоком 5 задания максимального перемещения. Выход сумматора 3 подключен к релейному элементу 7, Цель достигается тем, что в схему введены датчик 8 ускорения, сумматор 9, блок 10 задания максимального ускорения и масштабные элементы 11 и 12, При этом входы сумматора 9 соединены с выходами блока 10 и датчика 8. Выход сумматора 9 через элемент 11 соединен с входом преобразователя.1, а через элемент 12 - с четвертым1224939 5 б41 Р р БЦ Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам с ограниченной зоной перемещения механизма, выполненным по системе преобразователь - двигатель-исполнительный механизм и управляемым по принципу подчиненного ргулирования,Наличие ограниченно 1 л зоны перемещения пвивод 1 ат к необходимбсти исключения ударя об упор, 1 зызывающегс повреждение механизма р ггуте и полячи команды в систему регулирования электроприводя (например, на вход регулятора скорости) на принудительное торможение с максимальным темпоми остановкой при непосредственном подходе к упору, Цель изобретения в . повышение точности ограничения перемещения электропрчвода при любых значениях ускорения механизма в момент начала торможения.На фиг, приведена схема устройства, па фиг.2 - то же, для электро- привода с большим временем изменения ускорения и небольшой величиной допустимого перемещения;, на фиг,3 пример реального и аппрок имированного переходных процессов устаиовпе 1 нзя те,"ьаа торможения э:1 ектрог 1 р.лво - 1:Я:, на ф 1 аг. 4 - семейство зависимос. Тей между нячял ьными зняч" виями усков рения, скбрости и остатка пути, определяющих ,.)Орь%ГООБяние си 1 ч 1 ала тормо" жения электвоприводя, и тряектории торможения электропривода,устройство формировяь 1 ия си 1 нял 51 торможения влек гропргавода содержит квадратичный преобразователь 1, вход которого соедине;- с выходом датчика 2 скорости, сумматор 3 входы которого соединены с выходами датчика 4 положения рабочего механизма, блока 5 задания мяксимагчьгаого пере 1 аещения рабочего механизма .1 через масстаб -нныи элемент 6 с выходом квяд 1 зятич ного преобразова.егя 1, 1 а релейный элемент 7, вход ;Отового соединен с вьгходом сумматора 3, а также датчик 8 ускорен 1;второй сумматор 9, блок 0 задания максимального ускорения второй 11 и третий 2 масштабные элементы, при этом входы второго сумматора 9 соединень 1 1 с выходами блока ,0 задания максимального уско -1 Ппения и датчика 8 ускооения, а его выход подключен через масштабный1зле 1 кзнт 1 1 к в коду кв Ядр яти ч ног о 35 3 О Щ 11 преобразователяи через масштябныи элемент 12 к входу сумматора 3..Устройство, изображенное на фиг.2, предназначено для электропривода с большим временем изменения ускорения и небольшой величиной допустимого перемещения когда время торможения равно времени установления темпа торможения и устройство, представленное на фиг.1, не может обеспечить точного ограничения положения, Это устройство снабжено четвертым 13 и пятым 14 масштабными элементами, третьим сумматором 15, блоком 16 задания суммь 1 максимального перемещения рабочего механизма и составлякщей максимального ускорения, вторым релейным элементом 17 и двувходовым элементом ИЛИ 18, при этом входы третьего сумматора 15 подключены к выходам датчика 4 положения рабочего механизма и блока 16 задания суммы максимального перемещения и составляющей максимальногоускорения непосредственно, выходудатчикаскорости через масштабныйэлемент 13 и выходу датчика 8 ускорения через масштабный элемент 14,а выход сумматора 15 соединен с входом релейного элемента 17, выходкоторого, как и выход релейного элемен.".а 7, подключен к входам логического элемента ИЛ 18.На фиг, 3 изображены кривая 19реальный переходный процесс изменения ускорения механизма при настройке внутреннего контура (ускоренияили тока) системы регулированияэлектрспривода по техническому оптимуму и кривая 20 - аппроксимированная кривая переходного процесса.На фиг. 4 кривые 21-25 характеризуют зависимости между начальнымизначениями ускорения, скорости иостатка пути, Определяющие формирование сигнала торможения электропривода.,Устройство работает следующим образом.Полярность напряжений на выходах блоков 5 и 10 задания, датчика 8 ускорения и масштабного элемента 12 одинакова и противоположна полярности напряжений на выходах датчика 4 положения и масштабного элемента 6, Полярность напряжения на выходе датчика 2 скорости соответствует поляр1224939 а,+аа= -- -+ аТ для второго участкаа( ) = - ам. "," га 6 Т кдлКд ч Кд л6 2 а К К,45 6 ности напряжения на выходе масштабного элемента 11,При работе электропривода на сумматоре 3 происходит сравнение напряжений с выхода датчика 4 (напряжение пропорционально положению Б механизма); блока 5 (напряжение, пропорционально максимальному перемещению Б механизма); масштабного элемента 6 (напряжение пропорционально 10 квадрату суммы скорости Ч, , ускорения а, и максимального значения ускорения а ); масштабного элемента 12 (напряжение пропорционально сумме а. + а).15В момент равенства суммы напряжений, поступающих с выходов блока 5 задания максимального перемещения и масштабного элемента 12, сумме напряжений с выходов датчика 4 и масштаб ного элемента 6 напряжение на выходе сумматора 3 меняет знак на противоположный, что приводит к формированию сигнала торможения электро- привода релейным элементом 7, с выхода которого сигнал подается в систему регулирования электропривода для торможения с максимальным тем-пом а . Сумматор 9 предназначен для сложения напряжений с выходов датчи ка 8 ускорения и блока 10 задания максимального ускорения, напряжения которых пропорциональны . соответственно ускорению а, электропривода и максимальному значению ускорения а Через масштабные элементы 11 и 12 сформированное напряжение поступает на входы квадратичного преобразователя 1 и сумматора 3.Соотношение напряжений на входах 40 сумматора 3 определяется в завис;:мости от параметров Б Б Ч а а Т (где Т - время установления заданного максимального ускорения а при торможении электропривода). любое произвольное значение в диапазоне от +а до -а, в то время как продолжительность переходного процесса всегда постоянна, Для определения зависимусти между входными напряжениями сумматора 3(фиг,11,ап- проксимируют переходный процесс ускорения (фйг,З) двумя участками (кривая 20): 0(С(Т и еТ. Выбор числа участков осуществляется из условия минимальной погрешности аппроксимации.Для первого участка Зависимость, определяющая формирование сигнала начала торможения:Используя полученное неравенство с учетом коэффициентов передачи К КлКддатчиков положения, скорости и ускорения, получают коэффициенты передач для масштабных элементов 6, 11 и 12: Кд.пККАЧНапряжения на выходе датчика 4 положения, блоков 5 и 10 задания максимального перемещения и ускорения, масштабных элементов 6, 11 и 12:Для большинства регулируемых электроприводов, управляемых по принципу подчиненного регулирования, характер переходного процесса ускорения в механизмах одинаков. В качестве примера 50 на фиг,З приведен реальный (кривая 19) переходный процесс изменения ускорения механизма при настройке внутреннего контура ускорения (или тока) системы регулирования электроприво да по техническому оптимумуПриторможении электропривода начальное зк:чение усорения а может принимать(а, + а) Т (а, + а)тПри работе электропривода, изображенного на фиг.2, на сумматоре 15 происходит сравнение четырех напряжений;с выхода датчика 4, пропорционального положению Б, механизма; с выхода блока 16, пропорционального суммезадания максимального перемещения Б и составляющей максимального ускорения а; с выхода датчика12249392 через масштабный элемент 13, пропорционального скорости Чс выхода датчика 8 через масштабный элемент 14, пропорционального ускорению аВ момент равенства напряжения свыхода блока 16 сумме напряжений,поступающих с выходов датчика 4положения и масштабных элементов13 и 14, напряжение на выхсде сумматора 15 меняет знак на противоположныи р что пРиводит к формир О в аниюсигнала торможения релейным элементом 11, который через элемент ИИ18 поступает в систему регулирования. В результате за время торможения С=Т привод тормозится до остановки.условием формирования сигналаторможения электропривода являетсянеравенство: ая 7 а Б -Б -Ч Т +-- =-( 0 2) 6 3 На основании неравенства (2) коэффициенты передач для масштабных элементов 13 и 14 определяювся какЬКривые 21-25 соответствуют различным значениям а ; -30 мс г(кривая 21); 15 мс (кривая 22); 0 мс 2(кривая 23); +15 мс 2 (кривая 24); +30 мс (кривая 25).Устройство обеспечивает формированне сигнала торможения для Однойиз множества кривых 7 =Г(ЬБ, ), расположенных в зоне, ограниченной кривыми 21 и 25, в зависимости от значения а, Когда траектория перемещения электропривода пересекает кривую,соответствующую значению а формируется сигнал торможения электропривода,Известное устройство формируетсигнал на торможение электроприводанезависимо от фактической величины начального ускорения а, и, следовательно, формирование сигнала происходит с учетом только одной из кривых, приведенных на фиг,4 (кривая 21), Этим объясняется значительная величина погрешности в ограничении перемещения электропривода при применении известного устройства.8 качестве примера на фиг,4 при- гК1 й А.пК1( =. ТКд с КдК Напряженис на выходе блока 16 задаиия г т 2г Р 11, = Б- "1 К16 Р 6 / дп 1 масштабного элемента 13 13 з = -Ч ТК,и масштабного элемента 14 а,Т Ц 14 3 дпДля иллюстрации повышения точкос - ти предлагаемого устройства по сравнению с известным на фиг.4 в соответствии с неравенствами (1) и (2) приведено семейство зависимо тей .(кривые 21-25) между начальными ,значениями ускорения а скорости 1 и остатка пути ЬБ определяющих Формирование сигнала торможения электропривода. В качестве примера приведены траектории торможения электро- привода со следующими параметрами; Бв = 0,36 и; а, = -30 мс ; а,.3,26 мс. неданы траектории торможения электропривода из точки с координатами (0,128 и; 15 м:) .,ри использова 1нии предлагаемо: в .о (аЬео, аЬ е о) и известного (аЬсй, аЬ с а ) устройств. Причем траектории аЬео, аЬсй соот - 2 етстнуют начальному ускорению 30 мс а граектории ао в о, аЬ с с 1 равномерному дзижению. Моментам формирования сигнала торможения соответствуквт точки Ь, Ь траекторий устройства в соответствии с изобретением и точки с, с траекторий известного устройства,. Участки траекторий Ье Ь е со тветсгвуют торможению электропривода при установлении темпа торможе:.Ия,. а участки траекторий ео е оторможению с максимальным темпом.Как следует кз фиг.4 известное устройство не обеспечивает точного ограничения перемещения, так как точки й, с 1 траекторий при нулевом ос.атее пути соответствуют скоростям 1.45 и 0,85 мс , Электропривод мо 2 кет остановиться только при прохож,г,енин дополнительного пути 0,038 в 0,014 и, что соответствует погрешвостям в точности ограничениц положения 46 и 382. 3 связи с этим для исключения выхода электроприводаза ограниченное положение при ис 1224939пользовании известного устройства необходимо вводить дополнительный запас на перемещение.Условием формирования сигнала для случая большого времени установления ускорения и малых значениях допустимого перемещения до упора, когда время торможения равно времени установления темпа торможения, является отрезок Ед, пересекающий кривые 21-25. В рассматриваемом случае, когда траектория перемещения электропривода пересекает лчнию Гд, формируется сигнал торможения.Использование изобретения не приводит к необходимости введения дополнительного запаса на перемещение механизма в результате повышенной точности в ограничении перемещения. 10 5 Устройство формирования сигнала торможения электропривода, содержащее квадратичный преобразователь, 25 вход которого соединен с выходом датчика скорости, сумматор, входы которого соединены с выходами датчика положения рабочего механизма, блока задания максимального перемещения рабочего механизма и через первый масштабный элемент с выходом квадратичного преобразователя, и релейный элемент, вход которого соединен с .выходом сумматора, о т л и ч а ю -35 щ е е с я тем, что, с целью повы 20Формула изобретения шения точности ограничения перемещения, в него введены датчик ускорения, второй сумматор, блок задания максимального ускорения и второй и третий масштабный элементы, при этом входы второго сумматора соединены с выходами блока задания максимального ускорения и датчика ускорения, а его выход подключен через второй масштабный элемент к входу квадратичного преобразователя и через третий масштабный элемент к входу первого сумматора.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в неговведены четвертый и пятый масштабныеэлементы, третий сумматор, блок зада -ния суммы максимального перемещениярабочего механизма и составляющеймаксимального ускорения, второй релейный элемент и двувходовый логическийэлемент ИЛИ, при этом входы третьегосумматора подключены к выходам датчика положения рабочего механизмаи блока задания суммы максимальногоперемещения рабочего механизма и составляющей максимального ускорениянепосредственно, выходу датчика скорости через четвертый масштабныйэлемент и выходу датчика ускорениячерез пятый масштабный элемент, авыход третьего сумматора соединен свходом второго релейного элемента,выход которого, как и выход первогорелейного элемента, подключен к входам логического элемента ИЛИ,.Ше 1960 ВНИИ Т а роизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгоро Проектная ПИ Государственного делам изобретений 5, Москва, 3-35 Р 1комитетаоткрытиушская н ПодписноеСССР4аб д. 4/5