Устройство для регулирования натяжения материала в многосекционной непрерывно-поточной линии

Номер патента: 1664712

Авторы: Винницкий, Лонкевич, Пицан

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 77/00, О 21 Г 7/О 5)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ КЩЮЗЧЯ,йБВЮ-САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТ й(56) Шестаков В.М. Регулируемые злектроприводы отделочных агрегатов целлюлозно-бумажной промышленности. - М.:Лесная промышленность, 1982, с, 14 - 15.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА В МНОГОСЕКЦИОННОЙ НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНОЙ ЛИ(57) Изобретение относится к автоматическим регуляторам натяжения полотна, транспортируемого в многосекционных поточных линиях гибкого материала, и может быть использовано нэ технологичеИзобретение относится к автоматическому регулированию натяжения полотна транспортируемого гибкого материала в многосекционных поточных линиях и может быть использовано на технологическом оборудовании бумажной и текстильной промышленности,Цель изобретения - повышение точности регулирования путем оптимизации величины натяжения материала в каждой из секций поточной линии.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции; на фиг. 3 - принципиальная схема ском оборудовании в бумажной и текстильной отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение точности регулирования путем оптимизации величины натяжения материала в каждой из секций поточной линии. Устройство содержит в каждой секции линии приводной двигатель, подключенный к выходу регулятора скорости, связанный с выходом регулятора натяжения, к соответствующим входам которых подключены датчики скорости и натяжения материала, а также первый выход блока коррекции, состоящего из самонастраивающейся модели, идентификатора и функционального преобразователя и позволяющего по сигналам датчиков натяжения и скорости данно и предыдущей секций и козффициенту передачи материала предыдущей секции корректировать натяжение материала в данной секции до достижения оптимального значения. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. самонастраивающейся модели; на фиг. 4 - ф принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг. 5 - закон регулирования.Устройство содержит (фиг, 1) в каждой 1-й из п секций механизм 1 транспортировки материала 2, кинематически связанный с датчиком 3 скорости и электродвигателем а 4 ь подключенным к выходу регулятора 5 скорости, первый и второй входы которого подсоединены к выходам соответственно . регулятора 6 натяжения и датчика 3 скорости, датчик 7 натяжения, выход которого связан с первым входом регулятора 6 натяжения, блок 8 коррекции, первыйвход которого подключен к выходу датчика 3-1 скорости предыдущей (1-1)-й секции, второй вход связан с выходом датчика 3 скорости данной 1-й секции, третий вход подсоединен к выходу датчика 7)- натяжения предыдущей (1-1)-й секции, а четвертый вход - к выходу датчика 7 натяжения данной 1-й секции, первый выход блока 8 коррекции подключен к второму входу регулятора 6 натяжения данной 1-й секции, второй выход - к пятому входу блока 8+ коррекции последующей 1+1)-й секции, а пятый вход 1-го блока 81 коррекции подключен к второму выходу блока 8- коррекции предыдущей (1-1)-й секции.Блок 8 коррекции (фиг.2) содержит последовательно самонастраивающуюся модель 91, идентификатор 10 и функциональный преобразователь 11 ь причем первый вход модели 9 является первым входом блока 8 коррекции, второй вход модели 9 соединен с вторым входом функционального преобразователя 11 и является вторым входом блока 8 коррекции, третий вход модели 9 является третьим входом блока 8 коррекции, второй вход идентификатора 10 соединен с третьим входом функционального преобразователя"11 и является четвертым входом блока 8 коррекции, выход функционального преобразователя 11 является первым выходом блока 8 ь выход идентификатора 10 подключен к четвертому входу самонастраивающейся модели 9 и является вторым выходом блока 8 ь а пятый вход модели 9 является пятым входом блока 8 коррекции.Самонастривающаяся модель 9 состоит (фиг.З) из последовательно соединенных фильтра 12 низких частот, умножителя 13, а также делителя 14 ь причем первый инвертирующий вход фильтра 12 низких частот является первым входом модели 9 ь неинвертирующий вход фильтра 12 низких частот является вторым входом модели 9 ь а выход фильтра 12 подключен к первому входу умножителя 131, первый вход делителя 14 является третьим входом само. настраивающейся модели 9 ь второй вход умножителя 13 - четвертым входом модели 91, второй вход делителя 14 - пятым входом модели 9, выход делителя 14 подключен к второму инвертирующему входу фильтра 12 низких частот, а выход умножителя 13 является выходом модели 9.функциональный преобразователь 11 фиг, 4) состоит иэ умножителя 15 ь инвертора 16, интегратора 17 и квадратора 18 ь выход которого подключен к первому входу интегратора 17 ь причем первый и второй входы умножителя 15 являются со ответственно первым и вторым входами функционального преобразователЪ 11), вход квадратора 18 является третьим входом функционального преобразователя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 КФнч. КчКднЛЙК 1 коэффициент передачи фильтра 12 низких частот;К"д - коэффициент передачи самонастраивающейся модели 9;К 1 - коэффициент передачи умножителя 55 111, а выход интегратора 17 является выходом функционального преобразователя 11, при этом выход умножителя 15 через инвертор 16 связан с вторым входом интегратора 17.Идентификатор 10 (фиг.5) состоит из двух резонансных полосковых фильтров, двух детекторов, а также интегратора, выход которого является выходом идентификатора 10. Вход первого фильтра является первым входом идентификатора 10 ь а выход через первый детектор связан с первым входом интегратора. Вход второго фил ьтра является вторым входом идентификатора 10 ь а выход через второй детектор подключен к второму входу интегратора.Регуляторы 5 скорости и регуляторы 6 натяжения в каждой секции имеют задающие входы соответственно Оз 5 и Озб.Регулятор 6 натяжения предназначен для формирования по разности напряжения Озб задания натяжения и сигнала датчика 7 натяжения управляющего регулятором 5 скорости сигнала и изменения скорости электродвигателя 4 и механизма 11 транспортировки материала 2.Блок 8 коррекции предназначен для корректировки заданного значения натяжения материала 2 в 1-й секции до оптимальной величины в соответствии со значениями скоростей и натяжения материала в предыдущей ,1-1)-й секции и данной 1-й секции, а также коэффициента передачи материала в предыдущей (1 - 1)-й секции,Самонастраивающаяся модель 91 (фиг.З) является моделью объекта регулирования и служит для реализации уравнения натяжения материала. Выходной сигнал самонастраивающейся модели 9 и Од определяется выражениемО"д - Офнч К"д К = Р Кдн = Р"д, Кдн - коэффициент передачи датчика 71 натяжения;Тд д = Тд - постоЯннаЯ вРемени фильмодтра 12 низких частот;Я 5Одс( ) = Кдс -03(Р) - выходное на 1 рпряжение датчика 3 скорости;Кдс - коэффициент передачи датчика 3 скорости,й - радиус приводного вала секции 2; 101 р- передаточное число редуктора;Щ(Р) - угловая частота вращения приводного вала секции;Одн - (Р) = Г-(Р) Кднн - выходное напряжение датчика 7-1 натяжения пред- "5 ыдущей (1 - 1)-й секции;Г(Р) - натяжение материала 2 в предыдущей (1 - 1)-й секции;Кдн 1-1 - коэффициент передачи датчика 71-1 натяжения; 20Кч 1-1, Кч д - коэффициенты передачи соответственно самонастраивающейся модели 91-1 блока 8-1 коррекции предыдущей (1 - 1)-й и модели 9 блока 8 коррекции данной 1-й секции. 25 Идентификатор 10 служит для сравнения амплитудно-частотных характеристик объекта регулирования (материала 2) и самонастраивающейся модели 9. 30Учитывая, что о величине коэффициента передачи материала К можно судить по амплитуде периодических колебаний натлженил материала ЛР",условия идентификации коэффициента передачи материала можно представить в виде(Р) =д(Р),(3) где Я 0(Р) = Клl(Тд р+1) - передаточная функция материала 2 как обьекта регулирования; 40Ю".д(Р) = Кч"дТд"дР+ 1) - пеРедаточная функция самонастраивающейся модели 91;Кч"д = Кч Кдн - коэффициент пеРедачи самонастраивающейся модели 9;.Условие идентификации (3) считается достигнутым при вьполнении равенства /Ой)/=/КдЮ0 й)/,(4) т.е, при совпадении амплитудно-частотных характеристик объекта 2 и самонастраивающейся модели 9, где /О/д(О)/ - амплитудно-частотная характеристика неизменяемой части модели 9, 55Сигнал на выходе идентификатора 10 соответствует значению коэффициента передачи материала Кы"д в 1-й секцииК 5 = - .Г ( О 1 - 1 О 1 )с 11, (5)од 1ч где у - постоянная времени интегрирования;О иО- модули детектирования гармонических составляющих с частотой Й (частота вращения приводного вала 1-й секции) выходных сигналов самонастраивающейся модели 9 и датчика 7 натяжения.Функциональный преобразователь 11 является выходным звеном блока 8 коррекции и предназначен для корректировки заданной величины натяжения материала 2 в данной 1-й секции согласно закону совместного регулирования натяжения Р и удлинения Е при изменяющемся коэффициенте К передачи материала, т.е.Р Е = Г РlКчЧ = Г /Кмис = сопз 1=С или Г - КЧС=О. (б)Согласно принципиальной схеме (фиг.4) выходной сигнал функционального преобразователя 11, т,е. выходной сигнал блока 8 коррекции, соответствует выражению1 2Оорр = - 3(Одн - КМ Одс С )бт,И(7) где,и - постоянная времени интегратора 17;Одн - выходное напряжение датчика 7 натяжения данной 1 - й секции,Устройство работает следующим образом.После заправки и включения непрерывно-поточного агрегата сигналы с выхода датчика 3 скорости (фиг.1) и датчика 7 натяжения материала в данной 1-й секции подаются соответственно на второй вход регулятора 5 скорости и первый вход регулятора б натяжения, где сравниваются с заданными значениями скорости и натяжения материала соответственно Оз 5 и Озб, в результате чего электродвигателем 4 обеспечивается соответствующая скорость и натяжение транспортируемого материала 2.Одновременно на первый вход блока 8 коррекции поступает сигнал с выхода датчика 3-1 скорости предыдущей (1-1)-й секции, на второй вход - сигнал с выхода датчика 3 скорости данной 1-й секции, на третий вход - сигнал с выхода датчика 7- натяжения предыдущей (1 - 1)-й секции, на четвертый вход - сигнал с выхода датчика 7 натяжения данной 1-й секции, на пятый вход - сигнал с второго выхода блока 8-1 коррекции предыдущей (1 - 1)-й секции, соответствующий коэффициенту передачи материала к ней.В блоке 8 коррекции (фиг.3) на входе фильтра 12 низких частот самонастраивающейся модели 9 из сигнала датчика 3 скорости данной 1-й секции вычитается сигнал датчика 3-1 скорости предыдущей(1 - 1)-й секции. В делителе 14 самонастраивающейся модели 9 осуществляется деление сигнала датчика Т- натяжения предыдущей (1-1)-й секции нэ сигнал коэффициента. передачи материала 2 в предыдущей (1 - 1)-й секции и часто суммируется с указанной разностью на входе фильтра 12 низких частот. Полученный сигнал усиливается и сдвигается по фазе в фильтре 12 низких частот и умножается умножителем 13 на сигнал коэффициента передачи материала 2 в данной 1-й секции, который определяется идентификатором 10 ь В результате на выходе умножителя 13 самонастраивающейся модели 9 формируется сигнал модели. По полученному сигналу модели 9 и по сигналу с выхода датчика 7 натяжения данкой 1-й секции в идентификаторе 10 формируется сигнал, соответствующий значению коэффициента передачи материала 2 в данной 1-й секции, который подается на управляющий вход самонастраивающейся модели 9 (второй вход умножителя 13), и таким образом осуществляется подстройка модели 9 под объект регулирования. Кроме того, сигнал;соответствующий коэффициенту передачи материала 2 в данной 1-й секции, с выхода идейтификэтора 10 подается на пятый вход блока 8+1 коррекции последующей (1+1)-й секции и на первый вход умножителя 15 функционального преобразователя 11 данного блока 8 коррекции (фиг.4), а на второй вход умножителя 15 подается сигнал с датчика 3 скорости данной 1-й секции.Результат перемножения усиливается и инвертируется в инверторе 16 и подается на первый вход интегратора 17 ь На вход квадратора 18(третий входфункционального преобразователя 11) поступает сигнал с датчика 7 натяжения данной 1-й секции, возводится в квадрат, подается на второй вход интегратора 171, где вычитается из него полученное ранее инвертированное произведение сигналов коэффициента передачи материала 2 и датчика 3 скорости данной 1-й секции. Разностный сигнал интегрируется в интеграторе 17 подается на второй вход регулятора 6 натяжения данной 1-й секции, как корректирующий, перестраивая величину натяжения материала 2 в данной 1-й секции до оптимального значения.Если параметры технологического процесса в предыдущей (1 - 1)-й секции стабильны, а значит, коэффициент передачи материала 2, выходящего из предыдущей (1-1)-й секции, не изменяется, то корректирующий сигнал на первом выходе блока 8 коррекции данной 1-й секции равен нулю.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ранее установленное оптимальное значение натяжения материала 2 в данной 1-й секции поддерживается регулятором 6 натяжения.При изменении коэффициента передачи материала 2, например, при его уменьшении натяжение материала 2 в данной 1-й секции ослабляется и сигнал на выходе датчика 7 натяжения уменьшается. Регулятор 6 натяжения по разности заданного сигнала и уменьшенного сигнала датчика 7 натяжения вырабатывает на своем выходе управляющий сигнал, который воздействует на регулятор 5 скорости, и его выходной сигнал возрастает, увеличивается скорость электродвигателя 4 и механизма 1 ь в результате чего натяжение материала 2 восстанавливается на прежнем уровне.Кроме того, уменьшение коэффициента передачи материала 2 вызывает уменьшение амплитуды гармонической составляющей натяжения в данной 1-й секции, обусловленной периодическими колебаниями скорости, Уменьшение гармонической составляющей сигнала датчика 7 натяжения данкой 1-й секции приводит к уменьшению положительнодх выходного сигнала идентификатора 10 (фиг.2), соответствующего значению коэффициента передачи материала 2 в данной 1 - й секции. Уменьшенный выходной сигнал индентификатора 10 поступает на управляющий вход самонастраивающейся модели 9 (второй вход умножителя 13) и уменьшает ее коэффициент передачи, а также поступает на пятый вход (1+1)-го блока 8+ коррекции, Процесс определения нового уменьшенного значения коэффициента передачи материала 2 идентификатором 10 и самонастройка модели 9 осуществляются до момента сравнения амплитуд гармонических составляющих сигналов датчика 7 натяжения и модели 9. В то же время уменьшенный сигнал коэффициента передачи материала 2 поступает на первый вход умножителя 15 функционального преобразователя 11 (фиг,4), где умножается на сигнал датчика 3 скорости данной 1-й секции. Уменьшенное их произведение усиливается на постоянную величину с и инвертируется инвертором 16, уменьшенный по абсолютной величине отрицательный выходной сигнал которого алгебраически суммируется нэ входе инвертора 17 с положительным сигналом квадратора 18, воэводяшего в квадрат, сигнал датчика 7 натяжения. На входе интегратора 17 появляется положительный сигнал, а на выходе - отрицательный сигнал, являющийся выходнымсигналом функционального преобразователя 11 блока 81 коррекции, Данный отрицательный корректирующий сигнал с выходаблока 8 коррекции подается на второй входрегулятора 6 натяжения (фиг,1) и уменьшает 5величину задания натяжения материала 2 вданной 1-й секции. Выходной сигнал регулятора 6 натяжения уменьшается, что приводит к уменьшению выходного сигналарегулятора 5 скорости, уменьшению 10скорости электродвигателя 4 и механизма 1 и, тем самым, к уменьшениюнатяжения материала 2 в данной 1-йсекции, Натяжение уменьшается ооптимальной величины Е 151 - ч 1соответствующей новому уменьщенномузначению коэффициента передачи материала,Уменьшение натяжения происходит. домомента появления нулевого сигнала навходе интегратора 17 функциональногопреобразователя 11 ь что соответствует выполнению равенства Г = Ки Ч С, т.е. закогну регулирования Е Е = сопят = С.формула изобретения251. Устройство для регулирования натяжения материала в многосекционной непрерывно-поточной линии, содержащей исекций, каждая из которых имеет механизмтранспортировки материала, кинематически связанный с датчиком скорости и электродвигателем, подключенным к выходурегулятора скорости, первый и второй входы которого подсоединены к выходам соответственно регулятора натяжения и датчикаскорости, а также датчик натяжения, выходкоторого связан с первым входом регулятора натяжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения качества регули Орования путем обеспечения оптимальнойвеличины натяжения материала, оно снабжено для каждой 1-й секции блоком коррекции, первый вход которого подключен квыходу датчика скорости предыдущей ( - 1)-й 45секции, второй вход связан с выходом датчика скорости данной 1-й секции, третий)"вход подсоединен к выходу датчика натяжен ия и р еды ду щей ( - 1)-й се к ци и, четвертый вход - к выходу датчика натяженияданной 1-й секции, первый выход блока коррекции подключен к второму входу регулятора натяжения 1-й секции, второй выход -к пятому входу блока коррекции последующей (+1)-й секции, а пятый вход 1-го блокакоррекции подключен к второму входу блока коррекции предыдущей- 1)-й секции,2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок коррекции содержит самонастраивающуюся модель, идентификатор и функциональный преобразователь, причем первый вход самонастраивающейся модели является первым входом блока коррекции, а выход подключен к первому входу идентификатора, выход которого связан с первым входом функционального преобразователя, вторые входы функционального преобразователя и самонастраивающейся модели обьединены и являются вторым входом блока коррекции, третий вход самонастраивающейся модели является третьим входом блока коррекции, второй вход идентификатора и третий вход функционального преобразователя обьединены и являются четвертым входом блока коррекции, выход функционального преобразователя является первым выходом блока коррекции, выход идентификатора объединен с четвертым входом самонастраивающейся модели и является вторым выходом блока коррекции, при этом пятый вход самонастраивающейся модели является пятым входом блока коррекции.3. Устройство по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что самонастраивающаяся модель содержит делитель, фильтр низких частот и умножитель, причем первый инвертирующий вход фильтра низких частот является первым входом самонастраивающейся модели, второй инвертирующий вход связан с выходом делителя, а третий неинвертирующий вход является вторым входом самонастраивающейся модели, первый вход делителя является третьим входом самонастраивающейся модели, при этом выход фильтра низких частот связан с первым входом умножителя, второй вход которого является четвертым входом самонастраивающейся модели, а выход умножителя является выходом самонастраивающейся модели, причем второй вход делителя является пятым входом самонастраивающейся модели,4. Устройство по пп, 1 и 2, отл ичающ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит квадратор, интегратор, умножитель и инвертор, причем выход квадратора связан с первым входом интегратора, выход которого является выходом фун кционал ь ного преобразователя, умно- житель и инвертор включены последовательно и подсоединены к второму входу интегратора, при этом первый и второй входы умножителя и вход квадратора являются соответственно первым, вторым и третьим входами функционального.преобразователя,Ж О 7) секция 0 дрока Рл длока йщ Йока ОтйжаЮ 1 бб 4712секция1664712 дл Юнака Ююц Составитель А,Козловдактор О,Головач Техред М,Моргентал Коррект равцова при ГКНТ СС Про ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2360 ВНИИПИ Госудэ Тираж 350 Подписное венного комитета по изобретениям и открыти 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5

Смотреть

Заявка

4371307, 01.02.1988

ЛЬВОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

ВИННИЦКИЙ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, ЛОНКЕВИЧ ЕВГЕНИЙ СЕРГЕЕВИЧ, ПИЦАН РОМАН МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B65H 77/00, D21F 7/02

Метки: линии, многосекционной, натяжения, непрерывно-поточной

Опубликовано: 23.07.1991

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1664712-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-natyazheniya-materiala-v-mnogosekcionnojj-nepreryvno-potochnojj-linii.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для регулирования натяжения материала в многосекционной непрерывно-поточной линии</a>

Похожие патенты