Устройство для точного останова электропривода

(Ю 4 Н 02 Р 5/ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ЕНИЯ АНИЕг ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ 618 651/24-07 02.85 1.86.Бюл. ский орде институт рьской со Гудзь В.Г.Дубовикмалых314,5 (рское скл. НОЙСТВООПРИВОДАретение относится к эа именно к автоматическо лектро(61) 1182 (21) 3853 (22) 11. (46) 23.1 (71) Киев нический кой Октяб революции (72) Ю.В и А.В.,Чер (53). 621 (56) Авто ,В 1182618 (54) УСТР ВА ЭЛЕКТР (57) Изоб технике,В 43на Ленина политехим.50-летия Вели- циалистической 088.8)видетельство СССР02 Р 5/06, 1984.ДЛЯ ТОЧНОГО ОСТАНОуправлению электроприводами. Повышение надежности и безопасности управления обеспечивается за счет введения последовательно соединенныхкомпаратора 12 и коммутатора 13,первый выход 14 и второй выход 5которого соединены соответственнос четвертым и пятым входами блоказамедления 7 первый вход 16 которого соединен с входами коммутатора 13и компаратора 12, второй вход 7 которого соединен с источником постоянного входного сигнала.В устройстведостигается ограничение рывка и ста-билизация режимов замедления при высоком качестве переходных процессов.1 3 и ф-лы 1 4 иле72447 2 Блок 7 замедления (фиг.2) содержит инвертирующий усилитель 18, первый ключевой элемент 19, интегратор 20, КЯ-триггер 21, первый 22, второй 23 и третий 24 усилители, квадратор ,25, блок 26 извлечения квадратного корня, последовательно соединенные блок 27 умножения, сумматор 28, второй ключевой элемент 29, выходом соединенный с первым выходом 8 блока 7 замедления, подключенного вторым выходом 9 квторому входу второго ключевого элемента 29, .а также через КЯ-триггер 21 - к выходу сумматора 28, третьимвходом 11 - .к второму входу сумматора 28, первым входом 45 ЫрО,то на выходе звена 31 имеет 505512Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическому управлению электроприводами, может найти применение при управлении промьппленности установками, требующими точного останова, и является усовершенствованием устройства по авт, св. У 1182618.Целью изобретения является повышение надежности и безопасности эксплуатации электропривода.На фиг,1 представлена структурная схема устройства для точного останова электропривода; на фиг,2 структурная схема блока замедления; на фиг.3 - структурная схема эадатчика интенсивности; на фиг.4 - диаграммы скорости, ускорения и рывка,Устройство для точного останова электропривода ( фиг.1 ) содержит последовательносоединенные командный блок 1, задатчик 2 интенсивности, сумматор 3, блок 4 регулирования скорости электропривода, датчик 5 скорости, ключ 6, блок 7 замедления, первый выход 8 которого соединен с сумматором 3, а второй выход 9 - с входом командного блока 1, второй выход которого соединен с вторым входом ключа 6 и вторым входом 10 блока 7 замедлений, третий вход 11 которого связан с источником постоянного входного сигнала, компаратор 12, подключенный к коммутатору 13, первый 14 и второй 15 ;.ыходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока 7 замедления, первый вход 16 которого сое динен с входами коммутатора 13 и компаратора 12, второй вход 17 которого соединен с источником постоянного входного сигнала. 5 10 15 20 25 30 35 40 1 б - к первому входу интегратора 20, выход которого соединен с третьим входом сумматора 28 и через первый ключевой элемент 19 - с вторым входом интегратора 20,вторым входом 10 через инвертирующий усилитель 18 к второму входу первого ключевого элемента 19, четвертый вход сумматора 28 через последовательно соединенные первый усилитель 22 и квадратор 25 подключен к пятому входу 15 блока 7 замедления, соединенного также через второй усилитель 23 с пятым входом сумматора 28, четвертый вход 14 блока 7 замедления соединен с блоком 27 умножения, а также через последовательно соединенные третий усилитель 24 и блок 26 извлечения квадратного корня - с вторьпк входом блока 27 умножения.Командный блок 1 предназначен для пуска, защиты, блокировки и отключения привода и связан с датчиком импульса замедления (не показан)Задатчик 2 интенсивности предназначен для формирования диаграммы скорости электропривода во времени и содержит (фиг.3) сумматор 30, нелинейные звенья 31 и 32, интеграторы 33 и 34, узел 35 обратной связи, который состоит из блока 36 умножения и усилителя 37. Вход (клемма) 38 задатчика 2 интенсивности соединен с командным блоком 1, а выход (клемма) 39 - с сумматором 3.Задатчик 2 интенсивности работает следующим образом.При ступенчатом входном воздействии 0 равном по величине максимальному значению выходного сигнала командного блока 1, на вход нелинейного звена 31 типа "ограничение" подается разность Ь 11 =Ь, - 11 - К Бм Э 3Так как в начальный момент времени ся постоянный сигнал Пэ и, следовательно, увеличиваются сигналы 11по линейному закону, а НЭ 4 по параболе до тех пор, пока сигнал Бнестанет равным Ц, .После этого Бостается постоянным, а Пз увеличивается по линейному закону. В моментвремени, когда разность Ь 11 э, изменитзнак, меняются знаки сигналов на выходах звеньев 3 и 32.В результате сигналБд начинает уменьшаться по линейному закону, а 11 приближается попараболе к заданному максимальномузначению сигнала Н, .Коммутатор 13 предназначен для подачи входного сигнала на один из выходов и может быть выполнен на электронных ключах или электромеханическом реле. 35Устройство работает следующим образом.Для обеспечения оптимальности по быстродействию и исключения динамических перегрузок электропривода ве-,.40 личина пути замедления Н должна определяться значениями максимальной с скорости Ч,максимального ограничиваемого ускорения Р и максимального ограничиваемого рывка п, (пер вой производной по времени от ускорения). При этом для формирования управляющего воздействия Чь Б необходим задатчик интенсивности второго порядка (фиг.3), который форми рует диаграммы налряжений (фиг.4), пропорциональных скорости Ч: 11, ускорению а БП рывку Р=0. В период .замедления ( разгона 1 задающие воздействия Ч, а, р последовательно принимают максимальные значения, причем в любой момент времени хотя бы одно из, воздействий достигает максимального значения. ОптиДля того, чтобы выходной сигнал 11 стал, равным нулю н тот момент, когда 11 станет равным 11 значение коэффициента К выбирается из условия 13, - И - К Ц = О.Блок 4 регулирования скорости электропринода предназначен для преобразования входного сигнала в величину, необходимую для управления непосредственно электродвигателем.Сумматоры 3 и 28 предназначены . для суммирования входных сигналов и могут быть выполнены на операционных усилителях.Датчик 5 скорости предназначен для преобразования угловой скорости электропривода в пропорциональное ей напряжение и представляет собой, например, тахогенератор.Ключ 6 и ключевые элементы 19 и 29 предназначены для замыкания входной цепи с выходной по управляющему сигналу и могут быть выполнены на электронном ключе или электромеханическом реле.Компаратор 12 предназначен для сравнения входных сигналов и может быть выполнен на операционном усилителе. 102025где П 11 - значения напряжений навыходе звеньев 31 и 32,пропорциональные соот"ветственно ограничиваемому ускорению Ри рывку рР Р Ч - 2 Ь Ч 11 - 2 д П.КзПма-- изменение скорости2 Она участке днижения с постоянным ф а Р где ДЧ, рывком и пропорционально1134з 2 Кэз Пэа фгде К ,К - коэффициенты передачиинтеграторов 33 и 34,Чн, -О 1 КмЩм)Я, РК 11хКи 11 мСледовательно,Ч Р щ Пэ ПмСа + +ч а, о К 11, КП где 11 - значение напряжения на выхо"де блока 2 при максимальной скорости Ч,.Величина напряжения 11 ц,пропорцио" нального пути замедления, определяет.мальное управляющее ноздейстние достигается, если напряжение 11 з, равняется нулю в тот момент времени, когда напряжение Ь 4 станет равно входному сигналу Б = 11, задатчика 2 интенсивности. Это Достигается за счет обратной связи - узел 35 по ускорению Р, подаваемой через сумматор 30 на вход нелинейного звена 31 - ограни,чителя ускорения. Параметры цепи обратной связи выбраны из условия о = Ц - Ца- КмЦнСогласно диаграмме скорости (фиг.4) в координатах Ч ( скорость электропривода) и(время) величи" на пути замедления Н равна площади, ограниченной кривой остей, Времязамедлений2 угде- время замедления с постоянным значением рывка;- время замедления с постоянЦным значением ускорения.ся максимальными значениями скорости Ч , ускорениями, рывка пс91н-ч г: -н2 Ч 1 111о1 Ч аЧ ( + )2цща напряжение, пропорциональное пути Н,1 Цгн 2Ц(ц 2 ) цуг ц ц г + гКзц 2 Кзэцг Н - Ь- Ьг= О, а в напряжениях Ц- Ц - Ц = О. Напряжение Ц, формируется на выходе интегратора 20. Напряжение ц подается на четверты и пятый входы сумматора 28.Прн этом условии выдается сигнал на непосредственное замедление во втором режиме блоком 7 замедления. При скорости электропривода Ч это точка я (фиг4) .В зависимости от значения сигнала скорости электропривода может быть три режима задания скорости, Лервый режим характеризуется максимальным значением скорости Ч = Ц и изменением скорости при замедлении по кривой сбей (фиг.4) .Прн скорости электропривода ниже максимальной может быть второй или третий режим. НапРЯжение Цп на тРетьем входе блока 7 замедления пропорционально величине пути замедления Н; Цн = Н. Так как путь замедления для выбранных параметров постоянный, то с учетом его значения устанавливается датчик импульса замедления на пути движения рабочего органа.При скорости злектропривода Чг (фиг,4) путь замедления равен площади, ограниченной кривой оЬдЬИ:Во втором режиме скорость не,достигает максимального значенияЧ , а ускорение достигает максимального ограничиваемого значения ат.е. диаграмма ускорений имеет видтрапеции.В третьем режиме ускорение не достигает значения а и изменяется потреугольной диаграмме с двумя участ -О ками ограничения рывкаОпределим граничное значение сигнала ц, на входе задатчика 2 интен -с. гр.сивности, при котором напряжение ц,гизменяется по треугольной диаграм 115 ме р г з , Время замедления на участке рг ограничением рывка оа цз,Р Рп с Ки Ъкзз цР к гэ зг Зто напряжение ц устанавливается на втором входе компаратора 12 (Ц= Ц 1 г ) и для выбранного пути замедления является величиной постоянной.Время замедления- на участке рг (фиг,4) до точки г изменения знака ускорения и рывка определяется из выражения) 3 3 45- и замедления при скор авной или ниже гран гд и О ной272447 20 при Г сО Е при 30 О при Ц 2)0ф Е при Ц = Ог 1 г 8 Ягде Е 50 Напряжение Ц, формируется на выходе блока 27 умножения. Ц-Ц - Ц =0нПри выполнении этого условия в третьем режиме выдается сигнал на непосредственное замедление (точка Р, фиг,4) блоком 7 замедления.Рассмотрим работу устройства в первом режиме при Ч = Ч , т.е. такой 1 О скорости, для которой рассчитан путь Н. При подаче сигнала "Пуск" от колмандного блока 1 на выходе задатчика 2 интенсивности формируется напряжение задания скорости, которое 15 подается через сумматор 3 с характеристикой ц:= ц + ца на блок 4 регулирования скорости электропривода, разгоняя его до скорости, определяемой амплитудой сигнала на выходе команд ного блока 1. При подходе рабочего органа электропривода к датчику импульса замедления последний срабатывает и командный блок 1 в точке =0 (фиг.4) с второго выхода выдает сигнал ц,;- напряжение, принятое за зназначение максимального сиг нала задания скорости и определяемое источником питания. 35гСигнал ц подается на ключ 6, который замыкается и подключает сигнал датчика 5 скорости, на вход компаратора 12, на второй вход коммутатора 13, на вход 16 блока 7 замедления, а также подается на вход 10 блока 7 замедления и далее через инвертирующий усилитель 18 на ключевой элемент 19, который размыкается и подготавливает интегратор 20 к работе. Компаратор 12 срабатывает с характеристикойО при ЦьЦ 7ци= Е при Ц 6цп- напряжение, определяемоеисточником питания компаратора 12,13 и его выходное55 напряжение подается на первый вход коммутатора, который переключается, так как имеет характеристику И при Ц,г 0 Иь-" ) г 0 при Иг = 0 (Ц - Ци)ц, при ц, = Е (цбъц) и сигнал ц от датчика 5 скорости подается на вход 15 блока 7 замедления, а далее через квадратор 25 с характеристикой ц = ц , усилитель 22 с характеристикой Цг = ЦК на четвертый вход сумматора 28 с характеристикой Ц 29 = Цв - Цг - Цгг Цг Цгггз гт а также через усилитель 23 с характеРистикой 112 з Ц 15 Кгз ф Кгз 2 К на пятый вход сумматора 28.Кроме того, напряжение от датчика 5 скорости подается на интегратор 20, выходное напряжение которого определяется по выражению-к ца. -Кц е,огде К - коэффициент передачи интегратора 20.Напряжение с выхода сумматора 28 подается на КБ-триггер 21 с харак- теристикой где Е, - напряжение, определяемое источником питания.При работе интегратора 20 напря - жение на выходе сумматора 28 уменьшается. Уменьшается при этом также напряжение на выходе сумматора 19.В первом режиме в период СО (фиг.4 выполняется условие ц щ Ци Цго Цгг Цг = О, т.е. напряжение на выходе сумматора 28 равно О, так как напряжение цгг + цгъ - цн Ф и КВ-триггер 21 срабатывает и на его выходе устанавливается напряжение, которое подается на командньп 1 блок 1 и на ключевой элемент 29. Командный блок 1 снимает сигнал задания скорости с задатчика 2 интенсивности (точка с, фиг.4), и начинается торможение электропривода по кривой сбей,.а ключевой элемент 29 замыкается н подключает сигнал с выхода сумматора 28 на первый вход сумматора 3.Момент начала торможения в точке С определяется автоматически блоком 7 замедления с учетом расстояния до конечной точки останова и скорос272ускорения, т.е, диаграмма ускорений имеет вид трапеции. Это позволяет исключить механические колебания системы злектропривода и избежать неперегулирование после остановки электропривода, т.е. обеспечить остановку в заданной точке без колебаний, а в итоге сократить время, необходимое для операций одного цикла.Отмеченные факторы позволяют по О высить надежность и безопасность эксплуатации электропривода,Формула изобретения 151 Устройство для точного останова электропривода по авт.св.В 1182618,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения надежности и безопасности эксплуатации электропривода,в него дополнительно введены последовательно соединенные компаратор икоммутатор, выходы которого соедине=.ны с четвертым и пятым входами блока замедления, первый вход которогосоединен с вторым входом коммутатораи первым входом компаратора,2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок замед ления содержит инвертирующий усилитель, первый ключевой элемент, ин 447 12тегратор, КБ-триггер, первый усилитель, второй усилитель, третий усилитель, квадратор, блок извлечения квадратного корня и последовательно соединенные блок умножения, сумматор, второй ключевой элемент, выходом соединенный с первым выходом блока замедления, подключенного вто" рым выходом к второму входу второго ключевого элемента, а также через КЗ-триггер - к выходу сумматора, третьим входом - к второму входу сумматора, первым входом - к первому входу интегратора, выход которого соединен с третьим входом сумматора и через первый ключевой элемент с вторым входом интегратора, вторым входом через инвертирующий усилитель - к второму входу первого ключевого элемента, четвертый вход сумматора через последовательно сое" диненные первый усилитель и квадратор подключен к пятому входу блока замедления, соединенного также через второй усилитель с пятым входом сумматора, четвертый вход блока замедления соединен с первым входом блока умножения, а также через последовательно соединенные третий усилитель и блок извлечения квадратного корня - с вторым входом блока умножения.1272447 Ч 2 т оставитель 10.Ворхред Н,Глущенко бьев Корректор С.Черни Николайчук ак Зака пис д.4 венно-полиграйическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 Произ 7574 Ти ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 113035, Москва, Жаж 631ого комитетаий и открытийРаушская на