CS240599B1

CS240599B1 - Device for adjusting digital state variable for electric drive control

Info

Publication number: CS240599B1
Application number: CS847353A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Panik; Miroslav Blaha
Original assignee: Jaroslav Panik; Miroslav Blaha
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS735384A1

Abstract

Účelem zařízení je dosáhnout kvalitní odezvu na jednotlivý jednotkový skok regulované veličiny, například rychlosti, což má příznivý dopad na kvalitu výrobků. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením zařízením podle vynálezu, které sestává z ovládacího bloku, vyhodnocovacího bloku, napájecího bloku, poháněcího motru, čidla otáček, bloku programátoru tloušťky pásu a šesti řídicích bloků.The purpose of the device is to achieve a high-quality response to a single unit jump of a regulated variable, for example speed, which has a positive impact on the quality of products. The stated purpose is achieved by connecting the device according to the invention, which consists of a control block, an evaluation block, a power supply block, a drive motor, a speed sensor, a strip thickness programmer block and six control blocks.

Description

Vynález se týká zařízení pro úpravu digitální stavové veličiny pro řízení elektrického pohonu, například u válcovacích tratí a podobně.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a device for treating a digital state variable for controlling an electric drive, e.g.

V oboru průmyslových regulací, kde vyšší nároky na dynamiku systému a ekonomická hlediska jsou v rozporu s řešením úlohy pomocí číslicového počítače, dochází řešitel problému k závěru, že moderní zařízení musí umožnit využití příznivých vlastností jak analogové, tak i číslicové techniky. V součas né době se ustálil názor na analogovou regulační techniku jako na obor, který již dosáhl vrcholu svých možností a který se dále vyvíjí především v závislosti na rozvoji elektronických obvodů a metod. Analogové obvody jsou doplňovány číslicovými do té míry, že v mnohých případech jsou jimi z velké části nahrazeny. Tyto hybridní systémy mají nesporné výhody, a to zejména v přesnosti a rychlosti zadávání řídicí veličiny, například rychlosti, tahu apod. Až dosud hybridní regulátor sestával z číslicových řídicích obvodů a analogových ovládacích 'obvodů, kde zadávání všech řídicích veličin bylo provedeno nespojitě bez ohledu na kvalitu odezvy těchto veličin v přechodových stavech, například při změnách rychlosti kolem její ustálené hodnoty, popřípadě byla tato veličina předvolena a potom skokově zadávána.In the field of industrial control, where higher demands on system dynamics and economic aspects conflict with the solution of the problem using a digital computer, the problem solver concludes that modern devices must allow the use of favorable features of both analog and digital technology. At present, the view of analogue control technology as a branch has reached its peak and which is evolving mainly in dependence on the development of electronic circuits and methods. Analog circuits are complemented by digital circuits to the extent that in many cases they are largely replaced. These hybrid systems have indisputable advantages, especially in the accuracy and speed of the input of the control variable, such as speed, thrust, etc. Until now, the hybrid controller consisted of digital control circuits and analog control circuits where all control variables were input discontinuously regardless the response quality of these variables in transient states, for example when the velocity changes around a steady state value, or the variable was preselected and then stepped.

Uvedené řešení má však některé nedostatky, které právě vyplývají ze vzájemné návaznosti číslicových a analogových obvodů, neboť tzv. spojitý analogový regulační systém zpracovává číslicové signály více či méně kvalitně upravené číslicově analogovým převodníkem. Čím hrubší je tento převodník, tím horší je odezva regulační soustavy se stejnosměrným poháněcím motorem, což se projeví v horším dynamickém chování regulovaných pohonů. Je-li například u hybridního regulačního systému zadávána digitální hodnota rychlosti ve tvaru stupňovité funkce jako stavová veličina do regulátoru stavu, což je analogový obvod časově upravující tuto veličinu, projeví se toto negativně v chování pohonu, pokud regulátor stavu má nastavenou menší strmost nárůstu tohoto signálu, než je strmost zadávané veličiny, tj. strmost stupňové funkce. To bývá ve většině případů, neboť digitálně zadávaná rychlost je identifikována na displeji pultu operátora a strmost nárůstu, v daném případě změna čísel, je omezena reakční schopností obsluhy.However, this solution has some drawbacks that result from the mutual interconnection of digital and analog circuits, because the so-called continuous analog control system processes digital signals more or less well-adapted by a digital-to-analog converter. The coarser the transducer, the worse the response of the control system with the DC drive motor, which results in worse dynamic behavior of the controlled drives. For example, in a hybrid control system, if a stepped function digital speed value is entered as a state variable in the state controller, which is an analog circuit that adjusts the variable, this will have a negative effect on the drive behavior if the state controller is set to than the slope of the input variable, ie the slope of the step function. This is in most cases, since the digitally entered speed is identified on the operator's display and the steep increase, in this case the change of numbers, is limited by the response capability of the operator.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro úpravu digitální stavové veličiny pro řízení elektrického pohonu podle vynálezu, které sestává z ovládacího bloku, vyhodnocovacího bloku, přizpůsobovacího bloku, napájecího bloku, poháněcího motoru, čidla otáček, bloku programátoru tloušťky pásu a šesti řídicích bloků.These disadvantages are overcome by the digital drive condition control device according to the invention, which consists of a control block, an evaluation block, an adaptation block, a power block, a drive motor, a speed sensor, a belt thickness programmer block and six control blocks.

Podstatou zařízení podle vynálezu je to, že výstup ovládacího bloku je spojen s ovládacím vstupem vyhodnocovacího bloků, jehož druhý analogový výstup je zapojen na druhý přímý vstup prvního řídicího bloku a první analogový výstup na přímý vstup přizpůsobovacího bloku, jehož výstup je připojen k prvnímu přímenu vstupu prvního řídicího bloku. Přímé výstupy prvního řídicího bloku jsou spojeny s příslušnými řídicími vstupy druhého řídicího bloku, na jehož přímé výstupy jsou zapojeny odpovídající řídicí vstupy třetího řídicího bloku, jehož blokovací výstup je připojen k zpětnovazebnímu vstupu vyhodnocovacího bloku, jehož identifikační výstup je spojen se zpětnovazebním vstupem ovládacího bloku. Výstup čidla otáček je pak paralelně připojen na zpětnovazební vstup napájecího bloku, na jehož výstup je zapojen poháněči motor. Přímé vstupy napájecího bloku jsou spojeny s korespondujícími řídicími výstupy třetího řídicího bloku, jehož první přímý výstup je paralelně připojen k řídicímu vstupu pátého řídicího bloku a k řídicímu vstupu šestého řídicího bloku. Blokovací vstup bloku programátoru tloušťky pásu je spojen s pátým přímým vstupem třetího bloku, jehož čtvrtý přímý výstup je zapojen na první řídicí vstup a třetí přímý výstup na druhý řídicí vstup bloku programátoru' tloušťky pásu a druhý přímý výstup na řídicí vstup čtvrtého řídicího bloku.The principle of the device according to the invention is that the output of the control block is connected to the control input of the evaluation block whose second analog output is connected to the second direct input of the first control block and the first analog output to the direct input of the adaptation block. of the first control block. The direct outputs of the first control block are coupled to respective control inputs of the second control block, to whose direct outputs the corresponding control inputs of the third control block are connected, the blocking output of which is connected to the feedback input of the evaluation block, the identification output of which is coupled to the control input. The output of the speed sensor is then connected in parallel to the feedback input of the power supply block, to whose output the drive motor is connected. The direct power block inputs are coupled to the corresponding control outputs of the third control block, the first direct output of which is connected in parallel to the control input of the fifth control block and to the control input of the sixth control block. The blocker programmer blocking input is coupled to the fifth direct input of the third block, the fourth direct output of which is connected to the first control input and the third direct output to the second programmer's thicknesser block control input and the second direct output to the control input of the fourth control block.

Přínosem zařízení podle vynálezu je dosažení kvalitní odezvy na jednotkový skok regulované veličiny, například rychlosti, což má příznivý dopad i na kvalitu výrobků, například plechů a pásů z různých materiálů a na řízení podřízených regulátorů elektricky regulovaných pohonů.The benefit of the device according to the invention is the achievement of a quality response to the unit step of the controlled variable, e.g. speed, which has a positive impact on the quality of products such as sheets and strips of various materials and on the control of the slave controllers of the electrically controlled drives.

Zařízení pro úpravu digitální stavové veličiny pro řízení elektrického pohonu podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu.The apparatus for adjusting the digital state variable for controlling the electric drive according to the invention is exemplified schematically by a block diagram in the accompanying drawing.

Zařízení podle vynálezu sestává z ovládacího bloku, což je například ovládač v ovládacím pultu, vyhodnocovacího bloku 2 tvořeného mikropočítačem, přizpůsobovacího bloku 3, tvořeného například integračním zesilovačem a prvního řídicího bloku 4, sestaveného z operačního zesilovače, relé a zadávacích obvodů. Dále zařízení podle vynálezu sestává z druhého řídicího bloku 5, tvořeného operačním a integračním zesilovačem, třetího řídicího bloku 6, sestaveného z výkonového zesilovače, relé a hradla, napájecího bloku 7, což je v daném případě tyristorový měnič, poháněcího motoru 8 a čidla 9 otáček, což je například tachodynamo. Nedílnou součástí zařízení podle vynálezu je též blok 10 programátoru tloušťky pásu, což je například mikropočítač a čtvrtý, pátý a šestý řídicí blok 11, 12, 13, realizované operačními zesilovači a hradly. Jednotlivé bloky 1 až 13 jsou pak zapojeny tak, že výstup ovládacího bloku je spojen s ovládacím vstupem a vyhodnocovacího bloku 2, jehož druhý analogový výstup c je zapojen na druhý přímý vstup f prvního řídicího bloku 4 a první analogový výstup b na přímý vstup d přizpůsobovacího bloku 3, jehož výstup je připojen k prvnímu přímému vstupu e prvního řídicího bloku 4. Přímé výstupy h, φ, π prvního řídicího bloku 4 jsou spojeny s příslušnými řídicími vstupy, i, j, ω druhého řídicího bloku 5, na jehož přímé výstupy k, 1 jsou zapojeny odpovídající řídicí vstupy m, n třetího řídicího bloku 6 jehož blokovací výstup t je připojen k zpětnovazebnímu vstupu x vyhodnocovacího bloku 2, jehož identifikační výstup ζ je spojen se zpětnovazebním vstupem τ ovládacího bloku. Výstup čidla 9 otáček je paralelně připojen na zpětnovazební vstup g prvního řídicího bloku 4 a na zpětnovazební vstup z napájecího bloku 7, na jehož výstup je zapojen poháněči motor 8. Přímé vstupy napájecího bloku 7 jsou spojeny s korespondujícími řídicími výstupy u, v třetího řídicího bloku 6, jehož první přímý výstup o je paralelně připojen k řídicímu vstupu ε pátého řídicího, bloku 12 a k řídicímu vstupu ζ šestého řídicího bloku 13. Blokovací vstup « bloku 10 programátoru tloušťky pásu je spojen s pátým přímým vstupem s třetího řídicího bloku 6, jehož čtvrtý přímý výstup r je zapojen na první řídicí vstup ,β a třetí přímý výstup q na druhý řídicí vstup γ bloku 10 programátoru tloušťky pásu. Druhý přímý výstup p třetího řídicího bloku 8 je pak připojen na řídicí vstup fr čtvrtého řídicího bloku 11.The device according to the invention consists of a control block, such as a control panel in a control panel, a microcomputer evaluation block 2, an adaptation block 3 formed, for example, by an integration amplifier and a first control block 4 composed of an operational amplifier, relays and input circuits. Furthermore, the device according to the invention consists of a second control block 5 consisting of an operational and integration amplifier, a third control block 6 consisting of a power amplifier, a relay and a gate, a power supply block 7, in this case a thyristor converter, drive motor 8 and speed sensor 9 such as tachodynamo. An integral part of the device according to the invention is also a strip thickness programmer block 10, such as a microcomputer and fourth, fifth and sixth control blocks 11, 12, 13, implemented by operational amplifiers and gates. The individual blocks 1 to 13 are then connected so that the output of the control block is connected to the control input and the evaluation block 2, whose second analog output c is connected to the second direct input f of the first control block 4 and the first analog output b to the direct input d The direct outputs h, φ, π of the first control block 4 are connected to the respective control inputs, i, j, ω of the second control block 5, to whose direct outputs k 1, the corresponding control inputs m, n of the third control block 6 are connected, whose blocking output t is connected to the feedback input x of the evaluation block 2, whose identification output ζ is connected to the feedback input τ of the control block. The output of the speed sensor 9 is connected in parallel to the feedback input g of the first control block 4 and to the feedback input from the power supply block 7, the output of which is driven by a drive motor 8. The direct inputs of the power supply block 7 are connected 6, whose first direct output o is connected in parallel to the control input ε of the fifth control block 12 and to the control input ζ of the sixth control block 13. The blocking input «of the strip thickness programmer block 10 is connected to the fifth direct input from the third control block 6; the direct output r is connected to the first control input, β, and the third direct output q to the second control input γ of the strip thickness programmer block 10. The second direct output p of the third control block 8 is then connected to the control input fr of the fourth control block 11.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující. V ovládacím bloku se navolí příslušný režim a charakter zadávané veličiny, generované ve vyhodnocovacím bloku 1, který vyhodnotí okamžité hodnoty veličin, například rychlosti, apod., které jsou dále tvarovány v přizpůsobovacím bloku 3 a korigovány a polaritně upraveny v prvním řídicím bloku 4, na jehož zpětnovazební vstup g se přivádí skutečná hodnota otáček poháněcího motoru 8, potřebná pro korekci průtahu. Druhý výstupní signál, což je zrychlení, se z druhého analogového výstupu e vyhodnocovacího bloku 2 pak přivádí na druhý přímý vstup f prvního řídicího bloku 4. Je-li veličina, například rychlost, předvolena na ovládacím bloku a až po předvolení jím zadaná přes vyhodnocovací blok 2 a přizpůsobovací blok 3 na první přímý vstup e prvního řídicího bloku 4 je respektována strmost nárůstu signálu, nastavená v druhém řídicím bloku 5 prostřednictvím signálu, přivedeným na jeho druhý řídicí vstup j.The function of the device according to the invention is as follows. In the control block, the appropriate mode and character of the input variable generated in evaluation block 1 is selected, which evaluates the instantaneous values of quantities such as velocities, etc., which are further shaped in the adjustment block 3 and corrected and polarized in the first control block 4. whose feedback input g is fed to the actual speed of the driving motor 8 required for the correction of the drawoff. The second output signal, the acceleration, is then fed from the second analog output e of the evaluation block 2 to the second direct input f of the first control block 4. If the quantity, for example speed, is preset on the control block and only after the preset 2 and the adaptation block 3 to the first direct input e of the first control block 4 respects the signal increase slope set in the second control block 5 by means of a signal applied to its second control input j.

V tomto režimu není přizpůsobovací blok 3 ve funkci a odezva regulační soustavy je rychlá, sledující funkci druhého řídicího bloků 5. Není-li zadávaná hodnota veličiny, například rychlost předvolena, ale během pracovního režimu volena a sledována ovládacím blokem, je zapojen do funkce přizpůzpůsobovací blok 3 s nastavenou strmostí, která tvoří tzv. obálku stupňovité funkce zadávané rychlosti. Odezva regulační soustavy, tvořené napájecím blokem 7, poháněcím motorem ,8 a čidlem 9 otáček, je pak pomalá. Třetí řídicí blok 6 vyhodnocuje i logický signál, informující vyhodnocovací blok 2 o změnách stavové veličiny rychlosti. Výstupní signál z druhého analogového výstupu c vyhodnocovacího bloku 2, úměrný zrychlení, přivedený na druhý řídicí vstup n třetího řídicího bloku 8 je tímto třetím řídicím blokem 8 korigován a po úpravě je jím řízen blok 10 programátoru tloušťky pásu a čtvrtý, pátý a šestý řídicí blok 11, 12, 13.In this mode, the adaptation block 3 is not in operation and the control system response is fast, following the function of the second control block 5. If the setpoint value, for example the speed, is not preselected but is selected and monitored by the control block during the operation mode, 3 with a set slope, which forms the so-called envelope of the stepped function of the entered speed. The response of the control system, consisting of the supply block 7, the driving motor 8 and the speed sensor 9, is then slow. The third control block 6 also evaluates a logic signal informing the evaluation block 2 about changes in the speed state variable. The output signal from the second analog output c of the evaluation block 2, proportional to the acceleration applied to the second control input n of the third control block 8, is corrected by this third control block 8 and after adjustment it controls the strip thickness programmer block 10 and the fourth, fifth and sixth control blocks. 11, 12, 13.

Claims

SUBJECT

A device for adjusting a digital status variable for controlling an electric drive, comprising a control block, an evaluation block, an adaptation block, a drive motor, a speed sensor, a thickness programmer block and six control blocks, characterized in that the control block output is connected to a control input ( a) an evaluation block (2) whose second analog output (c) is connected to a second direct input (f) of the first control block (4) and a first analog output (b) to a direct input (d) of the adaptation block (3) the output is connected to the first direct input (e) of the first control block (4), whose direct outputs (h, φ, π) are connected to the respective control inputs (i, j, ω) of the second control block (5) on the direct outputs (k, 1) are connected to the corresponding control inputs (m, n) of the third control block (6), whose blocking output (t) is connected to the feedback step (x) of the evaluation block (2), whose identification output (ζ) is coupled to the feedback input (τ) of the control block, the output of the speed sensor (9) being connected in parallel to the feedback input (a) of the first control block (4) and to the feedback input (z) of the power supply block (7), to the output of which the drive motor (8) is connected and whose direct inputs (w, y) are connected to the corresponding control outputs (u, v) of the third control block (6) whose first direct output (oj) is connected in parallel to the control input (ε) of the fifth control block (12) and to the control inputs (£) of the sixth control block (13), the blocking input (a) of the strip thickness programmer (10) being connected to the fifth direct input (s) of the third control block (6), the fourth direct output (r) of which is connected to the first control input (β) and the third direct output (q) to the second control input (χ) of the tlo programmer (10) and second direct output (p) to the control input (i) of the fourth control block (11).