CS240861B1

CS240861B1 - Speed regulator wiring

Info

Publication number: CS240861B1
Application number: CS843216A
Authority: CS
Inventors: Vitezslav Spidlen; Bozetech Sula; Zdenek Cudlin; Lubomir Pipal; Vaclav Janka
Original assignee: Vitezslav Spidlen; Bozetech Sula; Zdenek Cudlin; Lubomir Pipal; Vaclav Janka
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS321684A1

Abstract

Ěešení se týká zapojení regulátoru rychlosti kolejových vozidel. Ha vstupy převáděcího bloku se přivádí signál skutečné rychlosti a požadované rychlosti. V rozdílovém'členu se vytvoří signál odchylky požadovaného a skutečného zrychlení. Signál požadovaného zrychlení se derivuje v derivačnim obvodu. V nelineárním obvodu se vytvoří signál odmocniny odchýlky požadovaného a skutečného zrychlení. Tento signál se v součtovém obvodu sečte se signálem derivace požadovaného zrychlení. Tento výsledný signál po úpravě ovládá řídicí obvody kolejového vozidla. Vynálezu se využije u regulátorů rychlosti kolejových vozidel.The solution concerns the connection of a speed controller for rail vehicles. The actual speed and required speed signals are fed to the inputs of the conversion block. In the differential element, a signal of the deviation of the required and actual acceleration is created. The required acceleration signal is derived in a derivative circuit. In a nonlinear circuit, a signal of the square root of the deviation of the required and actual acceleration is created. This signal is added to the derivative signal of the required acceleration in the summation circuit. This resulting signal, after modification, controls the control circuits of the rail vehicle. The invention is used in speed controllers for rail vehicles.

Description

Vynález se týká zapojení regulátoru rychlosti kolejových vozidel·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention

Jsou známé regulátory rychlosti zejména určené pro kolejová hnací vozidla, u kterých se řídí požadavek na využívání trakčních či brzdaých možností tohoto vozidla na základě odchylky požadovaného a skutečného zrychlení v jízdním směru téhož vozidla. Požadované zrychlení se vytváří jakožto výsledek druhé odmocniny odchylky požadované a skutečné rychlosti. Následkem toho při navádění tohoto vozidla a spolu s ním celého vlaku na žádanou konstantní rychlost se mění zrychlení lineárně v čase, což odpovídá vlastnostem ovládacích obvodů kolejových hnacích vozidel a podmínkám podélné dynamiky vlaku a má v okamžiku navedení tohoto vozidla na žádanou konstantní rychlost klesnout až na nulovou hodnotu. Ovládací obvody vozidla se dále řídí lineárně podle odchylky požadovaného a skutečného zrychlení. Pokud v okamžiku navedení vozidla na konstantní rychlost nebude mít zrychlení nulovou hodnotu neustálí se rychlost vozidla na žádané hodnotě, nýbrž kolem této hodnoty kmitá s amplitudami, frekvencí a útlumem dle příslušných okolností. V praktických podmínkách existuje citelná časová prodleva mezi regulačním zásahem do řídicích obvodů výkonu a brzdění a odezvou ve vývoji skutečného zrychlení, časová prodleva též vzniká mezi hodnotou měnícího· se skutečného zrychlení a jeho elektrickým obrazem vzniklým měřením, který se zpracovává v regulátoru rychlosti jako hlavní zpětnovazební veličina.In particular, speed regulators are known for rail traction vehicles, in which the requirement to use the traction or braking capabilities of this vehicle is governed by the deviation of the desired and actual acceleration in the driving direction of the same vehicle. The required acceleration is generated as a result of the square root of the deviation of the desired and actual velocity. Consequently, when guiding this vehicle and with it the whole train to a desired constant speed, the acceleration varies linearly over time, which corresponds to the characteristics of the rail traction control circuits and the longitudinal dynamics of the train, and should decrease to the desired constant speed. zero value. The vehicle control circuits are further controlled linearly according to the deviation of the desired and actual acceleration. If, at the moment of driving the vehicle to a constant speed, the acceleration is not zero, the vehicle speed will not stabilize at the set point, but will oscillate around this value with amplitudes, frequencies and attenuation as appropriate. In practical conditions, there is a significant time lag between the control intervention in the power and braking control circuits and the response in the development of actual acceleration; quantity.

Proto je možno volit jen omezený stupen úměrnosti mezi rychlostí změny výkonu nebo účinku brzd uvažovanéhoTherefore, only a limited degree of proportionality can be selected between the rate of change in power or the braking effect considered

- 2j240 861 kolejového vozidla a odchylkou požadovaného a skutečného zrychlení. Překročení tohoto stupně úměrnosti vede k nestabilitě regulace výkonu a brzdného účinku v průběhu navádění vozidla na žádanou rychlost. Omezený stupen této úměrnosti vede k tomu, že v okamžiku navedení vozidla na žádanou rychlost není skutečné zrychlení nulové a dochází k uvedené nestabilitě. Omezení těchto nežádoucích jevů u takto konstruovaného regulátoru rychlosti je možné pouze podstatným zpomalením děje navádění na žádanou rychlost, což z hlediska železničního provozu je nepřijatelné a naopak se žádá navádění v čase co nejkratším.- 2j240 861 rolling stock and deviation of the required and actual acceleration. Exceeding this degree of proportionality leads to instability in power control and braking performance during vehicle guidance to the desired speed. The limited degree of this proportionality means that at the moment the vehicle is driven at the desired speed, the actual acceleration is not zero and the instability is present. The reduction of these undesirable effects in the speed controller constructed in this way is possible only by substantially slowing down the guidance process to the desired speed, which is unacceptable from the railway operation point of view and, on the contrary, guidance in the shortest possible time is required.

U regulátorů i’ychlosti kolejových hnacích vozidel, které řídí ovládací obvody těchto, vozidel podle odchylky požadovaného a skutečného zrychlení lineárně vznikají při velkých odchylkách neúměrně vysoké nároky na časové změny průběhu výkonu či brzdného účinku. Jestliže tyto ovládací obvody nejsou schopné tyto časové změny průběhu výkonu či brzdného účinku realizovat, dochází k překmitům a následné nestabilitě zejména v té fázi vyrovnávání odchylky, když je potřeba vzrůst výkonu či brzdného účinku zastavit a nahradit jej postupným klesáním. Schopnost realizovat tyto změny je dána např. dynamickými vlastnostmi servomotoru ovládače výkonu nebo elektropneumatických a pneumatických obvodů tlekovzdušné brzdy. Malé odchylky naopak takový regulátor rychlosti vyrovnává zbytečně pomalu.In the case of speed controllers of rail traction vehicles, which control the control circuits of these vehicles, according to the deviation of the required and actual acceleration linearly, in the case of large deviations, disproportionately high demands are made on the temporal variation of the performance or braking effect. If these control circuits are not able to realize these temporal variations in the power or braking performance, overshoots and subsequent instability occur, especially at the phase of offsetting, when the power or braking effect needs to be stopped and replaced by a gradual descent. The ability to realize these changes is due, for example, to the dynamic properties of the power controller servomotor or to the electro-pneumatic and pneumatic air brake circuits. Small deviations, on the other hand, compensate such a speed controller unnecessarily slowly.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení regulátoru rychlosti kolejových vozidel, u kterého je skutečný vstup převáděcího bloku spojen se skutečným vstupem zapojení. Požadovaný vstup zapojení je spojen s požadovaným vstupem převáděcího, bloku. Skutečný výstup převáděcího bloku je spojen se skutečným vstupem porovnávacího obvodu. Požadovaný vstup porovnávacího obvodu je spojen s požadovaným výstupem převáděcího bloku.These drawbacks are overcome by the wiring of the speed controller of the rolling stock, in which the actual input of the transfer block is connected to the actual input of the wiring. The required wiring input is connected to the desired input of the transfer block. The actual output of the conversion block is connected to the actual input of the comparison circuit. The required input of the comparator circuit is coupled to the desired output of the conversion block.

- 3 240 861- 3 240 861

Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup porovnávacího obvodu je spojen se vstupem nelineárního obvodu. Výstup nelineárního obvodu je spojen s odchylkovým vstupem součtového obvodu. Derivovaný vstup součtového obvodu je spojen s výstupem derivačního obvodu. Vstup derivačního obvodu je spojen s požadovaným výstupem převáděcího bloku. Vystup součtového obvodu je spojen s výstupem zapojení.The essence of the invention is that the output of the comparison circuit is connected to the input of a non-linear circuit. The output of the non-linear circuit is connected to the offset input of the summation circuit. The differentiated summation circuit input is coupled to the derivative circuit output. The derivative circuit input is connected to the required output of the conversion block. The output of the summation circuit is connected to the wiring output.

Výhodou tohoto zapojení je, že lze docílit souhlas mezi požadovaným a skutečným zrychlením i při omezeném stupni úměrnosti mezi odchylkou požadovaného a skutečného zrychlení a rychlosti časové změny výkonu či brzdného účinku vozidla. Zapojení vyrovnává odchylku bez překmitů zrychlení a bez případné nestability a současně s rychlým vyrovnáváním malých odchylek.The advantage of this engagement is that it is possible to obtain agreement between the desired and actual acceleration even at a limited degree of proportionality between the deviation of the desired and actual acceleration and the rate of time change in vehicle power or braking effect. The wiring compensates for deviation without overshoots and unstable instability, while quickly compensating for small deviations.

Příklad zapojení regulátoru rychlosti kolejových vozidel podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese.An example of wiring of the speed controller of the rolling stock according to the invention is shown in the attached drawing.

Skutečný vstup 11 převáděcího bloku 1 je spojen se skutečným vstupem 01 zapojení. Požadovaný vstup 02 zapojení je spojen s požadovaným vstupem 12 převáděcího blokuThe actual input 11 of the conversion block 1 is connected to the actual input 01 of the wiring. The desired wiring input 02 is coupled to the desired input 12 of the conversion block

1. Převáděcí blok 1 je vytvořen ze tří operačních zesilovačů, zapojených jako rozdílový, nelineární a derivační člen. Skutečný výstup 13 převáděcího bloku 1 je spojen se skutečným vstupem 21 porovnávacího obvodu 2. Porovnávací obvod 2 je vytvořen z operačního zesilovače, zapojeného jako rozdílový člen. Požadovaný vstup 22 porovnávacího obvodu 2 je spojen s požadovaným výstupem 14 převáděcího bloku 1 a se vstupem 31 derivačního obvodu Derivační obvod 2 je vytvořen z operačního zesilovače v derivačním zapojení. Výstup 23 porovnávacího obvodu^, je spojen se vstupem 41 nelineárního obvodu 4. Nelineární obvod Á je operační zesilovač s nelineární zpětnou vazbou vytvořenou z odporů a diod. Výstup 42 nelineárního obvodu £ je spojen s odchylkovým vstupem 52 součtového obvodu £· SoučtovýConversion block 1 is made up of three operational amplifiers connected as differential, nonlinear and derivative. The actual output 13 of the conversion block 1 is connected to the actual input 21 of the comparator circuit 2. The comparator circuit 2 is formed from an operational amplifier connected as a differential member. The desired input 22 of the comparator circuit 2 is coupled to the desired output 14 of the transfer block 1 and to the derivative circuit input 31 The derivative circuit 2 is formed from an operational amplifier in a derivative circuit. The output 23 of the comparator circuit is connected to the input 41 of the non-linear circuit 4. The non-linear circuit A is an operational amplifier with a non-linear feedback formed of resistors and diodes. The output 42 of the non-linear circuit 8 is coupled to the offset input 52 of the summation circuit 66

240 861 obvod 5, je vytvořen z operačního zesilovače, zapojeného jako sumátor. Derivovaný vstup 51 součtového obvodu % je spojen s výstupem 32 derivačního obvodu 2· Výstup 53 součtnvého obvodu je spojen s výstupem 03 zapojení. Zapojení pracuje takto· Ze skutečného vstupu 01 zapojení se převádí na skutečný vstup 11 převáděcího bloku 1 signál odpovídající skutečné rychlosti. Z požadovaného vstupu 02 zapojení se převádí na požadovaný vstup 12 převáděcího bloku i signál odpovídající požadované rychlosti. Signál požadovaného zrychlení se přivádí z požadovaného výstupu 14 převáděcího bloku 1 na požadovaný vstup 22 porovnávacího obvodu 2 kde se porovnává se signálem skutečného zrychlení, který se přivádí ze skutečného výstupu 13 převáděcího bloku 1 na skutečný vstup 21 porovnávacího obvodu 2. Na výstupu 23 porovnávacího obvodu 2 je signál rozdílu požadovaného a skutečného zrychlení· Signál požadovaného zrychlení se současně přivádí na vstup 31 derivačního obvodu 2· V derivačním obvodu 2 ^se vytvoří signál derivace požadovaného zrychlení, který se převádí na výstup 32 derivačního obvodu 2·240 861 circuit 5 is formed of an operational amplifier connected as a summer. The differentiated summing circuit input 51 is coupled to the output 32 of the differentiating circuit 2. The summing circuit output 53 is coupled to the wiring output 03. The wiring works as follows: From the actual wiring input 01, the signal corresponding to the actual speed is converted to the actual input 11 of the transfer block 1. From the desired wiring input 02, a signal corresponding to the desired speed is converted to the desired input 12 of the conversion block. The desired acceleration signal is applied from the desired output 14 of the converter block 1 to the desired input 22 of the comparator 2 where it is compared with the actual acceleration signal that is supplied from the actual output 13 of the converter block 1 to the actual input 21 of the comparator 2. 2 is the desired and actual acceleration difference signal · The required acceleration signal is simultaneously applied to input 31 of the derivative circuit 2 · In the derivative circuit 2 a derivative of the required acceleration signal ^is generated, which is converted to output 32 of the derivative circuit 2 ·

Signál odchylky požadovaného a skutečného zrychlení se z výstupu 23 porovnávacího obvodu 2 přivádí na vstup & nelineárního obvodu £» V nelineárním obvodu se vytváří signál odmocniny odchylky požadovaného a skutečného zrychlení· Tento signál se vede na výstup 42 nelineárního obvodu £ a odtud na odchylkový vstup 52 součtového obvodu 2· Na derivovaný vstup 51 součtového obvodu 2 ^s® přivádí signál derivace požadovaného zrychlení z výstupu 32 derivačního obvodu 2* Součet signálu odmocniny odchylky zrychlení a signálu derivace požadovaného zrychlení se vede na výstup 53 součtového obvodu 2 ^a odtud na výstup 03 zapojení. Výsledný signál se upraví v integračním obvodu» který není na výkrese znázorněn a řídí se jím ovládaoí obvody vozidla.The desired and actual acceleration deviation signal from the output 23 of the comparator circuit 2 is applied to the input ' of the nonlinear circuit 4. The square root of the desired and actual acceleration deviation signal is generated. adder circuit 2 · the derived input 51 of adder circuit ² ® brings signal derivation required acceleration from the output 32 of the differentiator 2 * sum signal root deviations acceleration and signal derivation required acceleration is applied to the output 53 of adder circuit 2 ^and then output 03 connection. The resulting signal is adjusted in an integration circuit »not shown in the drawing and controlled by the vehicle control circuits.

Vynálezu se využije u regulátorů rychlosti kolejových vozidel*The invention is applicable to speed controllers of rail vehicles *

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

240 861

Wiring of the speed controller of rail vehicles where the actual input of the converter block is connected to the actual input of the wiring whose desired input is connected to the desired input of the converter block, the actual output of which is connected to the actual input of the comparator circuit _f characterized in that the outlet (23) of the comparator circuit (2) is connected to the input (41) of a nonlinear circuit (4), the outlet (42) is connected with odchylkovým input (52) of adder circuit (5), the derived input (51) is connected to an output (32) of a derivative circuit (3), whose input (31) is connected to a desired input (22) of the comparator circuit (2) and a desired output (14) of the transfer block (1) and output (53) ) of the summation circuit (5) is connected to the output (03) of the wiring®