SU1138787A1 - Самонастраивающа с система управлени - Google Patents

Abstract

1 . САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержаща  последовательно соединенные первый сумматор, первый регул тор, усилитель мощности , электродвигатель с установленными на нем датчиком тока,.датчиком скорости, датчиком ЭДС и датчиком тока возбуждени , упругую механическую передачу, соединенную с технологическим механизмом, выходом подключенным к датчику скорости механизма, блок возбуждени , датчик упругого момента, соединенный с упругой механической передачей, задатчик, три интегратора, второй, третий,, четвертый и п тый сумматоры, выход датчика тока возбуждени  соединен с первым входом блока возбуждени , выход которого соединен с входом обмотки возбуждени  электродвигател , выход датчика скорости которого соединен с первыми входами первого,.второго и третьего сумматоров , выход первого интегратора соединен с вторым входом второго сумматора, отлича.юща с  тем, что, с целью повышени  качест-. ва и точности регулировани , в нее введены три корректирующих усилител , коммутатор и второй регул тор , первый вход которого соединен с вторым входом блока возбуждени  и первым выходом задатчика, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго регул тора, четвертый вход которого соединен с первым входом второго интегратора, выходом датчика упругого момента, первым входом четвертого сумматора и перi вым выходом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом третье (Л го интегратора, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора и п тым входом второго регул тора , шестой вход которого соединен с вторым входом первого рег-ул тора, первым входом первого интегратора и выходов датчика тока электродвигаCAD тел , датчик скорости которого соесх динен с седьмым входом второго регул тора , восьмой вход которого сое сх динен с вторым входом третьего интегратора и вторым выходом коммута тора, второй вход которого соединен с четвертым выходом задатчика, выход первого корректирующего усилител  соединен с вторым входом второго интегратора и дев тым входом второго регул тора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами первого сумматора, выход датчика ЭДе соединен с третьим входом первого регул тора, четвёртый вход которого соединен с вторым входом перво

Description

го интегратора и выходом второго корректирующего усилител , вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход датчика скорости соединен с вторым входом третьего сумматора и первым входом п того сумматора, второй вход которого .соединен с выходом второго интегратора выход п того сумматора соединен с входом первого корректирующего усилител , третий выход коммутатора соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен, с входом третьего корректирующего усилител , выход которого соединен с третьим входом коммутатора.

2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что второй.регул тор содержит интегратор, блок дифференцировани , два сумматора, усилитель, четыре блока модул , три функциональных преобразовател , два корректирующих усилител , п ть компараторов и три управл емых ключа , при этом первьй вход второго регул тора соединен с первым входом первого сумматора, последовательно с которым соединены усилитель, второй сумматор и блок дифференцировани , выход которого соединен с первым выходом второго регул тора, второй выход которого соединен с первым входом первого компаратора, вторым входом первого сумматора и выходом интегратора, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго корректирующих усилителей , второй и третий входы второго регул тора соединены соответственно с первым и вторым входами первого ключа, управл ющий вход которого соединен с выходом первого компаратора , второй вход которого соединен с выходом усилител , второй вход которого соединен с выходом

8787

первого функционального преобразовател , первый вход которого соединен с выходом первого ключа, четвертьй вход второго регул тора соединен с первым входом второго компаратора И входом первого блока модул , выход которого соединен с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразовател , первый вход которого соединен с входом третьего функционального преобразовател , выходом второго блока модул  и вторым входом первого функционального преобразовател , п тый вход второго регул тора соединен с входом третьего блока модул , выход которого соединен с, вторым входом второго функционального преобразовател , шестой вход второго регул тора соединен с первым входом четвертого компаратора и входом четвертого блока модул , выход которого соединен с первым входом п того компаратора, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобраз .овател , седьмой вход второго регул тора соединен с входом второго блока модул  и вторыми входами второго и четвертого компараторов, выходы которых соединены ;С управл ющими входами соответственно второго и третьего ключей, восьмой и дев тый входы второго регул тора соединены с вторыми входами соответственно блока дифференцировани  и интегратора , первый и второй выходы третьего компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго ключа, выход которого соединен с входом второго корректирующего усилител , первьш и второй выходы п того компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами третьего ключа, выход которого соединен с входом первого корректирующего усилител .

1

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано дл  управлени  промьшшенными электроприводами , в которых св зь с объектом

осуществл етс  с помощью упругой механической передачи и имеют место изменени  момента инерции на валу двигател , жесткой упругой механи 31 ческой передачи, моментов нагрузки и инерции объекта в роботостроении (в системах управлени  приводами рабочих органов манипуд ционных Ро ботов), в системах управлени  приво дами главного движени  металлорежущих станков, в металлургии (в системах управлени  приводами моталок и прокатных валков непрерывных прокатных станков, главными приводами обжимных и толстолистовых станов и т.д.) . Известна самонастраивающа с  система управлени , содержаща  посл довательно соединенные задатчик, первый сумматор, регул тор, усилитель мощности и электродвигатель с установленными на нем датчиком регу лируемой координаты и датчиком тока выход которого через последовательно соединенные второй сумматор, пер вый блок умножени , третий сумматор первый интегратор,четвертый сумматор , второй блок з ножени  и второй интегратор подключен к управл ющему входу регул тора и второму входу первого блока умножени , первьй вход которого подключен к второму входу второго блока умножени , выхо датчика регулируемой координаты соединен с вторым входом первого сумматора и вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора , последовательно соединенные третий интегратор, п тый сумматор и блок делени , второй вход которог соединен с выходом второго интегратора , а выход - с вторым входом вто рого сумматора, выход первого блока умножени  подключен к входу третьег интегратора, выход датчика регулируемой координаты подключен к второму входу п того сумматора l . Недостатком такой системы  вл етс  отсутствие самонастройки от вариаций момента нагрузки. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  систе ма управлени  объектом-с упругими св з ми, содержаща  последовательно соединенные задатчик, регул тор, ис полнительный механизм, подключенный к объекту, выход которого через последовательно соединенные датчик, идентификатор состо ни  объекта, первый измеритель ошибки и формирователь сигнала управлени , выход которого подключен к второму входу 7 4 регул тора , выход которого подключен к второму входу идентификатора состо ни  объекта, второй выход которого через сумматор соединен с третьим входом регул тора, первый вход которого соединен с вторым входом первого измерител  ошибки, последовательно соединенные второй измеритель ошибки, формирователь сигнала коррекции и блок масштабных коэффициентов, выход которого подключен к третьему входу идентификатора состо ни  объекта , третий выход которого соединен с первым входом второго измерител  ошибки, второй вход которого соединен с выходом датчика, а второй вход формировател  сигнала коррекции с выходом первого измерител  ошибки 2. В известной системе требуема  динамика обеспечиваетс  за счет корректирующего сигнала, формируемого сумматором и поступающего на вход регул тора основного контура, т.е. без перестройки регул тора основного контура. Поэтому известна  система обладает ограниченными возможност ми дл  объектов с измен ющимис  параметрами, а следовательно невысокими качествам и точностью регулировани . Цель изобретени  - повышение качества и точности регулировани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в самонастраивающуюс  систему управлени , содержащую последовательно соединенные первый сумматор , первый регул тор, усилитель мощности, электродвигатель с установленными на нем датчиком тока, датчиком скорости, датчиком ЭДС и датчиком тока возбуждени , и упругую механическую передачу, сое ненную с технологическим механизмом, выходом подключенным к датчику скорости механизма, блок возбуждени , датчик упругого момента, соединенный с упругой механической передачей , задатчик, три интегратора, второй, третий, четвертый и п тый сумматоры, выход датчика тока возбуждени  соединен с первым входом блока возбуждени , выход которого соединён с входом обмотки возбуждени  электродвигател , выход датчика скорости которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров , выход первого интегратора соединен с вторым входом второго СУМ-. матора, введены три корректирующих усилител , коммутатор и второй регул тор, первый вход которого соединен с вторым входом блока возбуждени  и первым выходом задатчика, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго регул тора, четвертый вход которого соединен с первым входом второго интегратора, вькодом датчика упругого момента, первым вхо дом четвертого сумматора и первым выходом коммутатора, .первый вход которого соединен с выходом третьего интегратора, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматор и п тым входом второго регул тора, шестой вход которого соединен с вторым входом первого регул тора, первь входом первого интегратора и выходом датчика тока электродвигател , датчи скорости которого соединен с седьмым входом второго регул тора, восьмой вход которого соединен с вторым вхо дом третьего интегратора и вторым выходом коммутатора, второй вход которого соединен с четвертым выходом задатчика, выход первого корректирующего усилител  соединен с вторым входом второго интегратора и дев тым входом второго регул тора первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами первого сумматора, выход датчика ЭДС соединен с третьим входом первого регул тора, четвертый вход которого соединен с вторым входом первого интегратора и выходом второго корректирующего усилител , вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход датчика скорости технологического агрегата соединен с вторым входом третьего сумматора и первым входом п того . сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора выход п того сумматора соединен с входом .первого корректирующего усилител  , третий выход коммутатора соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с входом третьего корректирующего усилител , выход которого соединен с третьим входом коммутатора. Кроме того, второй регул тор содержит интегратор, блок дифференциро вани , два сумматора, усилитель, четыре блока модул , три функциональ ных преобразовател , два корректирующих- усилител , п ть компараторов и три управл емых ключа, при этом первый вход второго регул тора соединен с первым входом первого сумматора , последовательно с которым соединены усилитель, второй сумматор и блок дифференцировани , выход которого соединен с первым выходом второго регул тора, второй выход которого соединен с первым входом первого компаратора, вторым входом первого сумматора и выходом интегратора, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго корректирующих усилителей, второй и третий входы второго регул тора соединены соответственно с первым и вторым входами первого ключа , управл ющий вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом усилител , второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразовател , первый вход которого соединен с вьпсодом первого ключа, четвертый вход второго регул тора соединен с первым входом второго компаратора и входом первого блока модул , выход которого соединен с первым входом третьего компаратора , второй вход которого соединен с вьЕходом второго функционального преобразовател , первьш вход которого соединен с входом третьего функционального преобразовател , выходом второго блока модул  и вторым входом первого функционального преобразовател , п тый вход второго регул тора соединен с входом -третьего блока модул , выход которого соединен с вторым входом второго функционального преобразовател , шестой вход второго регул тора соединен с первым входом четвертого компаратора и входом четвертого блока модул ,, выход которого соединен с первым входом п того компаратора, второй вход которого соединен с выхо-. дом третьего функционального преобразовател , .седьмой вход второго регул тора соединен с входом второго блока модул  и вторыми входами второго и четвертого компараторов, выходы которых соединены с управл ющими входами соответственно второго и третьего ключей, восьмой н дев тый входы второго регул тора соединены с вторыми входами соответственно блока дифференцировани  и интеграто ра, первый и второй выходы третьего компаратора соединены соответственн с первым и вторым входами второго ключа, выход которого соединен с вы ходом второго корректирующего усилител , первый и второй выходы п то го компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами третьего ключа, выход которого соединен с входом первого корректирующего усилител . Св зь между скоростью , , моментом током i ) электродвигател , упругим моментом My механической передачи, скоростью UJд механизма (технологического агрегата) и статическим моме-нтом MQ на валу механизма описываетс , уравнени ми )-M(i| K(t|i(t)-/W (t| M,,(i)) U3(tl Л )(il где 3.,(t) - момент инерции электродвигател - , Ф(1) - поток возбуждени  электр двигател ; К - коэффициент пропорциональности между током и потоком возбуждени  электродвигател i момент инерции механизма (i) Д. - величина, обратно пропор циональна  жесткости c(.t упругой механической пер дачи. Введем переменные Р и Е , оп Л 2, редел емые соответственно уравнени ми г (t)-M (1 г .,,. ,,(t) UiLc.-,(4 J 1 vt I Величина ) определ ема  ура нениам (4), учитывает вли ние на скорость электродвигател  величин Э (t , Ф() , M(t) , а величина 1 78 f(t) , определ ема  уравнением (5), учитывает вли ние на скорость механизма величин 0 i.i и W(-t) , Поэтому описани  объекта уравнени  с помощью уравнений (t) - (3) и урав,нений .. UM... л , С8)  вл ютс  адекватными. В дальнейшем будем использовать .уравнени  (6) (8). Переход  к изображени м Лапласа уравнений (6.) - (8) дл  конкретных значений Р , f и Р|, и преобразовыва  их, получим 1 VP) г, 6,7 Уравнени  (9) - (11) определ ют св зь (передаточные функции) между координатами {р) , u)j{p), (р) и u)(p) системы дл  нулевых начальных условий. На фиг. 1 приведена схема самонастраивающейс  системы управлени -, на фиг. 2 - схема второго регул тора . Система содержит первый сумматор 1, первьгй регул тор 2, усилитель 3 мощности, электродвигатель А с установленными на нем датчиком 5 тока, датчиком 6 скорости, д тчиком 7 ЭДС и датчиком 8 тока возбуждени , упругую механическую передачу 9, технологический механизм 10, датчик 11 скорости механизма, блок 12 возбуждени , датчик 13 упругого момента, задатчик 14, первый интегратор 15, второй интегратор 16, третий интегратор 17, второй сумматор 18, третий сумматор 19, четвертый сумматор 20, п тьй сумматор 21, обмотку 22 возбуждени , первый 23, второй 24 и третий 25 корректирующие усилители, коммутатор 26 и второй регул тор 27. . Первый регул тор 2 содержит пропорциональное звено 28, блок 29 умножени , шестой сумматор 30, пропорционально-интегральное звено 31 и седьмой сумматор 32. Второй регул тор 27 содержит интегратор 33, блок 34 дифференцировани , восьмой 35 и дев тый 36 суммато ры, усилитель 37, первый 38, второй 39, третий 40 и четвертый 41 бл ки модул , первьм 42, второй 43 и третий 44 функциональные преобразователи , четвертый 45 и п тьш 46 корректирующие усилители, первьй 47, второй 48, третий 49, четвертьй 50 и п тый 51 компараторы и первый 52, второй 53, третий 54 управл емы ключи. В качестве технологического механизма 10 могут использоватьс , например, рабочие валки прокатной клети. При этом роль упругой механи ческой передачи 9 играет шпиндель, соедин ющий вал электродвигател  4 с прокатньми валками. В качестве датчиков 6 и 11 скорости могут использоватьс , например , тахогенераторы или импульсные датчики угла поворота. На выходе датчика 11 скорости наблюдаетс  сигнал (. где u, - скорость меха низма (прокатного -валка) , а с коэффициент передачи датчика 11 ско рости. На вьгходе датчика 6 скорости наблюдаетс  сигнал ( э скорость вала электродвигател , а Кс - коэффициент передачи датчик 6 скорости. Датчик 13 упругого момента може быть выполнен, например, на тензометрических элементах. На выходе датчика 13 наблюдаетс  сигнал М,К где М,..- упругий момент, а К коэффициент передачи датчика 13. Электродвигатель 4 представл ет собой двигатель посто нного тока н завийимого возбуждени . Датчик 5 тока электродвигател  4 обеспечивает на своем выходе сиг нал iK , где i- ток электродви 1с - коэффициент переда гател , а датчика 5. Датчик 7 ЭДС (электродвижущей с лы) электродвигател  4 формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный ЭДС по сигналам датчика 6 скорости и датчика 8 тока возбужде ни . При этом коэффициент передачи датчика 7 выбираетс  из услови  1 авенства (1) произведени  коэффииента усилени  усилител  3 мощости и коэффициента передачи датика 7 ЭДС. Датчик 8 тока возбуждени  обесечивает на своем выходе сигнал, ропорциональный току возбуждени  лектродвигател  4. Усилитель 3 мощности обеспечиват усиление выходного канала в сответствии с передаточной функцией W ,(p)--J , (12) - коэффициент передачи и посто нна  времени усилител  3 мощности. Если передаточную функцию пропорционально-интегрального звена 31 прин ть w,(p) -T: т к. к где Р„ и Т, активное сопротивление и посто нна  времени  корной цепи электродвигател  4; коэффициенты, то передаточна  функци  W(pl контура регулировани  тока  кор  примет вид 1у(р) . .rv.; 1 Блок 29 умножени  обеспечивает умножение выходного сигнала пропорционального звена 28 на величину К(КрЗ,поступающую на его второй вход с четвертого входа регул тора 2. При зтом, если коэффициент передачи пропорционального звена 28 прин ть , 4l5l ТО передаточна  функци  WC(P) контура регулировани  скорости электродвигател  4 примет вид WJP1 3 т-З 3 «2 Р Р ..01 Подставл   в .полином знаменател  передаточной функции (16) новую переменную SrcXjTp , получим нормированное значение характеристического полинома передаточной функции (16) «25 + 1 . (

Выражение (17) показывает, что требуема  динамика контура регулировани  скорости Ыэ , задаетс  с помощью соответствующего выбора коэффициентов л к ц и подставки их в передаточные функции (13) и (15).

Сумматор 1 обеспечивает суммирование сигнала поступающего на его первый (инверсньш) вход, с сигналами задани , поступающими на второй и третий входы сумматора При этом передаточна  функци  по скорости Шз относительно второго (или третьего) входа сумматора 1 имеет вид (16).

Интеграторы 15-17 имеют регулируемые посто нные интегрировани  и обеспечивают интегрирование величин , поступающих соответственно на их первые входы. При этом величины их посто нных интегрировани  определ ютс  соответстпенно сигналами , поступающими на их вторые входы.

Корректирующие усилители 23-25 обеспечивают преобразование и усиление сигналов, поступающих соответственно на их входы. Закон преобразовани  зависит от требований к точности вьиислени  параметров Е ,

йр и L. В р де случаев достаточно пропорционального закона преобразовани . Дл  высоких требований к точности вычислений закон преоб-разовани  корректирующих усилителей должен включать в себ  интегралную составл ющую.

Задатчик 14 обеспечивает на свои выходах 1-4 соответственно сигналы

U K,uJ, . , Uj ,,

i I r 3 требуемое значение скорости вала электродвигател  4 (механизма 10), Мр и Л требуемые значени  упругого момента соответственно при разгоне и торможеник механизма.

Регул тор 27 обеспечивает управление упругим моментом f при разгоне и торможении механизма 10 в соответствии с динамическими характеристиками контура регулировани  скорости .электродвигател  4, определенными .передаточной функцией (16) и осуществл ет функции контрол  и ограричени  тока л Электродвигател  4 и момента упругог

MVJ в случае превышени  последними допустимых уровней.

В статическом режиме (отсутствуют режимы разгона или торможени  механизма и величины i и /W,. не превосход т допустимых уровней) на первом выходе регул тора 27 наблюдаетс  нулевой сигнал, а на втором - повтор етс  сигнал и., , поступающий на его первый вход.

Динамический режим разгона механизма наблюдаетс , когда сигнал U., превьшгает по модулю сигнал на втором выходе регул тора 27..В этом режиме. на первом выходе регул тора 27 обеспечиваетс  сигнал (Jc (р) с (Р

КС%(Р

а на втором-и, (р)

СледоваhP

Щ,(9)

а  функци  п,

режима разгона меi KC

KO

(.&

г «гР периоды времени. когда разность

МрК,

,, где циент усилени  усилител  37,. даточна  функци  регул тора t

мает вид

02 Р

w;,(pi-

рк

p-f.

2 J

Динамический режим торможени  механизма наблюдаетс , когда сигнал

и меньше по модулю сигнала (J/ . В этом режиме на первом выходе регу л тора 27 обеспечиваетс  сигнал

Uj( р1 , рК. М(р), а на втором -U (р). Следовательно,

Ej Р

передаточна  функци  регул тора 27 будет описыватьс  вьфажением (17), в-котором вместо сигнала U2(p) нужно использовать сигнал U-{p).. В периоды времени, когда разность I и. |- ( U(, I - т передаточна  функци  регул тора 27 принимает вид (18).

Поскольку р) выбираетс  величиной весьма большой, .то составл юща  переходного процесса, обусловленна  корнем, быстро затухает и может 13 не рассматриватьс  в переходном процессе. В результате получим w;,(p) ,pW3i(p) Вид функции, реализуемой функци нальным преобразователен 42, oiipeдел етс  характеристиками электродвигател  k- и технологического про цесса, обуславливаемого самонастра вающейс  системой управлени . В большинстве случаев указанна  фу ци  имеет отрицательную производную . Функциональный преобразователь 43обеспечивает на своем выходе ве личину, измен ющуюс  в функции сиг нала, поступающего на его второй вход, при этом масштаб функции (вы ходной величины функционального преобразовател  43) определ етс  сигналом, поступающим на первый вход функционального преобразовател  43. Функци , реализуема  функ циональным преобразователем 43, уменьшаетс  с увеличением аргумент Характер уменьшени  зависит от дин мических характеристик объекта и системы управлени . Б первом прибл жении функци  может быть реализована , как линейно уменьшающа с  с ростом аргумента. Функциональный преобразователь 44реализует зависимость (tuj) котора  приводитс  в клиентском фо мул ре дл  электродвигател  4. Величина характеризует максималь но допустимый ток электродвигател  А . Корректирующие усилители 45 и 4 обеспечивают усилени  и преобразовани  . сигналов , поступающих соотве ственно, на их входы. Законы преобразовани  входных сигналов усилителей 45 и 46 завис т от требований к точности ограничени  величин i и М, . В большинстве случаев достаточно пропорциональных законо преобразовани  входных сигналов, более высокие требовани  к точност ограничени  величин i и Mvj на заданном уровне можно обеспечить, ввод  операции дифференцировани  в законы преобразовани  входных сигналов усилителей 45 и 46. В слу чае пропорциональных законов преобразовани  функции корректирующих усилителей 45 и 46 могут выполн ть соответственно компараторы 51 и 49. При этом схема регул тора 714 ;27 может быть упрощена за счет исключени  из нее корректирующих усилителей 45 и 46. . Рассмотрим работу системы в динамическом режиме на примере разгона механизма 10 (электродвигател  4) до новой установившейс  скорости . Режим разгона в системе начинаетс  с момента увеличени  по модулю (например, скачком) сигнала U на первом входе задатчика 14, При . этом на втором выходе задатчика 14 наблюдаетс  сигнал U2 - /Wp , содержащий информацию о требуемом значении Мр момента упругого y в процессе разгона. Передаточна  функци  (p) дл  момента упругого по второму (или третьему) входу регул тора 27 определитс  выражением М(р)к Му(р) ()«з.(р)(рП ) где W.,(p) , WC(P) и 3, (pi- передаточные функции, определ емые уравнени ми (10), (16) и (17). Уравнение /19) показывает, что в процессе разгона механизма 10 поведение ЛЛ( будет определ тьс  динамическими характеристиками передаточной функции WC(P) иб зависит от вариаций параметров , С и f , так как в системе управлени  непрерывно осуществл етс  определение фактических значений параметров 2 , и , и обеспечиваетс  соответствующа  перестройка параметров регул торов 2 и 27 практически синхронно с вариаци ми параметров . , Это обеспечивает благодар  тому, что врем  определени  значений 6, Чс во много раз меньше времени переходного процесса системы, определ емого передаточной функцией .. По мере разгона механизма 10 с заданным значением момента упругого сигнала U. на втором вькоде регул тора 27 возрастает, .приближа сь к значению сигнала U В момент времени, когда- |U |-|Uj|r-EL ., передаточна  функци  W,(p) принимает вид „{p)---pW ip), ) и система в момент наступлени  равенства U U/. возвращаетс  в статическое состо ни соответствующее новому, установившемус  значению скорости цс Работа системы управлени  в режиме тормол;е и  механизма 10 подоб работе, дл  режима разгона. Рассмотрим динамический режим ра боты системы, обусловленный возмущающими воздействи ми, например, изменением момента нагрузки на вал механизма 10. Изменение момента , нагрузки на валу-механизма 10 прив дит к изменению Ыд ,. и соответствующими.изменени ми пар метров Е, и 2 Изменение параметра К приводит к перестройке регул тора 2, вызыва  изменени  то ка i , стабилизирующие скорость и, в конечном итоге, скорост м/ механизма. При этом регул тор 27 непрерывно следит за текущим значением М , Если изменени  момента нагрузки на-валу механизма нос т плавный характер, то, как правило, стабилизирующий эффект, обусловленный перестройкой регул тора 2,  вл етс  достаточным дл  стабилизации скорости lu . Быстрыеи значительные по амплитуд изменени  момента нагрузки на валу механизма вызывают выход Mv за допустимые (контролируемые регул тором 27) значени . В данном случа в работу вступает регул тор 27, ко торый, корректиру  свои.выходные сигналы, измен ет скорость так, чтобы противодействовать рост М. модул  /v , резко уменьша  колебательность ЛЛу при. переходе к новому установившемус  значению. Х рактер перехода Мч, к новому уста новившемус  значению зависит от полосы пропускани  (частоты среза) передаточной функции (р) Если полоса пропускани  перекрывает значение д - - , то характер переН ) . ходного процесса Д, будет определ тьс  динамическими характеристиками передаточной функции )(/р(р) Поэтому при конструировании систем необходимо добиватьс  наименьшего значени  параметра Т передаточно функции (P) конструктивные параметры механизма 10, определ ющие значени  Ij к с должны выбиратьс  (проектироватьс ) так, чтобы значение частоты , , пере к{)ывалось полосой проГ1ускани  передаточной функции WclplРассмотрен динамический режим работы, обусловленньш изменением момента нагрузки на валу механизма. Пор док работы системы остаетс  анал.огичным и дл  других возмущаюuijtx воздействий (3 , J с и ф и т.д.), так как изменени  последних распознаютс  системой через соответствующие изменени  обобщенных параметров i 2 с и Мч,, Регул тор 27 непрерывно контролирует модуль тока i электродвигател  4. Если модуль тока j по каким-либо причинам, как правило аварийным , начнет превосходить допустимые значени , то регул тор 27, корректиру  свои выходные сигналы, противодействует выходу тока i за допустимь е пределы. Если причина , вызывающа  увеличени  модул  тока i , самоустран етс , то регул тор 27 автоматически возвращает систему в исходное состо ние на заданный уровень скорости. Рассмотрим работу регул тора 27 . Регул тор может работать в четырех динамических режимах: разгона, торможени , ограничени  момента упругого MVJ и ограничени  тока ( двигател . Динамический режим разгона наступает , когда сигнал U., , поступаюШJ й на первый вход регул тора 27, превзойдет по модулю сигнал U(, , присутствующий на его втором выходе . Допустим, что в исходном состо нии (статическом) на первом входе и втором выходе присутствовали положительные сигналы и и .В момент увеличени  сигнала (J-, (например , скачком) на выходе сумматора 35 и усилител  37 по вл ютс  положительные сигналы. На выходе компаратора 47 обеспечиваетс  сигнал логической 1 и подключаетс  первый вход ключа 52 к его выходу. Сигнал U2 с второго входа регул тора 27 через функциональный преобразователь 42 поступает на второй вход усилител  37, определ   уровень ограничени  выходного сигнала усилител  37. Выходной сигнал усилител  37, проход  сумматор 36, дифференцируетс  блоком 34, интегрируетс  интегратором 33 и поступает соответственно на первьй и второй выходы регул тора 27. На выходе интегратора 33 наблюдаетс  линейно растущий сигнал, пока усилитель 37 находитс  S состо нии насыщени . Сигнал на выходе сумматора 35 линей но уменьшаетс , приближа сь к нулю В момент дс(2;тижени  выходным сигналом сумматора 35 з нач е ни   i Ф А ; усилитель 37 выходит из насыщени  и происходит согласование сигналов и и Uf, . В момент равенства i Ь регул тор 27 возвращаетс  в статическое состо ние. Динамический режим торможени  в регул торе 27 наступает в момент нарушени  равенства 11 U путем уменьшени  (например, скачком) моду сигнала Ui При этом на выходе ко паратора 47 обеспечиваетс  сигнал логического О, и уровень ограниче ни  выходного сигнала усилител  37 будет определ тьс  сигналом (Jj , поступающим на третий вход регул то ра 27. В режиме торможени  модуль выходного сигнала интегратора 33 линейно уменьшаетс . В остальном ра бота регул тора 27 в режиме торможени  подобна его работе в режиме разгона. I . Динамический режим ограничени  Мч) в регул торе 27 наступает, ког сигнал на первом входе компаратора 49 превзойдет сигнал, поступающий на его второй вход-. При этом на пе вом и втором выходах компаратора 4 по вл ютс  соответственно положительный и отрицательный сигналы, равные по модулю. Компаратор 48 и ключ 53 подключают вход корректиру щего усилител  46 к первому или вт рому выходу компаратора 49 Соответ ственно при отрицательном и положительном значени х сигнала М К , присутствующего на четвертом входе регул тора 27. Выходной сигнал ком паратора 49, проход  корректирующи усилитель 46 и сумматор 36, диффер цируетс  блоком 34, интегрируетс  интегратором 33 и поступает соотве ственно на первый и второй выходы регул тора 27. Изменени  выходных сигналов регул тора 27 привод т к уменьшению модул  сигнала МуК- , поступающего на его четвертый вход и исчезновению сигналов на выходах компаратора 49. Выходной сигнал ин тегратора 33, поступа  на второй вход сумматора 35, обеспечивает согласование сигналов U и U . В момент, наступлени  равенства и, и регул тор 27 возвращаетс  в статическое состо ние. Динамический режим ограничени  тока i двигател  в регул торе 27 наступает, когда сигнфт на первом входе компаратора 51 превзойдет сигнал , поступающий на его второй вход. При этом на первом и втором выходах компаратора 51 по вл ютс  соответственно положительный и отрицательный сигналы, равные по модулю. Компаратор 50 -и ключ 54 подключают вход корректирующего ус илител  45 к первому или второму выходу компаратора 51 соответственно при отрицательном и положительном значени х сигнала iky присутствующего на . шестом входе регул тора 27. Выходной сигнал компаратора 51, проход  корректирующий усилитель 45 и сумматор 36, дифференцируетс  блоком 34, интегрируетс  интегратором 33 и поступает соответственно на первый и второй выходы регул тора 27. Изменение выходных сигналов регул тора 27 приводит к уменьшению модул  сигнала ik , поступающего на его шестой вход, и исчезновению сигналов -на выходах компаратора 51. Выходной сигнал интегратора 33, поступа  на второй вход сумматора 35, обеспечивает согласование сигналов (J и мент наступлени  равенства регул тор 27 возвращаетс  в статическое состо ние. Возможны случаи,когда указанным динамическим режимам предшествует не статический, а один из динамических режимов регул тора 27. Существенные отличительные признаки (введение регул тора, корректирующих усилителей и соответствующее изменение св зей между элементами) предлагаемого устройства обеспечивают последнему положительный эффект: самонастройку от вариаций жесткости упругого элемента и момента инерции на его выходе. Следствием положительного эффекта при применении предлагаемого устройства вместо известных  вл етс  технико-экономический эффект. При этом величина экономического эффекта во многом определ етс  особенност ми технологического процесса 19 и технологических агрегатов, дл  управлени  которыми используетс  предлагаемое устройство. .Рассмотрим в качестве базового объекта широко используемые в металлургическом производстве дл  управлени  скоростью прокатных вал ков (главных приводов клетей) подчиненные системы управлени  с посл довательной коррекцией. Эксперимен тальное исследование таких систем показало, что отсутствие в последних (как и в известном устройстве) самонастройки (настройки) дл  пара метров упругой механической переда чи и св занных с ней моментов инер ции вызывает в кинематических пере дачах последних крутильные колебани . При этом амплитуда колебаний упругого момента может достигать 3,7 где Мц- номинальный крут щий момент прокатного валка. Установлено , что. крутильным колебани м соответствуют- неустойчивые режимы прокатки: буксовка и незахват металла . Явлени  незахвата металла при прокатке привод т к увеличению некондиционной части, подлежащей обрезанию, переднего и заднего кон цов раската. Явление буксовки приводит к по влению в раскате бракованных участков, подлежащих вырезанию , или снижает качество (сортность) проката. Дл  обеспечени  надежной работы электродвигател  в услови х крутильных колебаний пришлось усилить элементы  кор , имевшие недостаточный запас прочности. Кроме того, в р де слу20 .. чаев крутильные колебани  привод т к поломке кинематических звеньев. Дл  предотвращени  аварийных ситуаций (поломок) в этих услови х приходитс  в кинематическую цепь устанавливать предохранительные муфты , что усложн ет и повьшает стоимость технологического оборудовани . Практически 90% разрушений деталей машин имеют усталостный ха .рактер и происход т в результате действи , переменных динамических нагрузок,  рким примером которых  вл ютс  крутильные колебани , т.е. крутильные колебани  снижают долговечность технологического оборудовани . Таким образом, применение предлагаемого устройства вместо базового в прокатном производстве, позвол ет получить экономический эффект за счет удешевлени  конструкций электродвигател  и технологического оборудовани  (отпадает необходимость усилени  элементов  кор  электродвигател  и кинематических передач, не требуетс  установка предохранительных муфт) и увеличени  срока эксплуатации электродвигат .ел  и технологического оборудовани ; снижение расхода металла в обрезь (брак) и повьш1ение качества (сортности) проката достигаетс  ликвидацией неустойчивых режимов прокатки. Повышение производительности технологического оборудовани  достигаетс  сокращением простоев (аварий, замена элементов предохранительных муфт и т..д.).

Claims (2)

1 . САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, первый регулятор, усилитель мощности, электродвигатель с установленными на нем датчиком тока,.датчиком скорости, датчиком ЭДС и датчиком тока возбуждения, упругую механическую передачу, соединенную с технологическим механизмом, выходом подключенным к датчику скорости механизма, блок возбуждения, датчик упругого момента, соединенный с упругой механической передачей, задатчик, три интегратора, второй, третий,, четвертый и пятый сумматоры, выход датчика тока возбуждения соединен с первым входом блока возбуждения, выход которого соединен с входом обмотки возбуждения электродвигателя, выход датчика скорости которого соединен с первыми входами первого,.второго и. третьего сумматоров, выход первого интегратора соединен с вторым входом второго сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения качест-. ва и точности регулирования, в нее введены три корректирующих усилителя, коммутатор и второй регулятор, первый вход которого соединен с вторым входом блока возбуждения и первым выходом задатчика, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго регулятора, четвертый вход которого соединен с первым входом второго интегратора/ выходом датчика упругого момента, первым входом четвертого сумматора и первым выходом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом третьего интегратора, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора и пятым входом второго регулятора, шестой вход которого соединен с вторым входом первого регулятора, первым входом первого интегратора и выходов датчика тока электродвигателя, датчик скорости которого соединен с седьмым входом второго регулятора, восьмой вход которого соединен с вторым входом третьего интегратора и вторым выходом коммутатора, второй вход которого соединен с четвертым выходом задатчика, выход первого корректирующего усилителя соединен с вторым входом второго интегратора и девятым входом второго регулятора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами первого сумматора, выход датчика ЭД6 соединен с третьим входом первого регулятора, четвёртый вход которого соединен с вторым входом перво

SU ... 1138787 го интегратора и выходом второго корректирующего усилителя, вход которого соединен с. выходом второго сумматора, выход датчика скорости соединен с вторым входом третьего сумматора и первым входом пятого сумматора, '/второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, выход пятого сумматора соединен с входом первого корректирующего усилителя, третий выход коммутатора соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен, с входом третьего корректирующего усилителя, выход которого соединен с третьим входом коммутатора.

2. Система поπ. 1, о т л и чающаяся тем, что второй.регулятор содержит интегратор, блок дифференцирования, два сумматора, усилитель, четыре блока модуля, три функциональных преобразователя, два корректирующих усилителя, пять компараторов и три управляемых ключа, при этом первый вход второго регулятора соединен с первым входом первого сумматора, последовательно с которым соединены усилитель, второй сумматор и блок дифференцирования, выход которого соединен с первым выходом второго регулятора, второй выход которого соединен с первым входом первого компаратора, вторым входом первого сумматора и выходом интегратора, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго корректирующих усилителей, второй и третий входы второго регулятора соединены соответственно с первым и вторым входами первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, первый вход которого соединен ’ с выходом первого ключа, четвертый вход второго регулятора соединен с первым входом второго компаратора й входом первого блока модуля, выход которого соединен с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, первый вход которого соединен с входом третьего функционального преобразователя , выходом второго блока модуля и вторым входом первого функционального преобразователя, пятый вход второго регулятора соединен с входом третьего блока модуля, выход которого соединен с, вторым входом второго функционального преобразователя, шестой вход второго регулятора соединен с первым входом четвертого компаратора и входом четвертого блока модуля, выход которого соединен с первым входом пятого компаратора, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, седьмой вход второго регулятора соединен с входом второго блока модуля и вторыми входами второго и четвертого компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно второго и третьего ключей, восьмой и девятый входы второго регулятора соединены с вторыми входами соответственно блока дифференцирования и интегратора, первый и второй выходы третьего компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго ключа, выход которого соединен с входом второго корректирующего усилителя, первый и второй выходы пятого компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами третьего ключа, выход которого соединен с входом первого корректирующего усилителя.