SU1138787A1 - Self-adjusting control system - Google Patents
Self-adjusting control system Download PDFInfo
- Publication number
- SU1138787A1 SU1138787A1 SU833567831A SU3567831A SU1138787A1 SU 1138787 A1 SU1138787 A1 SU 1138787A1 SU 833567831 A SU833567831 A SU 833567831A SU 3567831 A SU3567831 A SU 3567831A SU 1138787 A1 SU1138787 A1 SU 1138787A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- controller
- adder
- integrator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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 первоone . SELF-SETTING CONTROL SYSTEM, containing a series-connected first adder, first regulator, power amplifier, electric motor with a current sensor, speed sensor, EMF sensor and excitation current sensor mounted on it, elastic mechanical transmission connected to the technological mechanism, output connected to the speed sensor mechanism, excitation unit, elastic moment sensor, coupled with elastic mechanical transmission, control device, three integrators, second, third, fourth and fifth sums The torus output of the excitation current sensor is connected to the first input of the excitation unit, the output of which is connected to the input of the excitation winding of the electric motor, the output of the speed sensor of which is connected to the first inputs of the first, second and third adders, the output of the first integrator is different to the second input of the second adder. with the aim of improving quality. regulation and accuracy, it introduced three correction amplifiers, a switch and a second controller, the first input of which is connected to the second input of the excitation unit and the first output of the generator, the second and third outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second controller, the fourth input which is connected to the first input of the second integrator, the output of the elastic moment sensor, the first input of the fourth adder and the first output of the switch, the first input of which is connected to the third output (Lego integrator , the first input of which is connected to the output of the third adder and the fifth input of the second controller, the sixth input of which is connected to the second input of the first controller, the first input of the first integrator and the outputs of the motor current sensor CAD, the speed sensor of which is coaxial with the seventh input of the second controller, the eighth input of which is connected to the second input of the third integrator and the second output of the switch, the second input of which is connected to the fourth output of the setter, the output of the first correction amplifier is connected to w The second input of the second integrator and the ninth input of the second controller, the first and second outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the first adder, the output of the EDe sensor are connected to the third input of the first controller, the fourth input of which is connected to the second input
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.the integrator and the output of the second corrective amplifier, whose input is connected to the output of the second adder, the output of the speed sensor is connected to the second input of the third adder and the first input of the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the second integrator, the output of the fifth adder is connected to the input of the first corrective amplifier, the third output of the switch is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the input of the third corrective amplifier, the output of which is connected to the third input of the comm utatora.
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 выходом2. The system of claim 1, wherein the second controller comprises an integrator, a differentiation unit, two adders, an amplifier, four module units, three functional converters, two correction amplifiers, five comparators and three controllable switches, with This is the first input of the second controller connected to the first input of the first adder, in series with which the amplifier is connected, the second adder and differentiation unit, the output of which is connected to the first output of the second controller, the second output of which is connected to the first input the first comparator, the second input of the first adder and the integrator output, the first input of which is connected to the output of the second adder; the second and third inputs of which are connected to the outputs of the first and second correction amplifiers, respectively; the second and third inputs of the second regulator are connected respectively to the first and second inputs of the first key , the control input of which is connected to the output of the first comparator, the second input of which is connected to the output of the amplifier, the second input of which is connected to the output
87878787
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 .the first functional converter, the first input of which is connected to the output of the first key, the fourth input of the second controller connected to the first input of the second comparator AND the input of the first module block, the output of which is connected to the first input of the third comparator, the second input of which is connected to the output of the second functional converter the input of which is connected to the input of the third functional converter, the output of the second module unit and the second input of the first functional converter, the fifth input of the second the controller is connected to the input of the third module unit, the output of which is connected to the second input of the second functional converter, the sixth input of the second controller is connected to the first input of the fourth comparator and the input of the fourth module of the module whose output is connected to the first input of the fifth comparator, the second input of which connected to the output of the third functional converter; the seventh input of the second controller is connected to the input of the second module unit and the second inputs of the second and fourth comparators, the outputs of which are connected the control inputs of the second and third keys, respectively, the eighth and ninth inputs of the second controller are connected to the second inputs of the differentiation unit and the integrator, respectively, the first and second outputs of the third comparator are connected respectively to the first and second inputs of the second key, the output of which is connected to the input of the second corrective amplifier, the first and second outputs of the fifth comparator are connected respectively to the first and second inputs of the third key, the output of which is connected to the input of the first corrector guide amplifier.
1one
Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано дл управлени промьшшенными электроприводами , в которых св зь с объектомThe invention relates to automation and can be used to control industrial electric drives in which communication with an object
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 . (is carried out with the help of elastic mechanical transmission and there are changes in the moment of inertia on the motor shaft, rigid elastic mechanical transmission, moments of load and inertia of the object in the robot-building industry (in the drive control systems of the working bodies of the manipulator robots) movements of machine tools, in metallurgy (in drive control systems of winders and rolls of continuous rolling machines, main drives of crimping and plate mills, etc.). Known self-adjusting control system containing sequentially connected master, first adder, regulator, power amplifier and electric motor with an adjustable-coordinate sensor and current sensor installed on it, the output of which through a serially connected second adder, first multiplication unit, third adder and first integrator , the fourth adder, the second block of the knife and the second integrator is connected to the control input of the regulator and the second input of the first multiplication unit, the first input of which is connected It is connected to the second input of the second adder and the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the second input of the third adder, connected in series to the third integrator, fifth adder and dividing unit, the second input of which is connected to the output of the second integrator, and the output with the second input of the second adder, the output of the first multiplication unit is connected to the input of the third integrator, the output of the sensor of the adjustable coordinate is connected to the second input a fifth adder l. The disadvantage of such a system is the lack of self-tuning due to variations in load torque. The closest technical solution to the invention is an elastic-controlled object control system comprising a serially connected master, a regulator, an executive mechanism connected to the object, the output of which through the serially connected sensor, the identifier of the state of the object, the first error meter and a control signal generator, the output of which is connected to the second input 7 4 of the controller, the output of which is connected to the second input of the object state identifier, the second output of which through the sums The ator is connected to the third input of the controller, the first input of which is connected to the second input of the first error meter, the second error meter connected in series, the correction signal conditioner and the scale factor block whose output is connected to the third input of the object state identifier, the third output of which is connected to the first the input of the second error meter, the second input of which is connected to the output of the sensor, and the second input of the correction signal generator with the output of the first error meter 2. In a known system Birmingham desired dynamics is provided by correction signal generated by the adder and fed to the input of regulator primary circuit, i.e. without adjustment of the main loop controller. Therefore, the known system has limited capabilities for objects with varying parameters and, therefore, low qualities and control accuracy. The purpose of the invention is to improve the quality and accuracy of regulation. The goal is achieved by the fact that a self-adjusting control system containing a series-connected first adder, a first regulator, a power amplifier, an electric motor with a current sensor, a speed sensor, an EMF sensor and an excitation current sensor installed on it, and an elastic mechanical transmission coupled to the technological mechanism, the output connected to the speed sensor of the mechanism, the excitation unit, the elastic moment sensor connected to the elastic mechanical transmission, the generator, three integrators, in Second, fourth, and fifth adders, the output of the excitation current sensor is connected to the first input of the excitation unit, the output of which is connected to the input of the motor winding, the output of the speed sensor of which is connected to the first inputs of the first, second and third adders, the output of the first integrator is connected to the second input of the second SUM-. There are three correction amplifiers, a switch and a second controller, the first input of which is connected to the second input of the excitation unit and the first output of the generator, the second and third outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second regulator, the fourth input of which is connected to the first input the second integrator, the code of the elastic moment sensor, the first input of the fourth adder and the first output of the switch, the first input of which is connected to the output of the third integrator, the first input of which is connected to you the third adder and the fifth input of the second controller, the sixth input of which is connected to the second input of the first controller, the first input of the first integrator and the output of the electric motor current sensor, the speed sensor of which is connected to the seventh input of the second controller, the eighth input of which is connected to the second input the house of the third integrator and the second output of the switch, the second input of which is connected to the fourth output of the setpoint; the output of the first corrective amplifier is connected to the second input of the second integrator and the ninth input of the second About the regulator, the first and second outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the first adder, the output of the EMF sensor is connected to the third input of the first regulator, the fourth input of which is connected to the second input of the first integrator and the output of the second correction amplifier, the input of which is connected to the output of the second the adder, the output of the speed sensor of the process unit is connected to the second input of the third adder and the first input of the fifth. the adder, the second input of which is connected to the output of the second integrator, the output of the fifth adder is connected to the input of the first correction amplifier, the third output of the switch is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the input of the third correction amplifier, the output of which is connected to the third input of the switch. In addition, the second controller contains an integrator, a differential unit, two adders, an amplifier, four module units, three functional converters, two corrective amplifiers, five comparators, and three controllable switches, the first input of the second regulator connected to the first input of the first adder, in series with which the amplifier is connected, the second adder and the differentiation unit, the output of which is connected to the first output of the second regulator, the second output of which is connected to the first input of the first comparator, W eye of the first adder and the integrator output, the first input of which is connected to the output of the second adder, the second and third inputs of which are connected to the outputs of the first and second correction amplifiers, respectively, the second and third inputs of the second controller are connected respectively to the first and second inputs of the first key, The input input of which is connected to the output of the first comparator, the second input of which is connected to the output of the amplifier, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, the first the input of which is connected to the first key, the fourth input of the second controller is connected to the first input of the second comparator and the input of the first unit of the module, the output of which is connected to the first input of the third comparator, the second input of which is connected to the input of the second functional converter, the first input of which is connected to the input the third functional converter, the output of the second module block and the second input of the first functional converter, the fifth input of the second controller is connected to the input of the third block and the module, the output of which is connected to the second input of the second functional converter, the sixth input of the second controller is connected to the first input of the fourth comparator and the input of the fourth module block whose output is connected to the first input of the fifth comparator, the second input of which is connected to the output. the house of the third functional converter; the seventh input of the second controller is connected to the input of the second module unit and the second inputs of the second and fourth comparators, the outputs of which are connected to the control inputs of the second and third keys respectively, the eighth and ninth inputs of the second controller are connected to the second inputs respectively, the differentiation unit and the integrator, the first and second outputs of the third comparator are connected respectively to the first and second inputs of the second key, the output of which is connected to the output of the second key first corrective amplifier, the first and second outputs of the fifth comparator are connected respectively to the first and second inputs of the third key, the output of which is connected to the input of the first corrective amplifier. The relationship between the speed,, the current torque i) of an electric motor, the elastic moment My mechanical transmission, the speed UJd of the mechanism (technological unit) and the static moment MQ on the shaft of the mechanism is described, by equations) -M (i | K (t | i ( t) - / W (t | M ,, (i)) U3 (tl L) (il where 3., (t) is the moment of inertia of the electric motor -, Ф (1) is the excitation flow of the electric motor; K is the coefficient of proportionality between current and excitation current of motor i is the moment of inertia of mechanism (i) D. is a quantity inversely proportional to stiffness c (.t of an elastic mechanical transmission. We introduce η The variables P and E, op L 2, defined respectively by the equations g (t) -M (1 g ,,. ,, ,, (t) UiLc .-, (4 J 1 vt I Magnitude) are defined by terms (4 ), takes into account the effect on the motor speed of the values of E (t, F (), M (t), and the value of 1 78 f (t), defined by equation (5), takes into account the effect on the speed of the mechanism of the values of 0 ii and W ( -t) Therefore, the descriptions of the object of the equation using equations (t) - (3) and the equations, notions ... UM ... l, C8) are adequate. In the following, we will use the equations (6) (8). Moving to the Laplace images of equations (6.) - (8) for specific values of P, f, and P |, and converting them, we obtain 1 VP) g, 6.7 Equations (9) - (11) determine the relationship ( transfer functions) between the coordinates (p), u) j (p), (p) and u) (p) of the system for zero initial conditions. FIG. 1 is a schematic diagram of a self-adjusting control system; FIG. 2 - scheme of the second regulator. The system contains the first adder 1, the first regulator 2, the power amplifier 3, the electric motor A with the current sensor 5 mounted on it, the speed sensor 6, the remote sensor 7 EMF and the excitation current sensor 8, elastic mechanical transmission 9, technological mechanism 10, sensor 11 mechanism speed, excitation unit 12, elastic moment sensor 13, unit 14, first integrator 15, second integrator 16, third integrator 17, second adder 18, third adder 19, fourth adder 20, five adder 21, winding 22 of excitation, first 23 second 24 and third 25 cor projected onto amplifiers, the switch 26 and the second controller 27.. The first controller 2 contains a proportional link 28, a multiplication unit 29, a sixth adder 30, a proportional-integral link 31 and a seventh adder 32. The second regulator 27 contains an integrator 33, a differentiation unit 34, an eighth 35 and a ninth 36 adders, an amplifier 37 , the first 38, the second 39, the third 40 and the fourth 41 blocks of the module, the first 42, the second 43 and the third 44 functional transducers, the fourth 45 and five or 46 corrective amplifiers, the first 47, the second 48, the third 49, the fourth 50 and fifth 51 comparators and the first 52, second 53, third 54 keys are controlled. As a technological mechanism 10, for example, work rolls of a rolling stand can be used. In this case, the role of the elastic mechanical transmission 9 is played by the spindle connecting the shaft of the electric motor 4 with rolling rolls. As speed sensors 6 and 11, for example, tachogenerators or pulse angle sensors can be used. At the output of speed sensor 11, a signal is observed (. Where u is the speed of the mechanism (rolling mill), and with a transfer coefficient of speed sensor 11. At the input of speed sensor 6, a signal is observed (this is the speed of the motor shaft, and Kc is the transfer coefficient of the sensor 6. Speed. The elastic moment sensor 13 can be performed, for example, on strain gauge elements. At the output of sensor 13, a signal M is observed, K where M, .. is the elastic moment, and K is the transmission coefficient of the sensor 13. The electric motor 4 is a permanent motor current n depending on Sensor 5 of the motor current 4 provides at its output a signal iK, where i is the current of the electric motor 1s - the transmission coefficient of the sensor, and sensor 5. Sensor 7 of the electromotive force (electromotive from the motor) of the electric motor 4 generates at its output a signal proportional to the emf The speed sensor 6 and the excitation current sensor 8. In this case, the transmission coefficient of the sensor 7 is selected from the condition of 1 (1) multiplying the gain factor of the amplifier 3 of the power and the transmission coefficient of the EMF sensor 7. Sensor 8 of the excitation current provides a signal at its output that is proportional to the excitation current of the electric motor 4. Power amplifier 3 provides amplification of the output channel in accordance with the transfer function W, (p) - J, (12) - transfer ratio and time constant of power amplifier 3 . If the transfer function of the proportional-integral link 31 is taken as w, (p) -T: t.k. where Pn and T are the resistance and the time constant of the crank circuit of the electric motor 4; coefficients, then the transfer function W (pl of the current control loop core takes the form 1у (р) .rv; 1) Multiplication unit 29 multiplies the output signal of the proportional link 28 by the value K (Cr3) coming to its second input from the fourth regulator input 2. At the same time, if the transfer ratio of the proportional link 28 is assumed, the 4l5l TO transfer function WC (P) of the speed control loop of the electric motor 4 takes the form WJP1 3 t-3 3 2 2 P P .. 01 Substitute the transfer function in the polynomial ( 16) the new variable SrcXjTp, we get the norms anced value of the characteristic polynomial of the transfer function (16) is "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).Expression (17) shows that the desired dynamics of the speed control loop, Ee, is set by means of an appropriate choice of the coefficients ncc and support them in the transfer functions (13) and (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).Adder 1 provides the summation of the signal arriving at its first (inverse) input, with the reference signals arriving at the second and third inputs of the adder. In this case, the transfer function with respect to the speed Shz relative to the second (or third) input of adder 1 has the form (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.Integrators 15-17 have adjustable permanent integrations and provide integration of the values supplied to their first inputs, respectively. In this case, the values of their constant integration are determined by the signals arriving at their second inputs, respectively.
Корректирующие усилители 23-25 обеспечивают преобразование и усиление сигналов, поступающих соответственно на их входы. Закон преобразовани зависит от требований к точности вьиислени параметров Е ,Corrective amplifiers 23-25 provide conversion and amplification of signals received respectively at their inputs. The transformation law depends on the accuracy requirements for determining the parameters E,
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.jr and l. In a number of cases it is sufficiently proportional to the law of transformation. For high accuracy requirements, the law of converting corrective amplifiers should include an integral component.
Задатчик 14 обеспечивает на свои выходах 1-4 соответственно сигналыUnit 14 provides on its outputs 1-4, respectively, the signals
U K,uJ, . , Uj ,,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.i I r 3 is the required value of the speed of the motor shaft 4 (mechanism 10), Mr and L, the required values of the elastic moment, respectively, during acceleration and deceleration of the mechanism.
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 упругогThe regulator 27 provides control of the elastic moment f during acceleration and deceleration of the mechanism 10 in accordance with the dynamic characteristics of the speed control loop of the electric motor 4 defined by the transfer function (16) and performs the functions of controlling and limiting the current l of the electric motor 4 and the elastic moment
MVJ в случае превышени последними допустимых уровней.MVJ in case the latter exceed acceptable levels.
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.In the static mode (there are no modes for acceleration or deceleration of the mechanism and the values of i and / W, not exceeding the permissible levels), a zero signal is observed at the first output of the regulator 27, and the signal and., Arriving at its first input repeats at the second .
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 The dynamic mode of acceleration of the mechanism is observed when the signal U., exceeds the modulus of the signal at the second output of the regulator 27 .. In this mode. the first output of the regulator 27 provides the signal (Jc (p) s (P
КС%(РKS% (P
а на втором-и, (р) and on the second one, (p)
СледоваhPHp
Щ,(9) U, (9)
а функци п,and the function n,
режима разгона меi KCoverclocking mode mei KC
KO KO
(.& (. &
г «гР периоды времени. когда разностьr "rr periods of time. when the difference
МрК,Mrk,
,, где циент усилени усилител 37,. даточна функци регул тора t ,, where is the amplifier gain amplifier 37 ,. sufficient function of the regulator t
мает видsweeps the view
02 Р02 Р
w;,(pi-w;, (pi-
ркrk
p-f.p-f.
2 J2 j
Динамический режим торможени механизма наблюдаетс , когда сигналThe dynamic braking mode of the mechanism is observed when the signal
и меньше по модулю сигнала (J/ . В этом режиме на первом выходе регу л тора 27 обеспечиваетс сигналand less modulo signal (J /. In this mode, the first output of the controller 27 provides a signal
Uj( р1 , рК. М(р), а на втором -U (р). Следовательно,Uj (p1, pK. M (p), and on the second, U (p). Therefore,
Ej Р Ej P
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).The transfer function of the controller 27 will be described by the expression (17), in which, instead of the signal U2 (p), the signal U- {p) must be used. During periods of time, when the difference is I and. | - (U (, I - t transfer function of the controller 27 takes the form (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.).Since p) is chosen to be very large, the component of the transient process, due to the root, decays quickly and may not be considered 13 in the transient process. As a result, we obtain w;, (p), pW3i (p) Type of function realized by functional converter 42, oi idefied by the characteristics of the motor k- and the technological process caused by the self-adjusting control system. In most cases, the indicated fu qi has a negative derivative. The functional converter 43 provides at its output a value varying in the function of the signal arriving at its second input, and the scale of the function (output value of the functional converter 43) is determined by the signal arriving at the first input of the functional converter 43. The function implemented by The national transducer 43 decreases with increasing argument. The nature of the decrease depends on the dynamic characteristics of the object and control system. In the first approximation, the function can be implemented as linearly decreasing with increasing argument. The functional converter 44 realizes the dependence (tuj) which is given in the client formula for the electric motor 4. The value characterizes the maximum allowable current of the electric motor A. Corrective amplifiers 45 and 4 provide amplification and conversion. signals, respectively, to their inputs. The laws of conversion of the input signals of amplifiers 45 and 46 depend on the accuracy requirements for limiting the values of i and M,. In most cases, it is sufficiently proportional to the law of conversion of input signals, higher requirements for accuracy of limiting the values of i and Mvj at a given level can be ensured by introducing a differentiation operation into the laws of transforming the input signals of amplifiers 45 and 46. In the case of proportional transformation laws of the function of corrective amplifiers 45 and 46, comparators 51 and 49 can be performed respectively. In this case, the circuit of the regulator 714; 27 can be simplified by eliminating correction amplifiers 45 and 46 from it. Consider the operation of the system in a dynamic mode using the example of acceleration of mechanism 10 (electric motor 4) to a new steady-state speed. The acceleration mode in the system starts from the moment of increasing modulo (e.g., jump) of the signal U at the first input of the setting device 14, At. this, at the second output of the setting device 14, a signal U2 - / Wp is observed, containing information about the required value Mp of the elastic moment y in the acceleration process. The transfer function (p) for the moment of elastic over the second (or third) input of the regulator 27 is determined by the expression M (p) to Mu (p) () "w. (P) (rP) where W., (P), WC ( P) and 3, (pi- transfer functions defined by equations (10), (16) and (17). Equation / 19) shows that during the acceleration of mechanism 10, the behavior of LL (will be determined by the dynamic characteristics of the transfer function WC (P) IB depends on the variations of the parameters, C and f, since in the control system the actual values of the parameters 2 are continuously determined, and, and the corresponding This ensures that the time for determining the values of 6, FH is many times less than the time of the transition process of the system defined by the transfer function. As the mechanism 10 is accelerated with the specified the value of the moment of the elastic signal U. on the second code of the regulator 27 increases, approaching the value of the signal U At the moment of time when | U | - | Uj | r-EL., the transfer function W, (p) takes the form p) --- pW ip),) and the system at the time of the equality UU /. returns to the static state corresponding to the new, established value of the speed cs. The operation of the control system in the brake mode; e and the mechanism 10 is similar to the operation for the acceleration mode. Consider the dynamic mode of operation of the system, due to disturbing effects, for example, by changing the moment of load on the shaft of the mechanism 10. Changing the moment, the load on the shaft of the mechanism 10 leads to a change in SD,. and corresponding changes in the parameter pairs E, and 2. A change in the parameter K leads to a restructuring of the controller 2, causing changes in current i, stabilizing the speed and, ultimately, the speed m / mechanism. In this case, the controller 27 continuously monitors the current value of M. If the changes in the load moment on the shaft of the mechanism are smooth, then, as a rule, the stabilizing effect due to the adjustment of the controller 2 is sufficient to stabilize the speed lu. Fast and significant in amplitude changes of the moment of load on the shaft of the mechanism cause the output Mv to go beyond the allowable (controlled by the regulator 27) values. In this case, the regulator 27 comes into operation, which, by adjusting its output signals, changes the speed so as to counteract the growth of M. modulus / v, sharply reducing the oscillation of the LLu at. transition to a new set value. The nature of the transition to the new set value depends on the bandwidth (cutoff frequency) of the transfer function (p). If the bandwidth overlaps the value of g - -, then the nature of the transfer function). of the flow process, D, will be determined by the dynamic characteristics of the transfer function) (/ p (p) Therefore, when designing systems, it is necessary to achieve the smallest value of the parameter T; transfer function (P); the design parameters of mechanism 10 defining the values of Ij c c should be chosen (designed) so , so that the frequency value,, is transferred to {) the WLpl transfer function transfer band, Wclpl is considered. The dynamic mode of operation is considered due to the change in load torque on the mechanism shaft. The system operation order remains analogous to other disturbing influences (3, J s and f, etc.), since the changes of the latter are recognized by the system through the corresponding changes in the generalized parameters i 2 s and Mch, the Regulator 27 continuously monitors the current module i of the electric motor 4. If the current module j for any reason, usually an emergency one, begins to exceed the allowable values, then the regulator 27, correcting its output signals, counteracts the output of the current i beyond the permissible limits. If the cause of the increase in current modulus i is eliminated, then the controller 27 automatically returns the system to the initial state at the specified speed level. Consider the work of the regulator 27. The regulator can operate in four dynamic modes: acceleration, deceleration, limiting the moment of elastic MVJ and current limiting (motor. Dynamic acceleration occurs when the signal U., coming to the first input of the regulator 27, will surpass the signal U (, present at its second output. Suppose that in the initial state (static) at the first input and second output there were positive signals and and. At the time of the signal increase (J-, (for example, abruptly) at the output of the adder 35 and amplifier 37 are positive signals. The output of the comparator 47 provides a logical 1 signal and connects the first input of the key 52 to its output. The signal U2 from the second input of the regulator 27 through the functional converter 42 enters the second input of the amplifier 37, determines the limit level of the output signal of the amplifier 37. The output signal of the amplifier 37, the passage of the adder 36, is differentiated by the block 34, is integrated by the integrator 33 and is fed respectively to the first and second outputs of the controller 27. At the output of the integrator 33, a linearly increasing signal is observed, while b 37 is S saturation state. The signal at the output of the adder 35 is linearly reduced, approaching zero. At time ds (2; output signal of the adder 35 from the beginning i F A; amplifier 37 goes out of saturation and the signals u and Uf are matched. At the moment i The b regulator 27 returns to the static state. The dynamic braking mode in the regulator 27 occurs at the moment when 11 U is violated by decreasing (for example, abruptly) the mode of the Ui signal. A logical signal O is provided at the output of the parator 47, and the level of output signal effort The ael 37 will be determined by the signal (Jj arriving at the third input of the controller 27. In the deceleration mode, the output signal module of the integrator 33 decreases linearly. Otherwise, the operation of the regulator 27 in the deceleration mode is similar to its operation in the acceleration mode. I. Dynamic mode Limits Mch in regulator 27 occurs when the signal at the first input of the comparator 49 exceeds the signal arriving at its second input. At the same time, at the first and second outputs of the comparator 4, positive and negative signals, equal in magnitude, appear. The comparator 48 and the switch 53 connect the input of the correction amplifier 46 to the first or second output of the comparator 49, respectively, with negative and positive values of the M K signal present at the fourth input of the controller 27. The output signal of the comparator 49, the passage of the correction amplifier 46 and adder 36, differentiated by block 34, integrated by integrator 33, and supplied respectively to first and second outputs of controller 27. Changes in the output signals of regulator 27 result in a decrease in the modulus of the signal Muk- rty input and disappearance of the signals at the outputs of the comparator 49. The output signal yn integrator 33 received on the second input of adder 35 provides signal conditioning and U U. At the moment the equality of and occurs, and the controller 27 returns to the static state. The dynamic limiting mode of the motor current i in the controller 27 occurs when the signal at the first input of the comparator 51 exceeds the signal at its second input. In this case, the first and second outputs of the comparator 51 appear, respectively, positive and negative signals, equal in magnitude. The comparator 50 - and the key 54 connect the input of the corrective service or the body 45 to the first or second output of the comparator 51, respectively, with the negative and positive values of the iky signal present on. the sixth input of the controller 27. The output signal of the comparator 51, the passage of the correction amplifier 45 and the adder 36, is differentiated by the block 34, is integrated by the integrator 33 and is supplied respectively to the first and second outputs of the regulator 27. Changing the output signals of the regulator 27 reduces the modulus of the signal ik arriving at its sixth input, and the disappearance of the signals on the outputs of the comparator 51. The output signal of the integrator 33, coming to the second input of the adder 35, provides for the matching of the signals (J and the equalizer) 27 returns to the static state. There may be cases where the specified dynamic modes are preceded by a non-static, but one of the dynamic modes of the controller 27. The significant distinguishing features (introduction of the controller, correction amplifiers and the corresponding change in the connections between the elements) of the proposed device provide the latter with a positive effect: self-tuning from variations in the stiffness of the elastic element and the moment of inertia at its output. A consequence of the positive effect in the application of the proposed device instead of the known is the technical and economic effect. In this case, the magnitude of the economic effect is largely determined by the peculiarities of the technological process 19 and technological aggregates, for the control of which the proposed device is used. . Let us consider slave control systems with sequential correction, which are widely used in metallurgical production to control the speed of rolling rolls (main drives of stands), as a base object. An experimental study of such systems has shown that the lack of self-tuning (settings) for the parameters of elastic mechanical transmission and the moments of inertia associated with it in the latter causes torsional oscillations in the kinematic transmissions of the latter. In this case, the oscillation amplitude of the elastic moment can reach 3.7, where Mc is the nominal torque of the mill roll. Determined that. torsional vibrations correspond to unstable rolling conditions: slipping and non-gripping of the metal. The phenomenon of metal non-grip during rolling leads to an increase in the non-conforming part to be cut off of the front and rear ends of the roll. The phenomenon of slipping results in the appearance in the rollout of defective areas to be cut, or reduces the quality (grade) of the rolled products. In order to ensure reliable operation of the electric motor under torsional vibrations, it was necessary to reinforce the core elements that had an insufficient margin of safety. In addition, in the case of tea, torsional vibrations result in breakage of the kinematic links. To prevent emergencies (breakdowns) in these conditions, it is necessary to install safety couplings in the kinematic chain, which complicates and increases the cost of the process equipment. Almost 90% of the failure of machine parts are fatigued by a tractor and occur as a result of the action of variable dynamic loads, of which torsional oscillations, i.e. torsional vibrations reduce the durability of the process equipment. Thus, the use of the proposed device instead of the base in rolling production allows to obtain an economic effect due to cheaper designs of the electric motor and technological equipment (there is no need to strengthen the core elements of the electric motor and kinematic gears, installation of safety couplings is not required) and increase the service life of the electric motor and technological equipment; Reducing the consumption of metal in trimming (scrap) and improving the quality (grade) of rolled products is achieved by eliminating unstable rolling conditions. Improving the performance of technological equipment is achieved by reducing downtime (accidents, replacement of safety clutch components, etc.).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833567831A SU1138787A1 (en) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | Self-adjusting control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833567831A SU1138787A1 (en) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | Self-adjusting control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1138787A1 true SU1138787A1 (en) | 1985-02-07 |
Family
ID=21054985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833567831A SU1138787A1 (en) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | Self-adjusting control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1138787A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU186982U1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Self-adjusting speed control system |
-
1983
- 1983-03-24 SU SU833567831A patent/SU1138787A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР № 962852, кл. G 05 В 13/04, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР № 941923, кл. G 05 В 11/01, 1980 (прототип). * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU186982U1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Self-adjusting speed control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8786219B2 (en) | Motor control device | |
| CN100441328C (en) | Control system for suppressing impact speed drop and torsional oscillation of rolling mill transmission system | |
| CN101753094B (en) | Inertia estimating controller and control system | |
| US5056038A (en) | Apparatus for effecting coordinated position/force control for a manipulator | |
| JP3739749B2 (en) | Control device | |
| US5479803A (en) | Control apparatus for a continuous hot rolling mill | |
| DE10394201T5 (en) | servo control | |
| US4437045A (en) | Method and apparatus for controlling servomechanism by use of model reference servo-control system | |
| CN109835341B (en) | Method for controlling a drive system of at least one axle of a motor vehicle | |
| DE69838142T2 (en) | PROCESS AND DEVICE FOR ROBOT CONTROL | |
| JP3370040B2 (en) | Speed control device | |
| SU1138787A1 (en) | Self-adjusting control system | |
| EP0306922B1 (en) | Control system for controlling revolution speed of electric motor | |
| JP3173007B2 (en) | Method and apparatus for suppressing torsional vibration in motor speed control system | |
| KR900001791B1 (en) | Control system | |
| CN107367932B (en) | Adjusting device with adaptive error compensation | |
| US20030169004A1 (en) | Motor controller | |
| JPH08331879A (en) | Mechanical constant estimation circuit | |
| CN101989826A (en) | Speed regulating method for switched reluctance motor controller and speed regulator | |
| SU845143A1 (en) | Self-adjusting control system | |
| CN113968220A (en) | Method for operating a motor vehicle, control device and motor vehicle | |
| CN107408909A (en) | The drive device assessed with rotary inertia | |
| RU2446552C2 (en) | Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link | |
| JP6332191B2 (en) | Temper rolling apparatus and temper rolling method | |
| EP0710513B1 (en) | Interstand tension controller for a continuous rolling mill |