САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

2003133822 Самонастраивающаяся система регулцрования скорости
Устройство относится к самонастраивающимся системам, вынолняющим точное регулирование скорости двигателя постоянного тока с переменными нагрузочными характеристиками.
Система может быть использована в качестве самонастраивающегося универсального регулятора скорости двигателя постоянного тока (Д11Г) не требующего предварительного расчета момента инерции приведенного к валу двигателя и настроек регулятора.
Известны самонастраивающиеся системы регулирования скорости и системы с переменной структ), 2. Недостатком таких систем является необходимость предварительного расчета параметров системы при изменении параметров электропривода.
Целью изобретения является обеспечение автоматической настройки параметров системы в зависимости от параметров электропривода.
Поставленная цель достигается тем, что для разгона или торможения двигателя до заданной скорости используется положительная обратная связь по скорости, а так же в переходном процессе, по сигналам с датчиков тока и скорости, происходит вычисление электромеханической постоянной времени, как результат деления интеграла тока двигателя на скорость умноженных на коэффициенты пропорциональности, или как результат деления тока двигателя на производную от скорости, умноженных на коэффициенты пропорциональности, выбор способа вычисления электромеханической постоянной времени осуществляется посредством таймера. По значению электромеханической постоянной времени и известных параметрах электропривода, в реальном времени, происходит настройка пропорционально-интегрального регулятора скорости, который подключается синхронно с обратной связью по производной от скорости двигателя в момент первого согласования.
МПК 7G 05 13/00
На фигуре 1 представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит: сумматор 1, реле 2, усилитель мощности 3, двигатель постоянного тока 4, датчик скорости 5, датчик тока 6, интегратор 7, пропорциональное звено 8, блок деления 9, дифференцирующее звено 10, пропорциональное звено 11, блок деления 12, таймер 13, реле 14, вычислительный блоки 15-18, реле 19, ПИ-регулятор 20, пропорциональное звено 21, реле 22, пропорциональное звено 23, сумматор 24, задатчик 25, блок умножения 26.
Устройство работает следующим образом.
При появлении сигнала задания скорости с задатчика 25, реле 2, срабатывающее в момент равенства заданной и текущей скорости, пропускает сигнал задания скорости на вход усилителя мощности, передаточная функция которого представляется последовательно включенными апериодическим звеном и нелинейным звеном с зоной нечувствительности, со входа усилителя сигнал подается на двигатель постоянного тока 4. С момента начала движения через датчик скорости 5 и пропорциональное звено 23, коэффициент передачи которого равен 1/1СдКп (Кд- коэффициент передачи двигателя, Кп - коэффициент передачи усилителя мощности), сигнал о текущей скорости двигателя поступает на второй вход сумматора 1, где складьгоается с сигналом задания скорости. Таким образом, в системе до момента первого согласования устанавливается положительная обратная связь по скорости, причем управляющий сигнал, подаваемый на двигатель, увеличивается прямо пропорционально текущей скорости двигателя.
С момента начала движения на интеграторе 7, пропорциональном звене 8 и блоке деления 9 по сигналам с датчика скорости 5 и датчика тока 6 происходит вычисление величины электромеханической постоянной времени(Тм), как отношение интеграла от тока двигателя к скорости двигателя умноженных на коэффициенты пропорциональности. Вычисление электромеханической постоянной времени так же происходит посредством дифференцирующего звена 10, пропорционального звена 11, и блоке деления 11, как
отношение тока двигателя к производной от скорости зп1иноженных на коэффициенты пропорциональности. Для увеличения точности вычисления электромеханической постоянной времени в системе введены реле 14 и таймер 12, по сигналу которого, в момент времени 1,5(Та + Тп) с момента начала переходного процесса, (Та - электромагнитная постоянная времени, Тп - постоянная времени усилителя мощности) происходит переключение реле и его выходной сигнал будет соответствовать выходу блока деления 9, а до коммутации блоку деления 12.
С выхода реле 14 сигнал поступает на входы вычислительных блоков ISIS, которые реализуют функции для вычисления зависимых от Тм параметрах системы.
Вычислительный блок 17 реализует функцию:
Т  JTa  Тм
Выходной сигнал Т этого звена соответствует постоянной времени колебательного звена описывающего двигатель. Та- электромагнитная постоянная времени.
Вычислительный блок 18 реализует функцию:
Выходной сигнал  этого звена соответствует коэффициенту демпфирования колебательного звена описывающего двигатель.
Вычислительный блок 15 реализует функцию вычисления коэффициента К1 от коэффициента демпфирования. Эта зависимость представляет семейство характеристик, параметром которых выступает зона нечувствительности усилителя мощности. Вычисление К1 сводится к вычислению значе1шя интерполяционной функции от , при определенной зоне нечувствительности усилителя мопщости.
Вычислительный блок 16 реализует вычисление коэффициента К2. Из расчета . В описываемой системе принимается К2  (20-:-30)К1.
Текущие значения Т и  подставляются на каждом шаге обработки сигналов с датчиков двигателя в ПИ-регулятор, передаточная функция которого:
(р)
Сигналы с вычислительных блоков 15 и 16 поступают на входы реле 19, осуществляющего подключение к ПИ-регулятору соответствующего коэффициента передачи К1 или К2, посредством блока умножения 26, До момента первого согласования коэффициентам передачи ПИ-регулятора является К1,затемК2.
На второй вход блока умножения 26 приходит сигнал с выхода сумматора 24, к инвертирующему входу которого подключен задатчик, а к двум инвертирующим с выходов пропорционального звена 23 и реле 22.
Дифференцирующее звено 10, пропорциональное звено 21 и реле 22 и необходимы для включения отрицательной обратной связи по производной после момента первого согласования. Реле 22 осуществляет подключение обратной связи по производной с момента первого согласования, до этого момента на выходе реле 22 будет нулевой сигнал.
Следует отметить, что реле 2,19,22 работают таким образом, что после момента первого согласования вновь не срабатывают, каким бы ни была текущая скорость двигателя, до изменения сигнала задания скорости с задатчика 25, соответствующие связи показаны пунктиром на функциональной схеме.
Следует отметить, что вычисление Тм предложенньп способом, имеет погрешность, величина которой практически не влияет на результирующие динамические и статические свойства привода, которые обеспечиваются на уровне систем прототипов.
Введение положительной обратной связи позволяет сделать переходные процессы тока двигателя и производной от скорости апериодическими, что позволяет осуществлять вычисления в реальном времени величины Тм, указанным способом, с достаточной точностью.
Источники информации:
1.Авторское свидетельство РФ №SU 1547559 А1 кл. G05B13/00 опубликовано 27.11,96.
2.Авторское свидетельство СССР .№585475 кл. G05B13/02 опубликовано 25.12.77.
Авторы:
Фиш Станислав Геннадьевич Шиянов Анатолий Иванович Ефремов Дмитрий Александрович
-s
Ьз