УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НАКОПИТЕЛЯ ПОЛОСЫ

Полезная модель относится к области управления и регулирования, и может быть использована на агрегатах непрерывного нанесения покрытий, например: агрегатах непрерывного горячего цинкования и агрегатах полимерных покрытий.
Известны устройства для управления электроприводами накопителей полосы, в которых реализован принцип косвенного регулирования натяжения посредством регулирования момента приводного электродвигателя накопителя. Данные устройства объединяет общее функциональное назначение и наличие идентичных функциональных блоков, из которых можно выделить основные: пропорционально-интегральный регулятор скорости, на выходе которого установлен блок ограничения, блок компенсации динамического момента, блоки алгебраического суммирования. Использование этих устройств позволяет контролировать натяжение полосы при неактивном регуляторе скорости за счет регулирования составляющей момента двигателя, пропорциональной натяжению. Величина данной составляющей задается в качестве уставки блока ограничения. Для компенсации отклонения натяжения в переходных режимах используется блок компенсации динамического момента. Однако при наличии в механизме накопителя упругих элементов с относительно низким значением модуля упругости, например, тросов, соединяющих намоточный барабан и подвижную раму, в переходных режимах при изменении скорости подвижной рамы накопителя, имеют место колебания скорости рамы, что приводит к нежелательным колебаниям натяжения полосы ("Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока" /Г.М.Иванов, Г.М.Левин, В.М.Хуторецкий. Под. ред. Г.М.Иванова. - М., Энергия, 1978. 160 с., ил. стр.6-13, 57-64; "Автоматизированный электропривод в народном хозяйстве" (Труды V Всероссийской конференции по автоматизированному электроприводу). Под общей ред. М.Г.Чиликина, И.И.Петрова, М.М.Соколова, т.IV. Электропривод в химической, бумажной и легкой промышленности и в сельском хозяйстве. - М., Энергия, 1971. стр.31-34; "Тиристорные электроприводы прокатных станов"/ В.М.Перельмутер, Ю.Н.Брауде, Д.Я.Перчик, В.М.Книгин. - М., Металлургия, 1978. 152 с., ил. стр.105-109).
Таким образом, недостаток известных устройств состоит в том, что они не обеспечивают компенсацию колебаний натяжения полосы в переходных режимах, связанных с изменением скорости подвижной рамы накопителя полосы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является выбранное в качестве прототипа устройство управления электроприводом накопителя полосы, содержащее первый блок алгебраического суммирования, три суммирующих входа которого являются первым, вторым и третьим входом устройства, первый и второй входы первого блока алгебраического суммирования являются входами сигналов обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя натяжной станции до накопителя и после накопителя, а третий вход подключен к устройству формирования сигнала обгона, выход первого алгебраического сумматора подключен к входу задания пропорционально-интегрального регулятора скорости и к входу блока компенсации динамического момента, вход обратной связи пропорционально-интегрального регулятора скорости является входом обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы и является четвертым входом устройства; выход пропорционально-интегрального регулятора скорости подключен к первому входу блока ограничения, второй вход блока ограничения, являющийся входом задания уставки на ограничение, представляет собой пятый вход устройства и подключается к устройству формирования сигнала задания на статическую составляющую момента, пропорционального натяжению полосы, второй блок алгебраического суммирования, первый суммирующий вход которого соединен с выходом блока ограничения, а второй суммирующий вход с выходом блока компенсации динамического момента, выход второго алгебраического сумматора является выходом устройства, а именно является сигналом задания на суммарный момент для регулятора момента управляемого преобразователя электроэнергии ("Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока" / Г.М.Иванов, Г.М.Левин, В.М.Хуторецкий. Под. ред. Г.М.Иванова. - М., Энергия, 1978. 160 с., ил. стр.6-13, 57-64).
В данном устройстве на вход задания пропорционально-интегрального регулятора скорости подается сигнал задания на угловую скорость вращения приводного электродвигателя накопителя полосы, содержащий в себе дополнительный сигнал обгона, благодаря которому пропорционально-интегральный регулятор скорости переводится в неактивное (насыщенное) состояние, при этом регулирование момента осуществляется путем изменения уставки блока ограничения на выходе данного регулятора. Величина уставки определяется сигналом задания на статическую составляющую момента, пропорционального
натяжению полосы. В переходных режимах, связанных с изменением скорости подвижной рамы накопителя полосы, к выходному сигналу блока ограничения добавляется сигнал компенсации динамического момента, пропорциональный ускорению привода.
Данное устройство обладает рядом недостатков, основным из которых является сложность компенсации колебаний натяжения полосы в переходных режимах при изменении скорости подвижной рамы накопителя, что вызвано неактивностью пропорционально-интегрального регулятора скорости в рабочем режиме электропривода накопителя. В этом случае изменение скорости подвижной рамы накопителя носит колебательный характер. Колебания натяжения полосы вызваны колебаниями скорости, которые обусловлены наличием упругости тросов, связывающих барабан и подвижную раму, которые обладают значительными массами, а также наличием упругой полосы. Для устранения колебаний натяжения полосы необходимо осуществлять контроль качества регулирования скорости, что обеспечивается при использовании в предлагаемом устройстве активного (ненасыщенного) пропорционального регулятора скорости.
Технической задачей полезной модели является снижение колебаний натяжения полосы в накопителе при изменении скорости его подвижной рамы.
Техническая задача решается тем, что в устройстве управления электроприводом накопителя полосы, содержащем первый блок алгебраического суммирования, имеющий вход сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя натяжной станции до накопителя и вход сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя натяжной станции после накопителя, причем выход первого блока алгебраического суммирования соединен с регулятором скорости и с блоком компенсации динамического момента, выход которого соединен с одним из входов второго блока алгебраического суммирования, а выход последнего есть сигнал задания на суммарный момент для регулятора момента управляемого преобразователя электроэнергии, в качестве регулятора скорости взят пропорциональный регулятор скорости, а выход его соединен непосредственно с входом второго блока алгебраического суммирования, причем последний имеет вход сигнала задания на статическую составляющую момента, пропорционального натяжению полосы.
На фиг.1 изображена структура устройства с элементами кинематической схемы электропривода накопителя полосы и натяжных станций, принятых в качестве механизмов, ответственных за поддержание заданной скорости полосы в технологических зонах, расположенных до и после накопителя полосы, на фиг.2 - кривые переходных процессов
нс1
нс2
pамы
скорости первой и второй натяжной станции и подвижной рамы накопителя полосы для случая изменения линейной скорости натяжных роликов первой натяжной станции V, расположенной до накопителя полосы, при неизменной линейной скорости натяжных роликов второй натяжной станции V, расположенной после накопителя полосы, вызывающим изменение линейной скорости перемещения подвижной рамы накопителя полосы V; на фиг.3 - кривая переходного процесса натяжения полосы в накопителе полосы.
Предлагаемое устройство содержит: первый блок алгебраического суммирования 1, пропорциональный регулятор скорости 2, блок компенсации динамического момента 3, второй блок алгебраического суммирования 4. В устройстве для управления электроприводом накопителя полосы два суммирующих входа первого блока алгебраического суммирования 1 являются первым и вторым входом устройства, один из них является входом сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя натяжной станции 5 до накопителя полосы и подключен к устройству измерения угловой скорости вращения 7 приводного электродвигателя натяжной станции 5, другой является входом сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя натяжной станции 8 после накопителя полосы и подключен к устройству измерения угловой скорости вращения 9 приводного электродвигателя натяжной станции 8. Выход первого блока алгебраического суммирования 1 подключен к входу задания пропорционального регулятора скорости 2 и к входу компенсации динамического момента 3, вход сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы пропорционального регулятора скорости 2 подключен к устройству измерения угловой скорости вращения приводного электродвигателя 12 накопителя полосы. Выход пропорционального регулятора скорости 2 подключен к одному из суммирующих входов второго блока алгебраического суммирования 4, другой вход которого подключен к выходу блока компенсации динамического момента 3. Второй блок алгебраического суммирования 4 снабжен входом сигнала задания на статическую составляющую момента, пропорционального натяжению полосы 10 и подключен к устройству формирования сигнала задания на статическую составляющую момента (на фиг.1 не показано). Выход второго блока алгебраического суммирования 4 является сигналом задания на суммарный момент для регулятора момента управляемого преобразователя электроэнергии 13.
нс1
нс2
знак
нс1
нс2
з.нак
нак
нак
з.нак
з.корр.
з.стат.
з.дин.
з.нак
зΣ
Предлагаемое устройство работает следующим образом. На суммирующие входы первого блока алгебраического суммирования 1 поступают сигналы обратных связей по угловой скорости вращения приводных электродвигателей натяжных станций, расположенных до и после накопителя полосы ω и ω. На выходе первого блока алгебраического суммирования 1 формируется сигнал задания на угловую скорость вращения приводного электродвигателя накопителя полосы ω, представляющий собой сумму положительного сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя первой натяжной станции +ω, расположенной в технологической зоне до накопителя полосы, и отрицательного сигнала обратной связи приводного электродвигателя второй натяжной станции -ω, которая расположена в технологической зоне после накопителя полосы. Сигнал задания ω поступает на вход задания пропорционального регулятора скорости 2 и на вход блока компенсации динамического момента 3. На вход сигнала обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы пропорционального регулятора скорости приходит сигнал обратной связи по угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы ω. При наличии отклонения фактической угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы ω от заданной ω пропорциональный регулятор скорости формирует корректирующий сигнал М, который поступает на первый суммирующий вход второго блока алгебраического суммирования 4 и складывается с сигналом задания на статическую составляющую момента М,  пропорционального натяжению полосы, и сигналом компенсации динамического момента М, который формируется блоком компенсации динамического момента 3 как производная от сигнала ω, пропорционально ускорению электропривода накопителя полосы. На выходе второго блока алгебраического суммирования 4 в результате сложения выше перечисленных сигналов формируется суммарный сигнал задания на момент приводного электродвигателя накопителя полосы М, который поступает на вход задания регулятора момента управляемого преобразователя электроэнергии 13, питающего приводной электродвигатель 11 накопителя полосы, приводящий в действие барабан накопителя 6, который осуществляет перемещение подвижной рамы накопителя 14 с полосой 10 посредством намотки (размотки) троса 15.
Благодаря применению в данном устройстве пропорционального регулятора скорости, который в рабочем режиме электропривода накопителя полосы находится в активном состоянии, создается дополнительный канал регулирования момента в функции отклонения действительной угловой скорости вращения приводного электродвигателя накопителя полосы от заданной, что позволяет значительно улучшить процесс стабилизации натяжения полосы.