УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГРАММЫ ДЛЯ БОЛЬШИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ИНЕРЦИОННЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ И ИДЕАЛЬНЫМИ ВАЛОПРОВОДАМИ

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в промышленных установках для формирования рациональных диаграмм для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами.
Аналогом разработанного устройства является устройство для формирования оптимальных по быстродействию диаграмм для средних перемещений электроприводов с безынерционными преобразователями и идеальными валопроводами / Пат. на полезную модель №32938, МПК 7Н02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм перемещения электропривода с ограничениями первой и второй производных скорости / Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, М.В.Мартыненко // от 27.09.2003, бюл. №27/.
Аналог реализует диаграммы для средних перемещений электроприводов с безынерционными преобразователями и идеальными валопроводами.
Наиболее близким к заявленному устройству для формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами является устройство для формирования оптимальных по быстродействию диаграмм для больших перемещений электроприводов с безынерционными преобразователями и идеальными валопроводами /Пат. на полезную модель №32651, МПК 7Н02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм перемещения электропривода с ограничениями скорости и ее первой и второй производных / Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, С. В.Нестеров// от 20.09.2003, бюл. №26/, которое принимается за прототип.
Прототип содержит: задатчик, выход которого соединен с первым входом первого пропорционального бока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом третьего пропорционального блока, выход
третьего пропорционального блока соединен с входом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока, со вторым входом третьего пропорционального блока, с входом четвертого пропорционального блока и с входом пятого пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока, со вторым входом второго пропорционального блока и с входом шестого пропорционального блока, выход третьего интегрального блока соединен со вторым входом первого пропорционального блока, выход шестого пропорционального блока соединен с третьим входом первого пропорционального блока, выход пятого пропорционального блока соединен с четвертым входом первого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с третьим входом второго пропорционального блока.
Прототип реализует оптимальные по быстродействию диаграммы для больших перемещений электроприводов с безынерционными преобразователями и идеальными валопроводами, поэтому его использование не позволяет достичь высокой точности позиционирования электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами.
Техническим результатом полезной модели является разработка устройства, формирующего рациональную диаграмму для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами и позволяющего совместно с системой автоматического регулирования положения электропривода достичь высокой точности позиционирования исполнительные органов механизмов.
Технический результат достигается в устройстве для формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами тем, что из известного устройства выведено соединение между выходом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и входом первого интегрального блока; в известное устройство введены четвертый интегральный блок, вход которого соединен с выходом третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого интегрального блока соединен с входом первого интегрального блока, с входом седьмого пропорционального блока, с входом восьмого пропорционального блока, и с входом девятого пропорционального блока, выход девятого пропорционального блока соединен с пятым входом первого пропорционального блока, выход восьмого пропорционального блока соединен с четвертым входом второго пропорционального бока, выход седьмого пропорционального блока соединен с третьим входом третьего пропорционального блока.
Рациональная диаграмма для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами состоит из одиннадцати этапов, при этом третья производная скорости электропривода изменяется скачкообразно. На первом, пятом, восьмом и десятом этапах третья производная скорости электропривода равна максимальному значению ; на втором, четвертом, седьмом и одиннадцатом этапах третья производная скорости электропривода равна -; на третьем, шестом и девятом этапах третья производная скорости электропривода равна нулю. В конце первого и десятого этапов вторая производная скорости электропривода достигает максимального допустимого значения -; в конце четвертого и седьмого этапов вторая производная скорости электропривода достигает значения -. На третьем этапе первая производная скорости электропривода равна максимально допустимому значению ; на девятом этапе первая производная скорости электропривода равна -. На шестом этапе скорость электропривода равна максимально допустимому значению . Для диаграммы справедливы соотношения /Добробаба Ю.П, Добробаба Ю.В. Разработка диаграмм перемещения электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами. //Изв. Вузов. Пищевая технология, 2008, №1, С.103-105/:
;
;
;
;
;
1
где t - длительность первого, второго, четвертого, пятого, седьмого, восьмого, десятого и одиннадцатого этапов;
2
t - длительность третьего и девятого этапов;
3
t - длительность шестого этапа;
T - длительность цикла;
нач
φ- начальное значение угла поворота;
кон
φ - конечное значение угла поворота.
Условием существования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами
где
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами.
Устройство для формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами содержит задатчик 1, выход которого соединен с первым входом первого пропорционального блока 2, выход первого пропорционального блока 2 соединен с входом первого блока 3, ограничивающего значение входного сигнала, выход первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом второго пропорционального блока 4, выход второго пропорционального блока 4 соединен с входом второго блока 5, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока 5, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом третьего пропорционального блока 6, выход третьего пропорционального блока 6 соединен с входом третьего блока 7, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего блока 7 ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с входом четвертого интегрального блока 8, выход четвертого интегрального блока 8 соединен с входом первого интегрального блока 9, с входом седьмого пропорционального блока 12, с входом восьмого пропорциональною блока 13 и с входом девятого пропорционального блока 15, выход первого интегрального блока 9 соединен с входом второго интегрального блока 10, со вторым входом третьего пропорционального блока 6, с входом четвертого пропорционального блока 14 и с входом пятого пропорционального блока 16, выход второго интегрального блока 10 соединен с входом третьего интегрального блока 11, со вторым входом второго пропорционального блока 4 и с входом шестого пропорционального
блока 17, выход третьего интегрального блока 11 соединен со вторым входом первого пропорционального блока 2, выход шестого пропорционального блока 17 соединен с третьим входом первого пропорционального блока 2, выход пятого пропорционального блока 16 соединен с четвертым входом первого пропорционального блока 2, выход девятого пропорционального блока 15 соединен с пятым входом первого пропорционального блока 2, выход четвертого пропорционального блока 14 соединен с третьим входом второго пропорционального блока 4, выход восьмого пропорционального блока 13 соединен с четвертым входом второго пропорционального блока 4, выход седьмого пропорционального блока 12 соединен с третьим входом третьего пропорционального блока 6.
кон
1 =
2
3
4
1
5
Устройство для формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами работает следующим образом. На входы первого пропорционального блока 2 подаются сигнал с задатчика 1, равный конечному значению угла поворота электропривода φ и сигналы отрицательных обратных связей: по углу поворота электропривода  с единичным коэффициентом; по скорости электропривода  с коэффициентом k  (реализуется шестым пропорциональным блоком 17); по первой производной скорости электропривода  с коэффициентом k= (реализуется пятым пропорциональным блоком 16); по второй производной скорости электропривода  с коэффициентом k= (реализуется девятым пропорциональным блоком 15). Первый пропорциональный блок 2 суммирует сигналы, поступающие на его входы, и усиливает результирующий сигнал. Первый блок 3, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с выхода первого пропорционального блока 2, до величины ±. На входы второго пропорционального блока 4 подаются выходной сигнал первого блока 3, ограничивающего значение своего входного сигнала, и сигналы отрицательных обратных связей: по скорости электропривода  с единичным коэффициентом; по первой производной скорости электропривода  с коэффициентом k= t(реализуется четвертым пропорциональным боком 14); по второй производной скорости электропривода  с коэффициентом k:= (реализуется восьмым пропорциональным блоком 13). Второй пропорциональный блок 4 суммирует сигналы,
6
поступающие на его входы, и усиливает результирующий сигнал. Второй блок 5, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с выхода второго пропорционального блока 4, до величины . На входы третьего пропорционального блока 6 подаются выходной сигнал второго блока 5, ограничивающего значение своего входного сигнала, и сигналы отрицательных обратных связей: по первой производной скорости электропривода с единичным коэффициентом; по второй производной скорости электропривода с коэффициентом k= (реализуется седьмым пропорциональным блоком 12). Третий пропорциональный блок 6 суммирует сигналы, поступающие на его входы, и усиливает результирующий сигнал. Третий блок 7, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с выхода третьего пропорционального блока 6, до величины . На выходе третьего блока 7, ограничивающего значение своего входного сигнала, формируется зависимость третьей производной скорости электропривод  от времени t. Четвертый интегральный блок 8 интегрирует сигнал, поступающий с выхода третьего блока 7, ограничивающего значение своего входного сигнала. На выхода четвертого интегрального блока 8 формируется зависимость второй производной скорости электропривода  от времени t. Первый интегральный блок 9 интегрирует сигнал, поступающий с выхода четвертого интегрального блока 8. На выходе первого интегрального блока 9 формируется зависимость первой производной скорости электропривода  от времени t. Второй интегральный блок 10 интегрирует сигнал, поступающий с выхода первого интегрального блока 9. На выходе второго интегрального блока 10 формируется зависимость скорости электропривода  от времени t. Третий интегральный блок 11 интегрирует сигнал, поступающий с выхода второго интегрального блока 10. На выходе третьего интегрального блока 11 формируется зависимость угла поворота электропривода  от времени t.
кон
1
∂оn
1
1
1
При подаче с задатчика 1 сигнала, равного конечному значению угла поворота электропривода φ первый вход первого пропорционального блока 2 в интервале времени 0≤t≤t выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен ω выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен- и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен . В момент времени t=t сумма входных сигналов третьего пропорционального блока 6 меняет свой знак с плюса на минус, поэтому происходит переключение в блоке ограничения 7. На интервале времени t≤t≤2t выходной
∂on
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
сигнал первого блока ограничения 3 равен  ω, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен  выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен- момент времени t=2t сумма входных сигналов третьего пропорционального блока 6 равна нулю, поэтому происходит переключение в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени 2t≤t≤(2t+t)  выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен , выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен- и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен нулю. В момент времени t=2t+t сумма входных сигналов второго пропорционального блока 4 меняет свой знак с плюса на минус, поэтому происходят переключения во втором блоке ограничения 5 и в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (2t+t)≤t≤(3t+t) выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен , выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен -. В момент времени t=3t+tсумма входных сигналов второго пропорционального блока 4 меняет свой знак с минуса на плюс, поэтому происходят переключения во втором блоке ограничения 5 и в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (3t+t)≤t≤(4t+t)  выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен-, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен -. В момент времени t=4t+t сумма входных сигналов второго пропорционального блока 4 равна нулю, поэтому происходят переключения во втором блоке ограничения 5 и в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (4t+t)≤t≤(4t+t+t) выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен , выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен нулю и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен нулю. В момент времени t=4t+t+t сумма входных сигналов первого пропорционального блока 2 меняет свой знак с плюса на минус, поэтому происходит переключения в первом блоке ограничения 3, во втором блоке ограничения 5 и в третьем в блоке ограничения 7. На интервале времени (4t+t+t)≤t≤(5t+t+t) выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен-, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - и выходной сигнал третьего блоха ограничения 7 равен -.В момент времени t=5t+t+t сумма входных сигналов третьего пропорционального блока 6 меняет свой знак с минуса на плюс, поэтому происходит переключение
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (5t+t+t)≤t≤(6t+t+t) вы годной сигнал первого блока ограничения 3 равен - , выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен -. В момент времени t=6t+t+t сумма входных сигналов третьего пропорционального блока 6 равен нулю, поэтому происходит переключение в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (6t+t+t)≤t≤(6t+2t+t) выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен -, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен нулю. В момент времени t=6t+2t+t сумма входных сигналов первого пропорционального блока 2 меняет свой знак с минуса на плюс, поэтому происходят переключения в первом блоке ограничения 3, во втором блоке ограничения 5 и в третьем блоке ограничения 7. На интервале времени (6t+2t+t)≤t≤(7t+2t+t) выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен-, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен- и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен - момент времени t=7t+2t+t сумма входных сигналов первого пропорционального блока 2 меняет свой знак с плюса на минус, поэтому происходят переключения в первом блоке ограничения 3, во втором блоке ограничения бив третьем блоке ограничения 7. На интервале времени  выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен -, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен - и выходной сигнал третьего блока ограничения 7 равен -. В момент времени t=8t+2t+t сумма входных сигналов первого пропорционального блока 2 равна нулю, поэтому происходят переключения в первом блоке ограничения 3, во втором блоке ограничения 5 и в третьем блоке ограничения 7. После окончания цикла перемещения электропривода (8t+2t+t)≤t выходной сигнал первого блока ограничения 3 равен нулю, выходной сигнал второго блока ограничения 5 равен нулю, выходной сигнал третьего блока ограничения равен нулю.
(1)
На фиг.2 представлена рациональная диаграмма для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами (зависимости: угла поворота электропривода φ от времени t скорости электропривода ω от времени t; первой производной скорости электропривода ω от времени t; второй производной скорости
(2)
(3)
электропривода ωот времени t; третьей производной скорости электропривода ωот времени t) при ограничениях скорости и ее первой, второй и третьей производных
нач
кон
2
3
(φ=0; φ=0; =160/c; =80/c; /c).
кон
нач
Рассмотрен вопрос формирования рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами при выполнении условия φ>φ.
кон
нач
Предлагаемое устройство позволяет формировать рациональную диаграмму для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами при выполнении условия φ>φ.
Предлагаемое устройство обеспечивает формирование рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями, идеальными валопроводами и моментами сопротивления различного типа.
Точность формируемой рациональной диаграммы для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами определяется настройкой линейных блоков: пропорциональных и интегральных, а также блоков, ограничивающих значение своего входного сигнала.
Разработан, реализован и экспериментально исследован задатчик интенсивности на базе программируемого контроллера, формирующий рациональную диаграмму для больших перемещений электроприводов с инерционными преобразователями и идеальными валопроводами.