×
06.02.2020
220.017.ff94

Электропривод

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам с эталонными моделями и ПИД-регуляторами, и может быть использовано в прецизионных электромеханических системах. Электропривод содержит основной электропривод с входным сумматором (1), первый вход которого является входом электропривода, эталонную модель, выходы основного электропривода и эталонной модели подключены к входам выходного сумматора (5). Выход входного сумматора подключен к входам пропорционального (6) и дифференцирующего (7) звеньев, выходы которых подключены к первому, второму входам сумматора (2), соединенного последовательно с усилителем мощности (8) и электродвигателем (9), механически связанным с объектом управления (10) и датчиком угла (11), выход которого подключен ко второму инвертирующему входу сумматора (1). Эталонная модель содержит сумматор (3), первый вход которого соединен с входом электропривода, а выход подключен к входам моделей пропорционального (12) и дифференцирующего (13) звеньев, выходы которых подключены к входам сумматора (4), соединенного последовательно с моделями усилителя мощности (14) и электродвигателя (15), связанных с моделями объекта управления (16) и датчика угла (17), выход которого подключен ко второму инвертирующему входу сумматора (3) и к первому входу выходного сумматора (5), второй инвертирующий вход которого подключен к выходу датчика угла (11), а выход подключен к входу интегратора (18), выход которого подключен к третьему входу сумматора (2). В результате получен электропривод с улучшенными динамическими характеристиками и высокой точностью. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электромеханике, а именно к электроприводам с эталонной моделью и с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором, и может быть использовано в прецизионных электромеханических системах с высокими динамическими характеристиками.

Технический результат заключается в улучшении динамических характеристик при сохранении высокой точности благодаря компенсации действия статического момента исполнительного механизма.

Известно техническое решение по патенту РФ №2027211 [Лащев А.Я. Самонастраивающаяся система управления с эталонной моделью, МПК G05B 13/00, 20.01.1995]. Сущность заключается в том, что система содержит объект управления, эталонную модель, два блока настройки параметров, два блока с переменными коэффициентами усиления и два блока сравнения. Блоки усиления включены в прямой канал управления и в канал обратной связи. Выходные сигналы объекта управления и эталонной модели сравниваются вторым блоком сравнения, и разность поступает на блоки настройки параметров, определяющих коэффициенты блоков усиления. Недостатком известного технического решения является пропорциональный закон управления, не обеспечивающий высокое качество переходного процесса.

Известно техническое решение по патенту РФ №1663713 [Афанасьев А.Ю. Следящий моментный электропривод, МПК Н02К 26/00, Н02Р 6/02, 5/06, 15.07.1991]. Сущность заключается в том, что электропривод содержит моментный электродвигатель, объект управления, датчики угла и частоты вращения, задатчик угла и частоты вращения, предварительный усилитель, интегратор и три сумматора. На выходе второго сумматора формируется сигнал, пропорциональный требуемому угловому ускорению ротора двигателя, а на выходе третьего сумматора - сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту. Недостатком известного технического решения является необходимость формирования входного сигнала, пропорционального требуемой частоте вращения, а также наличие тахогенератора.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по наибольшему количеству совпадающих признаков и достигаемому техническому результату, выбранным заявителем в качестве прототипа, является изобретение по патенту РФ №2574283 [Пинигин К.Ю. Самонастраивающаяся система управления с градиентной адаптацией регулятора состояния, МПК G05B 13/02, 10.02.2016]. Сущность заключается в том, что система имеет входной сумматор, объект управления, блок эталонной модели, регулятор состояния, выходной сумматор и блок алгоритма настройки. Выходной сумматор выдает разность сигналов объекта управления и эталонной модели, которая используется блоком алгоритма настройки. Недостатком известного технического решения является сложность алгоритма настройки и низкая точность при наличии статического момента объекта управления.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является упрощение электропривода и улучшение динамических свойств электропривода при высокой точности слежения и наличии статического момента объекта управления.

Технический результат достигается тем, что в электроприводе, содержащем основной электропривод с входным сумматором, эталонную модель и выходной сумматор, инвертирующий вход которого соединен с выходом основного электропривода, а неинвертирующий вход - с выходом эталонной модели, неинвертирующий вход входного сумматора соединен со входом электропривода, основной электропривод содержит пропорциональное и дифференцирующее звенья, подключенные к выходу входного сумматора, выходы которых подключены к первому, второму входам второго сумматора, соединенного последовательно с усилителем мощности и электродвигателем, механически связанным с объектом управления и датчиком угла, выход которого подключен ко второму инвертирующему входу входного сумматора, эталонная модель содержит третий сумматор, первый вход которого соединен с входом электропривода, а выход подключен ко входам моделей пропорционального и дифференцирующего звеньев, выходы которых подключены к первому, второму входам четвертого сумматора, соединенного последовательно с моделями усилителя мощности и электродвигателя, связанных с моделями объекта управления и датчика угла, выход которого подключен ко второму инвертирующему входу третьего сумматора, введен интегратор, вход которого подключен к выходу выходного сумматора, а выход подключен к третьему входу второго сумматора.

Предлагаемое техническое решение объясняется с помощью фиг. 1-5, где

фиг. 1 - функциональная схема электропривода;

фиг. 2 - графики сигналов при классическом ПИД-регуляторе и скачкообразном входном сигнале;

фиг. 3 - графики сигналов в предлагаемом электроприводе при скачкообразном входном сигнале;

фиг. 4 - графики сигналов при классическом ПИД-регуляторе в установившемся режиме при синусоидальном входном сигнале;

фиг. 5 - графики сигналов в предлагаемом электроприводе в установившемся режиме при синусоидальном входном сигнале.

Функциональная схема электропривода показана на фиг. 1. Здесь 1-5 - сумматоры; 6 - пропорциональное звено; 7 - дифференцирующее звено; 8 - усилитель мощности; 9 - электродвигатель; 10 - объект управления; 11 - датчик угла; 12 - модель пропорционального звена; 13 - модель дифференцирующего звена; 14 - модель усилителя мощности; 15 - модель электродвигателя; 16 - модель объекта управления; 17 - модель датчика угла; 18 - интегратор.

Входом электропривода являются первые входы входного сумматора 1 и сумматора 3. Второй инвертирующий вход сумматора 1 подключен к выходу датчика угла 11, а выход подключен к входам пропорционального 6 и дифференцирующего 7 звеньев, выходы которых подключены к первому, второму входам сумматора 2. Его третий вход подключен к выходу интегратора 18, а выход соединен со входом усилителя мощности 8. Его выход подключен к входу электродвигателя 9, вал которого связан с объектом управления 10 и датчиком угла 11.

Второй инвертирующий вход сумматора 3 подключен к выходу модели датчика угла 17, а выход подключен к входам пропорционального 12 и дифференцирующего 13 звеньев, выходы которых подключены к первому, второму входам сумматора 4. Его выход соединен со входом модели усилителя мощности 14. Его выход подключен ко входу модели электродвигателя 15, вал которого связан с моделью объекта управления 16 и моделью датчика угла 17. Его выход подключен к первому входу выходного сумматора 5, второй инвертирующий вход которого подключен к выходу датчика угла 11, а выход подключен ко входу интегратора 18.

Электропривод работает следующим образом. Задающее воздействие α0 поступает на первый вход сумматора 1. Датчик угла 11 вырабатывает сигнал, пропорциональный углу поворота α объекта управления 10. Этот сигнал поступает на второй инвертирующий вход сумматора 1, который формирует сигнал погрешности

Δα=α0-α.

Этот сигнал поступает на входы пропорционального 6 и дифференцирующего 7 звеньев, которые вырабатывают сигналы , согласно уравнениям

Эти сигналы приходят на первый и второй входы сумматора 2.

Задающее воздействие α0 поступает на первый вход сумматора 3. Модель датчика угла 17 вырабатывает сигнал, пропорциональный углу поворота модели объекта управления 16. Этот сигнал поступает на второй инвертирующий вход сумматора 3, который формирует сигнал погрешности

Этот сигнал поступает на входы пропорционального 12 и дифференцирующего 13 звеньев, которые вырабатывают сигналы , согласно уравнениям

Эти сигналы приходят на входы сумматора 4, который вырабатывает сигнал модели регулятора

поступающий на вход модели усилителя мощности 14. Его выходной сигнал

приходит на вход модели 15 электродвигателя, связанного с моделью объекта управления 16 и с моделью датчика 17 угла. Движение модели объекта управления описывается уравнениями

где - угловая скорость модели объекта управления 16; JΣ - его момент инерции; - электромагнитный момент модели электродвигателя 15.

Выходной сигнал модели датчика 17 угла поступает на первый вход сумматора 5, на второй инвертирующий вход которого приходит сигнал а с датчика угла 11, а на выходе формируется сигнал рассогласования

Этот сигнал поступает на вход интегратора 18, формирующего сигнал

приходящий на третий вход сумматора 2. Он вырабатывает сигнал регулятора

поступающий на вход усилителя мощности 8. Он питает электродвигатель 9 напряжением

Электродвигатель 9 вращает объект управления 10 согласно уравнениям

Здесь М - электромагнитный момент; М=ci; с - постоянный коэффициент; i - ток электродвигателя.

Отметим, что электропривод имеет статический момент Мс, медленно изменяющийся во времени, а регулятор является пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД-регулятор). Модель электропривода не учитывает статический момент, а регулятор модели является пропорционально-дифференциальным. Интегратор в качестве входного сигнала использует угол рассогласования между объектом управления 10 и его моделью 16.

На фиг. 2 представлены графики угла, скорости вращения, тока электродвигателя и сигнала интегратора при классическом ПИД-регуляторе и скачкообразном входном сигнале. Видно, что интегрирующее звено реагирует на полную погрешность, не разделяя ее на динамическую и статическую составляющие. После первого достижения требуемого значения угла ао наблюдается значительный динамический выброс, связанный со сбросом интегратором лишнего сигнала.

На фиг. 3 даны графики угла, скорости вращения, тока электродвигателя и сигнала интегратора в предлагаемом электроприводе при скачкообразном входном сигнале. Видно, что сигнал интегратора связан со статической погрешностью, а динамический выброс значительно ослаблен.

Параметры электропривода имеют следующие значения:

Время моделирования электропривода - 4 с, шаг интегрирования - 0,2 мс.

На фиг. 4 представлены графики входного угла α0, угла α, скорости вращения со, тока электродвигателя i и сигнала интегратора uи в электроприводе при классическом ПИД-регуляторе в установившемся режиме при синусоидальном входном сигнале. Видно, что сигнал интегрирующего звена uи содержит полезную постоянную составляющую, а также большую переменную составляющую. Угол α значительно отличается от входного сигнала α0.

На фиг. 5 даны графики входного угла α0, угла α, скорости вращения со, тока электродвигателя i и сигнала интегратора uи в предлагаемом электроприводе в установившемся режиме при синусоидальном входном сигнале. Видно, что сигнал интегратора uи постоянен, а угол а близок к входному углу α0.

Таким образом, благодаря выполнению регуляторов основного электропривода и его эталонной модели пропорционально-дифференциальными и добавления в закон управления электропривода интегрального сигнала, формируемого по разности выходных сигналов электропривода и его модели получен электропривод с компенсацией действия статического момента и высокими динамическими характеристиками.

Электропривод, содержащий основной электропривод с входным сумматором, эталонную модель и выходной сумматор, инвертирующий вход которого соединен с выходом основного электропривода, а неинвертирующий вход - с выходом эталонной модели, неинвертирующий вход входного сумматора соединен с входом электропривода, отличающийся тем, что основной электропривод содержит пропорциональное и дифференцирующее звенья, подключенные к выходу входного сумматора, выходы которых подключены к первому, второму входам второго сумматора, соединенного последовательно с усилителем мощности и электродвигателем, механически связанным с объектом управления и датчиком угла, выход которого подключен ко второму инвертирующему входу входного сумматора, эталонная модель содержит третий сумматор, первый вход которого соединен с входом электропривода, а выход подключен к входам моделей пропорционального и дифференцирующего звеньев, выходы которых подключены к первому, второму входам четвертого сумматора, соединенного последовательно с моделями усилителя мощности и электродвигателя, связанных с моделями объекта управления и датчика угла, выход которого подключен ко второму инвертирующему входу третьего сумматора, введен интегратор, вход которого подключен к выходу выходного сумматора, а выход подключен к третьему входу второго сумматора.
Электропривод
Электропривод
Электропривод
Электропривод
Электропривод
Электропривод
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 127 items.
20.08.2016
№216.015.4d30

Резцовая головка для удаления внутреннего грата в электросварных трубах

Изобретение относится к области производства труб и может быть использовано для снятия внутреннего грата при изготовлении электросварных труб. Резцовая головка содержит корпус 1 с жестко закрепленными в нем передним и задним опорными роликами 4 и 5, резцедержатель 2 с резцом 3, рычаг 6 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595163
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e1f

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха содержит корпус, размещенную в ней жаровую трубу с форсунками и завихрителем с входным коническим участком, состоящую из двух телескопически соединенных между собой передней и задней частей. Каждая из частей жаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595287
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e73

Способ переноса изображений с трансферной пленки на металлоизделия объемной конструкции электротермовакуумной обработкой

Изобретение относится к области технологии нанесения полимерных порошковых красок и композиций на их основе в электростатическом поле и предназначено для получения высокопрочных изображений на металлических изделиях при изготовлении цветных надписей, информационно-указательных знаков, рисунков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595537
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.512f

Шаговый электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя, например, в системах без датчика угла. Технический результат заключается в обеспечении конструкции электродвигателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596145
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.5286

Магнитный редуктор

Изобретение относится к электромагнитным механизмам, а именно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат заключается в улучшении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594018
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.55c9

Разборная оправка для формообразования полых изделий

Разборная оправка для формообразования полых изделий относится к области авиа- и машиностроения и может быть использована для изготовления тонкостенных полых деталей из современных технологичных материалов. Разборная оправка содержит монтажный стержень 1 и формообразующие сегменты 2. Оправка с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593447
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c49

Способ монтажа оконных и дверных блоков в домах из бревен и бруса

Предложен способ монтажа оконных и дверных блоков в домах из бревен и бруса. Он включает изготовление и установку обсады, содержащей «гребни», «стояки», горизонтальные элементы. При этом «гребень» обсады изготавливают отдельно из пиломатериала, «стояки» изготавливают непосредственно по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589536
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5e87

Инструмент для соединения деталей из листового металла клинчеванием

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам и устройствам для соединения наложенных друг на друга металлических листов методом местной пластической деформации с образованием взаимозацепляющегося соединения. Соединение осуществляется с помощью смонтированных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590424
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6211

Способ проведения экзотермических и эндотермических каталитических процессов частичного превращения углеводородов и реакторная группа для его осуществления

Изобретение относится к химической, нефтехимической и энергетической промышленности и может быть использовано для проведения каталитических процессов со значительными тепловыми эффектами при частичном превращении углеводородов. Способ проведения экзотермических и эндотермических каталитических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588617
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.77da

Устройство для определения механических свойств полимерных материалов

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к испытаниям полимерных материалов на растяжение-сжатие. Устройство содержит термокриокамеру, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца, выполненный в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598981
Дата охранного документа: 10.10.2016
Showing 1-10 of 73 items.
20.01.2013
№216.012.1b6f

Способ получения пептидного комплекса из печени рыб тресковых пород

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, а именно к способу получения биологически активного пептидного комплекса из печени рыб семейства Gadidae. Способ включает измельчение исходного сырья, экстракцию смесью масла и воды при соотношении сырье:экстрагент 1:5-1:30 при комнатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472517
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.2154

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474033
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.234c

Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для выделения из них примесей, например нефтепродуктов. Устройство содержит аэрирующий, флотирующий и накопительный узлы, последовательно сообщенные друг с другом. Аэрирующий узел содержит резервуар 1, выполненный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474538
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.234d

Способ очистки нефтесодержащих сточных жидкостей

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих сточных жидкостей и может быть использовано для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов. Способ очистки включает аэрирование через объем воздуха, находящийся под давлением, большим атмосферного, и флотирование в объеме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474539
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.05.2013
№216.012.3cc0

Средство, обогащенное пептидами, аминокислотами и фосфолипидами

Изобретение относится к медицине, биотехнологии, а также фармацевтической, пищевой и косметической промышленности и касается средства из внутренностей морского ежа, являющихся отходами после отделения съедобных гонад. Средство, обладающее противовоспалительной и иммунотропной активностью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481119
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.06.2013
№216.012.46f1

Средство, обладающее противовоспалительным действием

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к средству, обладающему противовоспалительным действием. Средство, обладающее противовоспалительным действием, которое в качестве активного компонента содержит комплекс, получаемый из целомической жидкости морских ежей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483741
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.58fd

Средство, обладающее противовоспалительным и противоаллергическим действием

Изобретение относится к области фармации, медицины и ветеринарии, а именно к новым лекарственным средствам для лечения воспалительных и аллергических заболеваний. Поставленная задача получения в форме глазных капель, интраназальных капель и спрея не токсичного, удобного в использовании и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488402
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.09.2013
№216.012.6e32

Биологически активный комплекс, обладающий противоаллергическим действием

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и представляет собой комплекс биологически активных веществ для лечения аллергических заболеваний различного генеза, характеризующийся тем, что он выделен из печени рыб тресковых пород последовательным фракционированием от балластных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493861
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.10.2013
№216.012.753c

Способ получения комплекса биологически активных веществ из печени рыб тресковых пород

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии. Предложен способ получения биологически активных веществ из печени рыб семейства тресковых (Gadidae). При получении биологически активных веществ проводят гомогенизацию печени рыб, обработку фарша экстрагентом, представляющим собой смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495672
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.11.2013
№216.012.8384

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499344
Дата охранного документа: 20.11.2013
+ добавить свой РИД