新型的双重积分给定器制造技术

本发明专利技术用于电气传动系统产生给定信号。已有一种双重积分给定器，由放大器（１）、（２），反相器（３）和积分器（４）、（５）组成；能产生平滑过渡的曲线且其一、二阶导数可调，但其开始达到恒值时有超调。本发明专利技术给该给定器输入一可变信号△ｕ（ｔ），使输出、输入信号Ｕｃ、Ｕｒ及积分器（４）输出Ｕ－［４］在Ｕｃ达恒值以前需平滑过渡期间，有１△μ（ｔ）＋Ｕｃ１≥１Ｕｒ１，当１Ｕｃ１＝１Ｕｒ１时，△ｕ（ｔ）＝０，Ｕ－［４］＝０，从而保留该给定器优点又无超调。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

A new double integrator setter

The invention is used in an electric drive system to produce a given signal. There is a double integral is given, the amplifier (1), (2), an inverter (3) and an integrator (4), (5); to produce a smooth transition curve and its one or two derivatives can be adjusted, but it began to achieve constant value with overshoot. The present invention is a variable to the given input signal U (T), the output and the input signal Uc, Ur and U output integrator (4) 4 in Uc was constant before to smooth the transition period, there are 1 mu Delta (T) + Uc1 = 1Ur1, when 1Uc1 = 1Ur1. U (t) = 0, U = 0 - 4, so as to keep the advantages and no overshoot is given.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种新型的给定装置及其制造方法，用于电气传动系统产生给定信号。本专利技术作出以前，电气传动系统典型的给定器由3个运算放大器作成。如附图说明图1，其中(V1)构成一个很大放大系数的比例放大器，(V2)形成一个反相器，(V3)做成一个积分器。当其输入端加上如图2所示的阶跃信号Ur时，其输出信号Uc随时间t而变化的波形也示于图2中。当该Uc波形作为速度给定信号时，显然，其起动(O点)、进入恒速(A点)、减速开始(B点)和停机(C点)等处发生突变，从而使传动系统产生电的和机械的冲击，损伤设备;用于载人系统，将使乘客产生不舒适感。目前电梯中，广泛应用典型的给定积分器加上一个平滑器(或称转换器)来实现给定信号的平滑过渡。但这种平滑的过渡曲线只是一种近似的双重积分曲线，与理论计算速度有差异，同时其平滑程度的调整比较困难。客运索道中现普遍采用一个如图1所示常用的给定积分器及能分段改变其积分常数的控制器来产生折线式的信号曲线，以避免给定速度曲线的突变。但它增加了加减速的运行时间，影响了效率(《起重运输机械》，1987·8，P6～P9)。“Electrie”，28(1974)，H、7P371～374公开的技术提供了另一种改善过渡特性的方法，主要是利用零极点对消原理来调整速度和加速度。但当运行中系统的参数发生变化时，就难以保持零极点对消;同时调试需与整个系统一道进行，较为麻烦。“ISR”杂志，1975、2，第49～55页公开了一种双重积分的给定器，它主要由两个很高放大系数且主要工作在限幅状态的比例放大器(1)、(2)，两个积分器(4)、(5)及一个反相器(3)组成(见图3)。当加入输入信号Ur，其随时间t而变化的波形便如图4所示。因为开始加入正信号Ur时，由于放大器(1)的放大系数很高，故其输出U1即达到其负限幅值;放大器(2)在该限幅值的作用下，输出值U2也立即达到正限幅值;经过反相器(3)，其输出为-U2;积分器(4)在恒定信号-U2的作用下积分，输出由零而线性增加的信号U4;积分器(5)再将U4积分便得到一平滑过渡的抛物线输出信号Uc(如图4中Uc波形的OM段)。当积分器(4)的输出U4增加到其大小与U1的大小相等即｜U4｜＝｜U1｜时，由于两者极性相反，故放大器(2)的输入为零;则(2)的输出U2便由其限幅值返回至零，即积分器(4)的输入为零，则其输出U4便保持原值不再增加;而积分器(5)在固定值U4的作用下积分，就得到一大小直线上升的Uc，如图4中的MA段。(为了清楚地进行比较，图4中将U4和Uc的反相波-U4和-Uc分别与U1和Ur画在一个座标内。)当Uc增加到幅值与Ur的幅值相等即｜Uc｜＝｜Ur｜时，由于Uc、Ur极性相反，故放大器(1)的输入为零，其输出U1回复为零;这时(2)的输入就只是U4，故其输出U2便立即达到负限幅值;通过反相器(3)改变极性，(4)在-U2作用下积分，输出U4开始线性减少，但在U4降到零以前，由于(2)放大系数很高其输出U2始终保持限幅值不变，因此U4不断线性减少直至零;因U4直线减少故(5)积分后Uc形成平滑的抛物线，又因U4始终大于零所以积分后Uc的幅值仍不断增加，如图4Uc波形的AN段。同样，当输入Ur为负的阶跃信号时，其过程结果同上一样，只不过各环节的波形极性相反而已。因此，这种技术所产生的曲线过渡平滑;并且由于是经双重积分产生，作为速度给定信号时正反映了速度与加速度、加速度变化率间的积分和双重积分的数学关系，故准确、效率高;同时可通过调节放大器(1)和(2)的限幅值来方便地改变输出信号曲线的一阶和二阶导数即相应可方便调节速度给定信号的加速度和加速度变化率。但是，该双重积分给定器是在Uc直线增加到恒值，即｜Uc｜＝｜Ur｜之后(如图4中的A点)才开始产生缓慢增加的平滑过渡曲线(图4中的AN段)，因此，不可避免地要出现超调。这在某些要求精度较高的电气传动系统中是不允许的;同时这种超调还使信号在恒值阶段容易产生振荡。一九八四年我国长江客运索道可控硅传动设计采用了这种给定器，经实验和安装调试表明，其给定曲线过渡平滑，且加速度和加速度变化率均可方便调节，但也确实存在上述问题。最后投产时被迫改用给定信号为折线变化的、分段改变其积分常数的图1所示的积分器，并且至今仍未能改回。本专利技术的任务是改善上述实施重积分运算的信号给定器，使其给定输出不出现超调。由上述分析，造成超调的原因是因为在输出信号Uc直线上升到恒值，即｜Uc｜＝｜Ur｜之后才开始出现平滑过渡所发生的;而开始平滑过渡的条件就是放大器(1)的输入变为零。因此，解决任务的办法是在该给定器输入端加上一个可变信号△u(t)(见图5，图5中其他符号同图3(1)、(2)为高比例放大器，(4)、(5)为积分器，(3)为反相器，Ur、Uc为输入、输出信号)，使得Uc在达到恒值之前、需要平滑过渡时起直到Uc达到恒值即｜Uc｜＝｜Ur｜时为止，始终保证｜Uc+△u(t)｜＝｜Ur｜;而当｜Uc｜＝｜Ur｜时，使△u(t)＝0，U4＝0，从而使Uc达到并维持在恒定值。进一步分析得知，Uc实施上述平滑过渡的条件仅仅是使放大器(2)的输出U2由零反相达到其限幅值并保持不变;因为在这个条件下积分器(4)将反相积分，U4幅值将线性减少从而使积分器(5)的输出Uc为一平滑的抛物线。因此信号△u(t)的特征是在Uc平滑过渡期，｜△u(t)+Uc｜≥｜Ur｜;而当｜Uc｜＝｜Ur｜时，△u(t)＝0，U4＝0。可变信号△u(t)可以由外部线路产生，也可以由给定器本身环节的信号来控制。最佳的办法是利用积分器(4)的输出信号经比例运算来获取(参见图6)。按本专利技术制成的双重积分给定器，已经实验表明能产生无超调的、易于调试稳定的、抛物线过渡的给定信号，且该给定信号的一阶和二阶导数方便可调。按本专利技术提供的产生可变信号△u(t)的最佳办法制作的给定器，线路简单、调试容易，元器件少而成本低廉。本文件共有七张附图图1、目前电气传动典型的给定积分器原理图;图2、典型给定积分器的输出波形图;图3、已公开的双重积分给定器方框图;图4、已公开的双重积分给定器各环节波形图;图5、本专利技术方框图;图6、本专利技术最佳实施例原理图;图7、最佳实施例图各环节波形图。结合图6最佳实施例原理图及其各环节波形7，进一步说明本专利技术的特征在图6和图7中，(1)、(2)为很高放大系数且主要工作在限幅状态下的比例放大器(3)、(6)为反相器;(4)、(5)为积分器;Ur、Uc分别为给定器输入和输出信号U1、U2、U4、U6分别为(1)、(2)、(4)及(6)的输出信号t表示时间;-U2、-U4、-U6和-Uc相应为U2、U4、U6及Uc的反相信号。当Ur如图7所示为一正阶跃信号时，U1达到放大器(1)的负限幅值，则U2达其正限幅值，倒相后为-U2;经(4)积分后，U4直线上升;再经(5)积分，Uc为一平滑的抛物线，如图7中Uc波形的OM段。当｜U4｜＝｜U1｜时，放大器(2)的输入为零，则U2＝0;则积分器(4)的输入为零，故U4保持原值不变;所以经(5)积分后，Uc的幅值便直线上升，如图7中的MA段。当U4经(6)倒相并适当比例运算后得到的U6使得｜U6+Uc｜＝｜Ur｜时，(1)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双重积分给定器，它由两个很高放大系数且主要工作在限幅状态下的比例放大器（１）、（２），一个反相器（３）和两个积分器（４）、（５）构成。其特征在于给定器输入端加入一个可变信号Δｕ（ｔ），使得输出信号Ｕｃ接近恒定输出、需要平滑过渡期内，输入信号Ｕｒ与Δｕ（ｔ）、Ｕｃ有丨Δｕ（ｔ）＋Ｕｃ丨≥丨Ｕｒ丨成立；当Ｕｃ达到恒定值即丨Ｕｃ丨＝丨Ｕｒ丨时，使Δｕ（ｔ）＝０，积分器（４）输出Ｕ↓［４］＝０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永庆，
申请(专利权)人：煤炭工业部重庆煤矿设计研究院，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]