差速器合成速度的自控方法技术

本发明专利技术涉及一种行星齿轮差速器的速度自动控制方法。行星齿轮差速器有两个输入轴一个输出轴，本发明专利技术在差速器的输出轴上设转速检测器，测得转速信号反馈给直流副机的调速设备，差速器合成速度给定信号由外加的精密电位器提供。所述反馈信号和给定讯号在直流调速设备中进行比较后，控制直流副机执行调速指令。由于所述反馈信号和给定信号都是以差速器的合成速度为基准，实现了差速器的闭环自动控制。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

Automatic control method for differential synthesis speed

The invention relates to an automatic speed control method for planetary gear differential mechanism. Planetary gear differential with two input shaft and an output shaft, the output shaft of the differential detector set speed on the measured speed feedback signal to DC speed control equipment auxiliary machine, the differential synthetic speed signal provided by external precision potentiometer. When the feedback signal and the given signal are compared in the DC speed regulation device, the DC secondary controller is controlled to execute the speed regulation instruction. Because the feedback signal and the given signal are based on the synthesis speed of the differential, the closed loop automatic control of the differential is realized.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种行星齿轮差速器的速度自动控制方法，具体说是对差速器输出轴的合成速度进行闭环自动控制的方法。工业上常用的差速器，其机械部份是一个两自由度、三构件的行星差速齿轮传动机构。它的三个基本构件可分别与交流主机、直流副机和负载(直接或间接地)相联接。此种型式的差速器，通常电力传动采用一台功率较大的不调速的异步电动机作主机，一台功率较小的可调速的直流电动机作副机。这种双机组成的机电结合的调速方法，通称差动调速。其调速范围大致与直流副机的功率成正比。这就是说当三个构件中的两个输入轴获得转速时，输出轴的转速是两个输入转速的合成，当对直流副机调速时，其输出轴的合成速度也在一定范围内得到调节。所述差动调速电力传动的控制方法一般采用改变直流副机电枢电压的方式。直流副机供电装置可以是变流机组，也可以是可控硅变流装置，当采用可控硅变流装置时，一般选用与直流电动机配套的、系列化了的可控硅直流调速设备，并采用转速-电流双闭环控制系统，其转速反馈信号通常用测速发电机检测，测速发电机在直流电动机轴的另一端安装。当欲调节差速器输出轴的合成速度时，首先必须将此速度换算成直流副机轴上所需的对应转速，然后才能对直流副机进行速度给定，使直流副机稳速在某一要求的给定转速上。但往往由于对输出轴是开环控制，所以一次给定所得合成速度与输出轴所要求的合成速度值不一致，必须进行反复调节给定值才能获得所需要的速度。无疑这是件十分烦锁的事。尤其缺少经验时或需要频繁调速时，要花费很多时间和精力。这种对直流副机实行闭环控制的方法，自动纠偏能力不够好也不能实现多分部速度协调控制。本专利技术人注意到目前尚未有对差速器合成速度实行闭环自动控制的方法和实例。本专利技术的目的是提供一种差速器合成速度闭环自动控制方法以弥补现有技术之不足。为实现上述目的，本专利技术在现有技术基础上采取如下技术措施1.直流副机的调速系统以差速器合成速度实行闭环控制。直流副机供电装置可以是变流机组，也可以是可控硅变流装置。可控硅变流装置的主电路形式可以是三相全控桥式电路;也可以是三相全控桥式反并联电路;还可以是三相全控桥式交叉接线电路。所述调速系统可以是转速-电流双闭环的测速反馈稳速系统;也可以是数字稳速系统或频率反馈稳速系统。不管采用哪种调速系统，这时速度调节系统的参数不能按直流副机而是按所述差速器输出轴的调速范围来确定。因为按差速器齿轮传动原理，各轴之间转速关系如下nC＝iBCA·nA+iACB·nB……(ⅰ)式中nA……交流主电机轴“A”的转速 r/minnB……直流副电机轴“B”的转速 r/minnC……差速器输出轴“C”的合成转速 r/min以下分不同情况进行分析1.1正常调速情况下，因主电机转速是定值，nA＝常数，△nA＝0。由(1)式可得△nC＝iACB·△nB，可见对输出轴直接调速的效果与对直流副机轴进行间接调速一样，两者之间相差一个传动速比关系。但直接调速方法使操作大大简化，自动化程度大为提高。1.2外界扰动输入时，由于所述调速系统均属“三阶最佳系统”，其静态误差和跟踪误差都为零，但不同调速方法又有不同结果。1.21采用对直流副机轴闭环调速时，干扰量作用下对nB的静态误差和跟踪误差是零，即这时△nB＝0，由(1)式可得△nC＝iBCA·△nA，合成速度的偏差△nC就是主电机受外界干扰产生的转速偏差与速比乘积。虽然主电机机械特性硬，但是实践资料统计结果，现有技术中这种偏差量约占差速器合成速度的2∽3%，一般是无法消除的。据报导在差动调速热带连轧工艺中，因“温差”和“厚差”所引起的扰动影响产品质量约占总产量的3∽5%。1.22采用对输出轴闭环调速时，干扰量作用下对nC的静态误差和跟踪误差是零，这时△nC＝0，由(1)式可得0＝iBCA·△nA+iACB·△nB，亦即iBCA·△nA＝-iACB·△nB，可见主电机因干扰产生的偏差可被直流副机调节作用所抵消。亦即用本专利技术提供的方法，外界干扰可以被全部纠偏，从而至少提高总产量的3∽5%。1.3当突加负载时，由于对输出轴实行闭环自动控制，其动态速降显然也要比对直流副机调速来得小，响应时间来得短。这对动态特性要求高的工艺，是一可贵的品质指标。综上所述，对直流副机的调速系统进行改造是可行的。2.在差速器输出轴上安装转速检测器以获取所述转速反馈讯号。所述转速检测器可以是交直流测速发电机，也可以是磁电、光电转速传惑器。具体选型视工作机械所需的稳速精度要求和所采用的调速系统类别来确定。3.所述调速系统的给定信号按差速器输出轴所需速度进行直接给定而不是对直流副机轴的速度进行给定。速度给定讯号发生器按调速精度要求和调速系统类别来选择，常用的有给定积分器和频率给定器。对于所述用测速发电机实现转速反馈的转速-电流双闭环调速系统，所述可控硅直流调速设备中一般设有给定积分器，其速度给定的输入讯号可由精密电位器提供。当采用数字调速或计算机控制时，应采用频率给定器作为给定讯号发生器。4.所述差速器合成速度自控方法可以组成多分部速度协调控制系统，用速度链协调各分部的速度，并可加入缓冲装置，还可方便地现实计算机控制。本专利技术解决了差速器自动调速问题，技术经济效果十分明显。1.因调速方法简便，达到闭环自动调速的效果，可提高产量10∽15%;2.因自动纠偏能力增强可使产品合格率提高3∽5%;3.可实现多分部速度协调自动控制、数字调速和计算机控制，使差动调速技术应用领域拓宽了，自动化水平提高了;4.投资省，以差动调速连轧为例，仅为直流连轧设备投资的50∽75%，特别适合中小型轧机改造使用;5.经济效益显著，以年产6万吨的400mm热带连轧车间为例，采用本专利技术的调速方法可净增产量13∽20%，每年可增产7800吨-12000吨成品带钢，每吨产品按获纯利100元计，全年可增收78-120万元。以下结合附图对本专利技术作进一步描述。图一是本专利技术的一种差速器调速系统原理框图。图二是本专利技术的一种数字稳速系统原理框图。图三是采用本专利技术的四连轧机速度协调控制系统框图。参见图一，DMDD是双机驱动差速器，轴“C”是输出轴，DA是功率为300KW的交流主电动机，DB是功率为30KW的直流副电机，LQ是直流副机的励磁线圈，CS是光电测速传感器，D/A是数模转换器，DW是外加的速度给定电位器，点划线框内是可控硅直流调速设备。可控硅直流调速设备主电路采用三相全控桥式电路，调速系统采用转速-电流双闲环系统，其中，GD是自带的速度给定环节，GJ是给定积分器，ST是速度调节器，LT是电流调节器，CM是触发脉冲，SL是锁零控制器，JB是监视保护器，LF是电流反馈环节。改变给定电位器DW的转角位置，就可方便地完成调速工作。参见图二，速度给定采用石英晶体振荡器SGD给出高精度标准频率的脉冲，经分频器FP给出可调的给定频率脉冲。正比于转速的反馈脉冲是由与差速器输出轴联结的光电转速传感器CS给出。可逆计数器NJS作为比较环节，具有积分功能。只当给定与反馈脉冲的频率完全一致时，才会维持动态平衡，从而可克服各种偏差力求使输出轴转速达到给定值。计数器的存储数经数-模转换器D/A变成模拟量后作为调节器TQ的输入信号，并通过可控硅直流调速设备的脉冲触发器CM去触发可控硅KS，达到控制差速器DMDD的直流副电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差速器合成速度自动控制方法，由行星齿轮差速器、交流主电动机、直流副电动机、交直流电机的供电和传动设备、转速检测器和速度给定器组成，其特征是直流副机的电力传动设备和调速系统采用差速器合成速度闭环控制，转速反馈讯号取自差速器输出轴上的转速检测器，转速给定信号是按差速器输出轴所要求的速度直接给定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨化让，杨兴宇，
申请(专利权)人：杨兴宇，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]