Адаптивная система управления с нестационарным упругим механическим объектом

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С НЕСТАЦИОНАРНЫМ УПРУГИМ МЕХАНИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные измеритель отклонения выходной координаты , блок управления, корректирующее звено, регулятор тока и объект управления с двигателем постоянного тока и упругой передачей , измеритель выходной координаты, выходом соединенный с входом измерителя отклонения выходной координаты, а также первый и второй полосовые фильтры, соединенные входами соответственно с выходом регулятора тока и с выходом измерителя отклонения выходной координаты, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в нее.дополнительно введены вычислитель частотных характеристик объекта, управляемый квадратурный генератор и измеритель параметров объекта, причем первый и второй входы вычислителя частотных характеристик объекта соединены с выходами соответственно первого и второго полосового фильтров, третий и четвертый входы - соответственно с первым и вторым выходами квадратурного генератора , а первый и второй выходы - соответственно с первым и вторым входами измерителя параметров объекта, первый выход измерителя параметров объекта соединен с входом квадратурного генератора, второй и третий выходы - соответственно с вторым и третьим управляющими входами корректирующего звена, четвертый выход - с вторым входом блока управления, а первый выход квадратурного генератора соединен с вторым входом регулятора тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9! ((!!

SU (594 G 05 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689302/24-24 (22) 16.01.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) В. А. Новиков, Л. М. Осипов и А. Б. Заходов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (53) 62-50(088.8) (56) Соколовский Г. Г. и др. Последовательная коррекция в унифицированных системах автоматического регулирования при наличии упругой связи между двигателем и механизмом.— ЭИ, сер. Электропривод, 1973, № 2, (19), с. 15.

Авторское свидетельство СССР № 991365, кл. G 05 В 11/00, 1982.

Гоноровски и И. С. Радиотехнические цепи и сигналы.— М.: Связь, 1973.

Хьюсман Л. П. Теория и расчет RC-цепей.— М.: Связь, 1973. (54) (57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С НЕСТАЦИОНАРНЫМ УПРУГИМ МЕХАНИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные измеритель отклонения выходной координаты, блок управления, корректирующее звено, регулятор тока и объект управления с двигателем постоянного тока и упругой передачей, измеритель выходной координаты, выходом соединенный с входом измерителя отклонения выходной координаты, а также первый и второй полосовые фильтры, соединенные входами соответственно с выходом регулятора тока и с выходом измерителя отклонения выходной координаты, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в нее.дополнительно введены вычислитель частотных характеристик объекта, управляемый квадратурный генератор и измеритель параметров объекта, причем первый и второй входы вычислителя частотных характеристик объекта соединены с выходами соответственно первого и второго полосового фильтров, третий и четвертый входы — соответственно с первым и вторым выходами квадратурного гене- ® ратора, а первый и второй выходы — соответственно с первым и вторым входами изме- Ц / рителя параметров объекта, первый выход измерителя параметров объекта соединен с входом квадратурного генератора, второй и третий выходы — соответственно с вторым и третьим управляющими входами коррек- > тирующего звена, четвертый выход — с вторым входом блока управления, а первый выход квадратурного генератора соединен с вторым входом регулятора тока. 00

1188697

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в электромеханических системах с нестационарным упруговязким объектом при широком диапазоне изменения частоты упругих колебаний, коэффициента демпфирования и момента инерции (массы) объекта, для регулирования значений угловых (линейных) скоростей, положений, ускорений, натяжений и в других приложениях.

Цель изобретения — повышение динамической точности и быстродействия системы, работающей в условиях изменения частоты упругих колебаний, коэффициента демпфирования и суммарного момента инерции (суммарной массы) упруговязкого объекта.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы; на фиг. 2 — диаграммы процесса самонастройки параметров системы; на фиг. 3 — принципиальная схема блока управления системы регулирования скорости с нестационарным объектом; на фиг. 4— принципиальная схема перестраиваемого корректирующего звена; на фиг. 5 — принципиальная схема перестраиваемого квадратурного генератора; на фиг. б — структурная схема вычислителя частотных характеристик упруговязкого звена объекта; на фиг. 7— реализация фильтров активными RC-цепями; на фиг. 8 — функциональная схема измерителя параметров нестационарного объекта; на фиг. 9 — реализация функциональных элементов измерителя.

Адаптивная система управления с нестационарным упругим объектом (фиг. 1) содержит основную систему, состоящую из измерителя 1 отклонения выходной координаты от заданного значения, блока управления 2 системы, корректирующего звена 3 с двумя управляющими входами для настройки параметров в соответствии с частотой упругих колебаний и коэффициентом демпфирования упругого звена объекта, регулятора тока 4, объекта управления 5 с двигателем постоянного тока и упруговязкой механической передачей, измерителя выходной координаты 6, и подсистему самонастройки параметров корректирующего звена и блока управления, в которую входят управляемый квадратурный генератор 7, формирующий два квадратурных гармонических сигнала с частотой, пропорциональной входному управляющему напряжению, два полосовых фильтра 8 и 9, вычислитель 10 частотных характеристик упруговязкого звена объекта, измеритель 11 параметров coy= /Ty, / „ и Iz/1 о или (mz/mzo) упруговязкого объекта, где со у — частота упругого резонанса;

5y —; I

=const, 1 — — var соответственно расчетное и текущее значения суммарных моментов инерции объекта (при регулировании угловых координат); т, o=const, m< —— var — расчетное и текущее значения суммарных масс

55 объекта (при регулировании линейных координат) .

Первый выходной сигнал квадратурного генератора со сканированием частоты, подаваемый на вход регулятора тока (на вход замкнутого контура регулирования тока якоря), является пробным сигналом для системы с нестационарным объектом.

Работа адаптивной системы управления с нестационарным упругим объектом осуществляется следующим образом.

При включении источника питания измерителем параметров объекта 11 формируются начальные напряжения, соответствующие начальным значениям параметров а„, min= /Tya min, /25 min êoððåêòèðóþøåão ! звена и начальному значению параметра (Iz +Imp) рущд или параметра (mg /mg p) nmin определяющего коэффициент усиления блока управления. Значения ср, m;Ä /Д р. (Iz/Iz p) р„,„или (mz/mzp) „;„выбираются так, чтобы обеспечить устойчивость основной системы при ее пуске с произвольными начальными значениями параметров ау=

= /T> /Д,„, Iz/Izp объекта, изменяющимися в известной области а ы(о (ол„,» (/2gy) min / Ь((/Йу) max, (Ig/1ао) min% (1 /1 о((1,./I>p),„при функционировании системы. Одйовременно с этим измерителем параметров 11 формируется начальное значение сигнала управления частотой ь; квадратурного генератора, обеспечивающее минимальное значение частоты p;;„(cp„;,.

Процесс самонастройки параметров корректирующего звена и коэффициента усиления блока управления системы начинается с момента переключения в измерителе 11 контактов реле, срабатывающего с небольшой выдержкой времени после включения напряжения источника питания. При этом сигнал управления частотой квадратурного генератора и частота сигнала квадратур ного генератора начинают линейно во времени нарастать, что приводит к увеличению абсолютного значения мнимой частотной характеристики упругого звена объекта и к изменению котангенса угла фазового сдвига, вносимого упругим звеном объекта. Возрастающее абсолютное значение мнимой частотной характеристики объекта достигает максимума, равного приближенно величине при значении сканирующей частоты квадратурного генератора cp;=ip„, причем в момент прохождения максимума скорость изменения котангенса угла фазового сдвига упругого звена объекта, взятая с масштабным коэффициентом cpÄ â€” -, пропорциональт на параметру / „объекта. В этот момент в измерителе 11 параметров объекта осуществляется фиксация напряжений, пропорциональных модулю мнимой частотной характеристики (т. е. величине — ". ) и частоте ipÄ=ip;, измерение и фиксация сигнала о произведении скорости изменения котангенса фазового сдвига на параметр cp„= /Т„

1 188697

30

40

50 упругого звена (т. е. напряжения, пропорционального величине /Д„), вычисление напряжения, пропорционального параметру

1 /1 0 объекта. В соответствии с полученнь1ми сигналами, пропорциональными параметрам оз„= /Т„, /Д„и 1 / Igo (m, /m o) объекта, осуществляется настройка параметров корректирующего звена и коэффициента усиления блока управления. В режиме отслеживания изменяющихся параметров а„, /2, Ь/4о упруговязкого объекта, начинающемся после первого достижения модулем мнимой частотной характеристики упругого звена максимума, всякий раз после очередного достижения максимума частоте о; квадратурного генератора придается отрицательный скачок постоянной величины

Ла;, что приводит к пилообразному качанию частоты генератора в небольшой окрестности частоты в„(1) с касанием вершинами пилы кривой изменения частоты упругого звена а„(1) во времени и дает возможность дискретно (один раз за период качания) измерять текущие значения параметров объекта и устанавливать требуемые значения параметров ьук, /Дуг корректирующего звена и коэффициента усиления блока управления, формируемого пропорционально измеренному параметру 1,/1го объекта.

Процесс самонастройки поясняется фиг. 2, на которой приведены диаграмма изменения частоты в; (t) квадратурного генератора в процессе самонастройки при изменении частоты резонанса 4oy (t) объекта; диаграмма изменения абсолютного значения мнимой частотной характеристики упругого звена объекта — 1 (%„()в;) ) в процессе самонастройки; диаграмма изменения параметра /2 „объекта в процессе функционирования системы; диаграммы изменения параметров куй, /2(yE корректирующего звена и параметра (IE/IEO) Р регулятора системы.

Измерение параметров в„, /Д„, IK/IEo объекта и перестройка корректирующего звена и блока управления в соответствии с измеренными величинами обеспечивают системе параметрическую инвариантность к изменению в широких пределах параметров нестационарного упругого объекта.

Перестройка параметров блока управления в соответствии с величиной Iz/IEO объекта осуществляется посредством преобразования управляющего напряжения в активные проводимости, для чего используются резисторные оптоэлектронные преобразователи типа ОЭП-7. Применительно к системе регулирования скорости перестройка параметра К,/Т 2 блока управления в соответствии с управляющим напряжением (1 1„1 +mop

1 (где mo — масштаб параметра IE/IEO) осуществляется изменением входной проводимости gi усилителя 12 (фиг. 3) пропорционально управляющему напряжению. В преобразователе управляющее напряжение проводимость используется двухканальный резисторный оптрон ОЭП-7 — 13, причем проводимость управляющего канала оптрона включена в цепь обратной связи вспомогательного усилителя 14, осуществляющего линеаризацию характеристики ток светодиода — проводимости фоторезисторов оптрона.

Транзистор 15 выполняет функции преобразователя напряжение — ток и усилителя мощности. Перестраиваемый параметр блока управления связан с управляющим напряжением соотношением Кр/Тр, — — g, /С= Я вЂ” ! и 1Иа где VE = const вспомогательное положительное напряжение. Корректирующее звено с передаточной функцией а ц) р Ту< Р + 2 5 y< Tуa P+1 () —,д „„ „)(@ страиваемые параметры Тук= а „„,,д — 1 в зависимости от значений управляющих напряжений Uy = m>/Тук, Uy3 = mz/2 с,ук (, где m, m, — масштабы параметров

/Тук и 1/gg „). Корректирующее звено (фиг. 4) реализовано в виде активной

RC-цепи по методу переменных состояний.

Вводя вспомогательную переменную Uo u умножая числитель и знаменатель передаточной функции WK(P) на переменную (/4(> Ty2 q) (Uo/Ð ), приводим передаточную функцию корректирующего звена к виду: г г (Р) юг ЧАР +2 ясТукР+1

14 4 у,г.Ч ук 1 Р +3 (y„Ty„(1+/)+I

L U + 1+ß U ц

4 гт „. Р 2 у т q Р +

Из последнего выражения получаем систему двух уравнений, в соответствии с которой реализовано корректирующее звено:

1+4 . U. I а..

Для перестроики параметров „„, Ту в схеме корректирующего звена используются аналоговые перемножители сигналов

16 — 20 (микросхемы типа 525ПС2) . Передаточная функция W„(P) корректирующего звена обеспечивается при выполнении масштабных соотношений: в ы,.,.а 1. Саса Ът Са а г =I. Ь m q.™ — =1 44=1. " — 1

1188697

Квадратурный генератор (см. принципи альную схему на фиг. 5), генерирующий два выходных сигнала U,i = V„, созь,t, U,2=

=V„, sin

U», выполнен на двух интеграторах (операционные усилители 21 и 22) и двух аналоговых перемножителях сигналов 23 и 24.

Частота а; связана с параметрами схемы генератора соотношением ж;=11„4/mi=

=Ь/гс(1„4, где b=0,1 (ф), m i — масштабный коэффициент переменных ю;, о>,, а

Вычисление модуля мнимой частотной характеристики и котангенса угла фазового сдвига упругого звена объекта осуществляется вычислителем частотных характеристик на основании анализа сигналов на входе и выходе упругого звена, обусловленных действием пробного сигнала x„„. В результате анализа входного и выходного узкополосных сигналов осуществляется выделение квадратурных составляющих комплексных огибающих (огибающих, учитывающих амплитуду и фазу колебаний) этих сигналов, т. е. выделение составляющих, корректированных в каждый данный момент с сигналами U,i =U cos

Структурная схема вычислителя частотных характеристик упругого звена объекта приведена на фиг. 6. На этой же схеме изображены передаточные функции W i (Р) и %„2(Р) полосовых фильтров 8 и 9. Входными сигналами вычислителя являются выходные сигналы полосовых фильтров 8 и 9 исигHBJlbIU,i, U,2êâàäðàòóðíîãîãåíåðàòoðà.

Структура вычислителя частотных характеристик содержит входные фильтры 25 и 26 с передаточными функциями Wyi (P) и

%,Р2(Р), посредством которых осуществляется компенсация сомножителя /1 ОР передаточной функции объекта по управлению; два фазовых детектора, анализирующих входной сигнал 11„(операторы перемножения 27 и 28 и два идентичных фильтра 29 и 30 низких частот с передаточной функцией

Wapi(P) ); два фазовых детектора, анализирующих выходной сигнал Up (операторы перемножения 31 и 32 и два идентичных фильтра 33 и 34 низких частот с передаточной функцией %в 2 (P) ); операторы перемножения 35 и 36, используемые для возведения в квадрат; операторы перемножения

37 — 39; операторы деления 40 и 41. Операции алгебраического суммирования выполняются с масштабными коэффициентами 14, Й, 4, операции умножения — с масштабным коэффициентом b=0,1 (1/В); операции деления— с масштабным коэффициентом 1/В=10(В).

Характеристические уравнения входных фильтров Wyi (P), W q (P) и полосовых

U =V (t) cos (;t+g(t) );

Uli = ЛЧщ1 (t) MÄ (e;) cos (иф+ф (t) +

+р()) где ч (t), l{i(t) — изменяющиеся во времени (вследствие изменения частоты ю; или параметров системы) амплитуда в фаза сигнала U„„;

М„(со;); 4р(ю;) — модуль и фаза частотной характеристики % ()а;) упругого saeva на частоте со;;

Л= - - - -безразмерный постоянный

Ъа ыа тшр4 ор1

25 коэффициент.

Знаком « — » в выражении для сигнала

Up отображено инвертирование сигнала

К,Лю об отклонении скорости вала в измерителе отклонений выходной координаты.

Выходные сигналы операторов перемножения 27, 28, 31 и 32 находятся в виде:

Uа(=ЬЧгл1 (t) cos (co;t+g (t) ) Чщ sin

=gbV„i (t) V{sin (2 ;t+g(t) )— — sing(t) );

Ubi — bV,.i (t) cos (e;t+g (t) ) Vcos0i,tX

Х-4-ЬЪ (t) V Icos (24ii;t+ф(t) )+cosg(t) );

U,2= — ЬЛМ»(4в;) Vi (t) cos (co;t jl{i(t) +

+y(co;) V since;t= — gbkMv(4 ;) Vi (t) Х

ХЧ{з1п (2v;t+g (t) +cp (со;) )— — sin (ф(t) +cp(ю;) ));

Ubq= — ЬЛМ (оэ;) Vi (t) cos (оэ;1+ф (t) +

5п +4р(со;)) v cosa);t= — - Д-ьлму(шг) Х

)(V i (t) V {cos (2а t @ (t) +q> (co;) ) +

+cos (rp (1+ р (4в;) ) ).

Составляющие сигналов U,i, Ubi, U., 55 14 2 с удвоенной частотой 2а; отфильтровываются фильтрами низких частот Ww i(P), %нч2(Р). Поэтому выходные сигналы U,i"

Uii, U,2, Ub> фильтров низких частот с выфильтров pi (P), gyp(P) идентичны.

Фильтры низких частот W>+ (Р), %в. р(Р), в качестве которых используются баттервортовские фильтры второго порядка, также имеют идентичные характеристические уравнения. При отсутствии возмущений подключение пробного сигнала х„,=vcosco;t (V=

const, о;=чаг) от квадратурного генератора 7 к входу регулятора тока в замкнутой

1О системе приводит к тому, что на выходах фильтров Wg>i (P) и W@ (P) вычислителя появляются напряжения U и Up, определяемые в виде:

1188697

Ц„

SeI

U U U э !1а! 1 !а2 Ubl Ub2

al Ь2. bUa2 Ub! 4 Ua! !.!Ь2 — « а2 Ub!

13 — sin t sin t 03; — cos t cos

htI sinI)I(t) ° cos (1}I(t)+cp(0Ib) ) — cosIll(t) sin (ф (t)+q(0I ) ) Ез — Sln t Sln ô (t) COS (О) а ) +СОЗф (t) Sln (03 i — COS t COS t COS (04) b8, sinai!(t) (sosQ(t) coscp(0I; — з!пф . sin (0I ) — cosg(t) sinIll(t)cosy 01,)+ — — ) = — Р(жд 0;

Cb cos (со) lз

baal з!гпр а; Ь1!

4 bU„° Ub — Ь11 UbI б Ui. «Зьз — Бы 1 ы -=ЬЬ Ь(й.",) +Ь и„) 4<3(Uai) +(Uoi) i хКнч Кнч М» 0I; В1п. t cos t 01, -cos t sin t)+ (а,))}

Ь1З К „ч! (з!п 11!(1)+ со (t)) е.ь. к Му(03 ) з!Пр(щ ) — П12 (%7(1(0)))0

fi il-Мяч сокой точностью определяются выражениями:

Uo! = — +ЬК яч !. U (t) Um sing (1);

Ub! 1bK Um! (t) Um. ф(1); !

-!а2= ьхКнч2 Um! (t) UmM9(0l;) sin ()1(t) +

+ р () ), Ub2= —, Ь)!КЯЧ2 Um! (t) Um M9(01;)cos (ф(1)

+р (!) ) где m2= — масштабный коэффици= е,ък„ ент мнимой частотной характеристики и величины /Д9 упругого звена объекта;

lq/bl! — масштабный коэффициент функции ctgq>(01;) .

В системах регулирования углового перемещения или углового положения, в которых передаточная функция объекта регулирования по отклонению управляющего момента двигателя имеет вид: еа (? » ур.! )

>ха Р Гф P +? I!ó ГЧР+1для компенсации сомножителя 1/1 0Р вместо входного фильтра с передаточной функцией

We> (P) в вычислителе частотных характеристик упругого звена объекта необходимо использовать звено с передаточной функцией вида:

W«P ТФЬР

Л,Р+ t) (т,P+ )

В системах регулирования натяжения упругого материала и в системах регулирования углового ускорения передаточная функция объекта по отклонению управляющего момента двигателя совпадает (с точностью до постоянного множителя) с передаточной функцией W9(P). В связи с этим в вычислителе частотных характеристик упругого звена вместо фильтра с передаточной функцией %ф! (P) необходимо испольДля вь1числения сигHBJloB Uig H !.-1,т о котангенсе угла фазового сдвига и о модуле мнимой частотной характеристики упругого звена объекта полученные квадратурные составляющие U,l, Ub! комплексной огибаю щей сигнала U и квадратурные составляющие U,2, Ub2 комплексной огибающей сигнала Ug преобразуются в соответствии с алгоритмами: зовать полосовой фильтр с передаточной функцией вида Wacpi (P), %пр2 (P) или

Wq,2(Р). Аналогичный подход может быть предложен при организации структуры вычислителя частотных характеристик упругого звена объекта и для систем регулирования линейной скорости, линейного ускорения, линейного перемещения или линейного положе ни я.

На фиг. 7 показаны варианты схемной реализации фильтров %пФ! (P), Wxe 2(Р), Wq„(P); WP2(P) W„„! (P) ®нч2(р) W 2(P)

40 активными RC-цепями, где каждой схеме поставлены в соответствие передаточные функции тех фильтров, которые могут быть реализованы данной схемой. Постоянные времени Т!, Т2 фильтров должны соответствовать диапазону изменения частоты со! квадратурного генератора и выбираются из условия:

» О!! т!а(®9 т!а з.1

1 т 0li max=(09 max.

Операторы перемножения 27, 28, 31, 32;

35, 36, 37, 38 и 39 и операторы деления 40 и 41 вычислителя реализуются на основе микросхемы аналогового перемножителя си гн алов ти и а 525П С.

55 При действии на систему возмущений

ЛМ,1, АМа2 входные сигналы х !, х2 полосовых фильтров 8 и 9 определяются не только

ПрОбНЫМ СИГНаЛОМ Хна, НО И ЗаВИСИт От ВОЗ1188697

10 мущений. Отношение сигналов х и xi для этого реального случая равно х, кас са 1 у, (р) К1(,д Хдс

1+ <т, Ч1) . ш 17.q Р " 1+(1" Р .1) ф f дMc

Каср,. Хлс

<т /т)Р +Ц,тР1 где ЛМ., =AM,i + — — — — — —" — ЛМ,2—

3 р TуР+ 1 отклонение эквивалентного возмущающего момента, приведенное к валу двигателя;

Wpgg (P) — передаточная функция разомкнутого контура основной системы.

При действии возмущений (как это следует из последнего выражения при учете высокой узкополосности перест ран ва ем ых сигналами U,, U,2 квадратурного генератора полосовых фильтров с переносом спектра сигнала, которыми являются фазовые детекторы вычислителя частотных характеристик, содержащие перемножители сигналов и фильтры низких частот) ошибки вычисления мнимой частотной характеристики и котангенса угла фазового сдвига упругого звена тем меньше, чем меньше отношение амплитуд составляющих с частотой со, возмущения ЛМ „к амплитуде VKqCp, пробного сигнала х .К,Сс=К, СдЧсозсо;1, взятого в масштабе момента (рассматривается случай Т, оР((l).

Спектр возмущений реальных прецизионных систем чаще всего не содержит высокоамплитудных детерминированных периодических составляющих в области частот от со„,„ и выше, в связи с чем введение пробного сигнала с амплитудой, обеспечивающей измерение параметров а„, /Д„и Iz/1 о с точностью l — 4g, дает пренебрежимо малую добавку к общей ошибке основной системы.

При этом достижимая общая ошибка системы с самонастройкой параметров ь„, /2 »„, K > /Tp2 корректирующего звена и регулятора при изменении в широких пределах параметров а„, /Д„и Ip/Izo упругого объекта может быть в несколько раз меньшей по сравнению с ошибкой системы, в которой корректирующее звено настраивается только по частоте резонанса со„упругого звена объекта. Увеличение точности достигается путем повышения значения реализуемой частоты среза (быстродействия) системы.

Измеритель параметров объекта (см. функциональную схему на фиг. 8) осуществляет на основании непрерывно вычисляемых входных сигналов (igbli) с1дср(ь;) и — гп21 (W„()co,) I измерение и запоминание параметров а„, /Д„, 1 /1 0 объекта, а также формирование сигнала управления частотой квадратурного генератора в процессе поиска экстремума модуля мнимой частотной характеристики упругого звена объекта.

Функциональная схема измерителя параметров объекта содержит дискриминатор максимума модуля мнимой частотной характеристики упругого звена (активное дифференцирующее звено 42 и регенеративный компаратор 43), формирователь импульсных управляющих сигналов U s— - U a (цепочка ждущих мультивибраторов 44 — 47); формирователь сигнала управления частотой квадратур ного генератора (двенадцатиразрядный двоичный счетчик 48, цифроаналоговый преобразователь 49, низкочастотный мультивибратор 50 с частотой 1ив, высокочастотный мультивибратор 51 с частотой 1мв, логические схемы НЕ и И 52, 53 и 54; измеритель переменной со, (d ctg ср(а;) /dtj (активное дифференцирующее звено 55 и множительное устройство 56); схема фиксации сигнала о частоте резонанса (аналоговое устройство выборки-хранения 57 и аналогоцифровое запоминающее устройство 58); схема фиксации сигнала о величине максимума модуля мнимой частотной характеристики 59 и 60); схема фиксации сигнала о величине /Ду объекта 61 и 62; делительное

20 устройство 63, осуществляющее вычисление параметра I /1 о объекта; пусковое реле, переключающее контакты 64 и 65 с выдержкой времени после подачи питания (на схеме само реле не показано).

Регенеративный компаратор 43 (см. принципиальную схему на фиг. 9а), формирующий отрицательный перепад напряжения при достижении модулем мнимой частотной характеристики максимума, выполняет одновременно функции фильтрации шумов выходного напряжения дифференцирующего звена 42, для чего ширина его петли гистерезиса принимается равной размаху шумов.

Ждуш,ие мультивибраторы 44 — 47, запускаемые последовательно друг за другом и определяющие порядок фиксации и запоминания, реализованы по схеме, приведенной на фиг. 9б. Устройства выборки-хранения 57, 59 и 61, предназначенные для быстрой фиксации сигналов, реализованы по схеме, приведенной на фиг. 9в; режиму выборки соответствует положительное значение управ40 ляющего напряжения Бт (Vy 7) . Аналогоцифровые запоминающие устройства 58, 60 и 62 (см. функциональную схему на фиг. 9г) выполняют функции долговременных запоминающих устройств. В каждой из этих схем используется десятиразрядный двоичный

45 счетчик 66 и цифроаналоговый преобразователь 67. Направление счета счетчиком 66 импульсов высокой частоты fest при записи информации определяется знаком выходного напряжения компаратора К, сравнивающего входное напряжение V с выходным Uq.

Отслеживание и запоминание входного напряжения U> происходит при поступлении короткого положительного управляющего импульса сигнала Uys(Up 1. Активные дифференцирующие звенья 42 и 55 реализованы по схеме на фиг. 7а. Скорость изменения частоты оз; на участке возрастания определяется скоростью изменения выходного напряжения Uy4 формирователя сигнала о час1188697

-vmPq(jA >è

7Уг1

Я ЕО г г у у lmcrx

) р) кта л т ф.г тоте квадратурного генератора и задается частотой f ив i низкочастотного мультивибратора 50. Отрицательный скачок частоты ь; величиной Ло; формируется подключением к шине вычитания счетчика 48 частоты f qg высокочастотного мультивибратора 51 на короткое время Г,, соответствующее длительности положительного импульса напряжения

U93 ждущего мультивибратора 47.

Измеритель параметров объекта работает следующим образом.

При включении питания формируется импульс, посредством которого осушествляется установка начальных состояний счетчика 48 и счетчиков запоминающих устройств 58, 60 и 62, что обеспечивает установку начальных значений параметров а

/g(yg ;„, (Kp/Тр г) ;„корректируюшего звена и регулятора, обеспечивающих устойчивость основной системы.

В момент пуска подсистемы самонастройки (при замыкании контактов 64 и 65) на вход счетчика 48 начинает поступать сигнал низкочастотного мультивибратора 50, вследствие чего начинается движение к экстремуму мнимой частотной характеристики. В момент достижения максимума модуля мнимой частотной характеристики запускается цепочка мультивибраторов 44 — 47, выраба тывающих управляющие сигналы U» — Uvs, что приводит к выполнению (последовательно во времени) следующих операций: запоминанию схемой 58 сигнала о частоте упругих колебаний со„в виде напряжения U„z и запоминанию схемой 60 сигнала о величине максимума модуля мнимой частотной характеристики в виде напряжения Un, запоминанию схемой 62 сигнала о величине параметра /Д объекта, вычислению делительным устройством 63 значения параметра

1 /I о объекта и подключению к входу «Вычитание» счетчика 48 сигнала мультивибратора 51 на интервал времени г„, за который частота со; квадратурного генератора падает на величину Ла;. По завершении спада частоты ю; начинается режим пилообразного качания частоты а, с размахом Ло;, причем всякий раз при очередном достижении экстремума мнимой частотной характеристики осуществляется измерение всех трех параметров (в„, /Д„, 1 /I a) нестационарного

10 объекта.

В предлагаемой системе имеется дополнительная возможность оценки коэффициента демпфирования и суммарного момента инерции (массы) системы, что при соответствующей структуре перестраиваемых корректирующего звена и блока управления придает системе новое качество полчой параметрической инвариантности к изменению параметров нестационарного упругого объекта. Использование предлагаемой системы при нестационарных объектах позволяет максимально увеличить и застабилизировать частоту среза основного контура системы (при постоянном запроектированном запасе устойчивости) и за счет увеличения быстродействия при гарантированном запасе устойчивости в 3 — 4 раза повысить дина мическую точность.

Регулятор тока представляет собой замкнутый контур регулирования тока, содержащий активное корректирующее звено, управляемый широтно-импульсный преобразователь и электромагнитную цепь двигателя.

К объекту управления относится механическая часть системы электропривода.

Измерителем выходной координаты является, например, потенциометрический датчик положения.

Измеритель отклонения выходной координаты реализован на операционном усилителе.

1 188697

/0/ук/

Cg7cla. 3

Cosa i t

Ууч

in unit уч 84 чч

М =

m> / С

1188697

Ц! (- ф г. 7

Авв(Уст. Фс mi n

От

0 ие 0

Рщ1д own блоио Ф

/75сл системе

Рl бФ

-h 5e h Ойф err Enon l 0 ж) ну 7 аиду с

0 аеа ам у 3 в0

1 188697

ДЗ Д7

numeral

Редактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 6742i49 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4