Цифровая самонастраивающаяся следящая система

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и исполнительным двухфазным асинхронным двигателем, когда к статической составляющей ошибки регулирования предъявляются жесткие требования v«f«; в широком диапазоне изменения уело- ВИЙ -эксплуатации. Цель изобретения - повьшение точности. Цифровая самонастраивающаяся следящая система содержит первый сумматор 1, блок 2 управления, первый импульсный усили- .тель 3, обмотку 4 управления, ротор 5 двухфазного асинхронного двигателя, датчик 6 обратной связи, -второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждения , источник 9 постоянного напряжения , генератор 10 повышенной частоты, управляемый делитель, 11 частоты, блок 12 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 13, первый регистр 14 памяти, второй сумматор 15, элемент ШШ 16, элемент НЕ 17, элемент 2И-ИЛИ 18, второй регистр 19 памяти,, эталонную модель 20 и третий сз мматор 21. Цель изобретения достигается за счет введения элементов 16-18 и эталонной модели 20. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УЬЛИН (19) (И) (511 4 (05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЗО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4196244/24-24 (22) .1 7. 02. 87 (46) 23.09.88. Бюл. ¹ 35 (71) Ленинградский механический институт им. Иаршала Советского

Союза Устинова Д.Ф. (72) В.Д.Лебедев, Б.E.Èîðùèõèí и В.Т.Шароватов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 935875, кл. С 05 В 13/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1206751 кл. С 05 В 13/02, 1986. (54) ЦИФРОВАЯ САИОНАСТРАИВАНЗЩАЯСЯ

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕИА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования .и исполнительным двухфазным асинхронным двигателем, когда к статической составляющей ошибки регулирования предъявляются жесткие требования

Ур, ta) в широком диапазоне изменения усло-:. .вий эксплуатации. Цель изобретенияповышение точности. Цифровая самонастраивающаяся следящая система содержит первый сумматор 1, блок 2 управления, первый импульсный усили.тель 3, обмотку 4 управления, ротор

5 двухфазного асинхронного двигателя, датчик 6 обратной связи, второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждения, источник 9 постоянного напряжения, генератор 10 повышенной частоты, управляемый делитель 11 частоты, блок 12 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик

13, первый регистр 14 памяти, второй сумматор 15, элемент ИЛИ 16, элемент

НЕ 17, элемент 2И-ИЛИ 18, второй. регистр 19 памяти,. эталонную модель

20 и третий сумматор 21. Цель изобретения достигается за счет введения элементов 16-18 и эталонной модели

20. 4 нл.

1425601

Изобретение относится к автоматическому регулироваю и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования с исполнительным двухфазным асинхронным двигателем, когда к статической составляющей ошибки регулирования предъявляются жесткие требования в широком диапазоне изменения условий 10 эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности.

Сущность изобретения заключается

: обеспечении возможности устранения 15 .тятической составляющей ошибки .

1.егулирования системы, вызванной изменением широкого спектра зксплуата= ционных услОвии кяк прН ступенчатом так и синусОиДЯльнОм вхОдных вОздей- 2О ствиях

На фиг„ 1 представлена функциональ-. ная схема цифровой самонастраивающейся следящей системы; на фиг. 2 - зависимости момента ня вялу И (f) электромеханической постоянной времени Т (К) и коэффициента передачи

К (i ) от частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя; иа фиг. 3 — недопустимые виды динамического рассогласования выходных сигналов эталонной модели и системы, на фиг, 4 — допустимые виды невязки.

Цифровая самонастраивающаяся слеця.цая система содержит (фиг. 1) первый

-..óììàòîð 1„ блок 2 управления, перЗю вый импульсный усилитель 3, обмо1ку

4 управления, ротор 5 двухфазного асинхронного двигателя, датчик 6 обратной связи, второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждения, источь|ик 9 постоянного напряжения, генератор 10 повышенной частоты, управляемый делитель 11 частоты, блок 12 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 13, первый регистр 14 памяти, второй сумматор 15, элемент ИЛИ 16 элемент НЕ 17, элемент 2И-ИЛИ 18, второй регистр 19 памяти, эталонную модель 20 и третий сумматор 21.

Система работает следующим образом.

При поступлении на ere вход дискретного входного воздействия произвольной формы второй сумматор 15 (фиг, 1) вычисляет ошибку 9 (и) его отработки, суммируя значение входно-. го сигнала на первом входе (параллельпрямой код Х(п)) со значением сигналя обратной связи (параллельный обратный код Y(n)). Код ошибки кор- I ректируется в блоке 2 управления и преобразуется в широтно-модулированные импульсы несущей частоты управляюшего сигнала (для обмотки 4 управления) и импульсный сигнал постоянной скважности для обмотки 8 возбуждения двухфазного асинхронного двигателя °

Первый 3 и второй 7 усилители производят, их усиление по амплитуде до напряжения источника 9 постоянного напряжения, поступающего на входы опорного напряжения усилителей 3 и 7, Таким образом, в соот ветствии с сигналом рассогласования

8(n) двухфазным асинхронным двигате лем с некоторой ошибкой, зависящей от условий эксплуатации, возмущающих моментов и т,д., отрабатывается входное воздействие X(n).

Из теории следящих систем известно, что Режимы движения реальных следящих систем при отработке ступенчатых воздействий и синусоидальных вблизи моментов реверса исполнительной оси характеризуются высоким значением статической составляющей ошибки регулирования. Признаком такой ситуации в,цифровых системах является равенство нулю первой разности входного воздействия (с учетом квантования по уровню). Производимое в системе изменение несущей затрагивает не только изменение крутизны моментной характеристики исполнительного двухфазного асинхронного двигателя, но и через коэффициент его передачи K>(f) влияет на добротность системы и может приводить (при снижении несущей) к ее уменьшению, а следовательно, увеличению динамической ошибки. Поэтому целесообразно воздействовЯть на статическую ошибку системы в кратковременные моменты ее превалирующего значения в общей ошибке системы, а именно, при v Х(п) =О.

Вычисление первой разности производится следующим образом. Входной сигнал x(n) поступает на вход второrq регистра 19 памяти, хранящего информацию о значении сигнала в предыдущий момент квантования Х(п-1), и первый вход третьего сумматора 21 вычисляющего первую разность 7X(n)

=X(n)-Х(п-1) ° Абсолютное значение последней (беэ знакового разряда) подается на входы элемента ИЛИ 16, фор1425601

15

10 мирующего на выходе соответственно сигналы "0 и 1 в случае (9X(n))=

=0 и (vX(n) )» 1, которые инвертируются элементом НЕ 17 и используются в последующем для организации интервалов насторойки несущей частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя. Параллельно с основным контуром системы входное воздействие отрабатывается эталонной моделью 20.

Выходные сигналы Y(n) с выхода датчика 6 обратной связи и эталонной моде1 ли 20 Y (n) поступают, соответственно, на второй и первый входы первого сумматора 1, на котором вычисляется их динамическое рассогласование (невязка) 8 (n) = Y (n) — Y{n) .

При отклонении параметров элементов системы от исходных значений сигнал динамического рассогласования отличен от нуля, что инициирует работу блока 12 управления реверсивным счетчиком, который анализирует знак величины где S „,, 8 „,и„, 8 максимальное, минимальное и амплитудное значение невязки на интервале собственных колебаний системы.

Алгоритм настройки несущей частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя определяется рекуррентным соотношением

f (n+1) = Я (и)+6Е sign Z,, где n - номер шага настройки частоты;

5 f — шаг настройки частоты, выбираемый из условия сходимости алгоритма.

По знаку величины Z определяется направление изменения частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя. При Z 0 в случае колебательного характера сигнала невязки

8 (и) (фиг. Зд, е, ж), вызванного иелинейностью типа "люфт" или увеличением величины напряжения источника

9 постоянного напряжения, величина момента, соответствующая 1 ед. младшего разряда управляющего кода, превышает требуемое качество эталонной характеристики значение. На втором выходе блока 12 формируется "1", вычитаемая из содержимого реверсивного счетчика 13. Это приводит к уменьшению значения делителя частоты, поступающего с реверсивного счетчика 13 на первый вход элемента 2И-HJIH 18 и проходящего через него на второй вход управляемого делителя 11 частоты в случае уровня "1" (vX(n) = О) на выходе элемента НЕ 17. В результате частота импульсов генератора 10 повышенной частоты, поступающих на первый вход управляемого делителя

11 частоты, делится последним на уменьшенный,целитель и воэврастает результирующее значение несущей частоты сигнальных импульсов питания с первого и второго выходов блока 2 управления соответственно для обмот- ° ки управления и возбужцения двухфаэного асинхронного двигателя. В соответствии с графиком (фиг. 2) момент на валу двухфазного асинхронного двигателя уменьшается, что приводит к снятию исходных колебаний сигнала невязки 8 (n) °

При Z <О в случае смещенного харако тера сигнала невязки О (n) (фиг. За, б, в, r), вызванного, например, уменьшением величины напряжения источника

9 постоянного напряжения или увеличением возмущающих моментов на валу нагрузки, крутизна моментной характеристики недостаточно велика. На пер35 вом входе блока 12 вырабатывается 1

1! 11 и производится, наоборот, увеличение на единицу содержимого реверсивного счетчика 13. Это приводит к уменьше" нию несущей частоты питания, увеличению момента на валу двухфазного асинхронного двигателя и устранению исходной невязки.

При Z = 0 в случае допустимой о формы невяэки 8 (n) (фиг. 4) на первом и втором выходах блока 12 вьтрабатываются сигналы "0", содержимое .реверсивного счетчика 13 и значение несущей не изменяются

В случае отличия квантованного по уровню значения модуля скорости входного воздействия от нуля (МХ(п))М, на выходе элемента ИЛИ 16 формируется сигнал "1", инвертируемый элементом НЕ 17 и запрещающий через вход разрешения счета реверсивного счетчика 13 изменение его содержимого. Сигнал "0" с выхода элемента HE 17 поступает на второй вход элемента 2И1425601

ЩЩ Уу

ИЛИ 18 и запрещает прохождение информации от реверсивного счетчика на второй вход управляемого делителя 11 частоты. Через третий вход элемента

2И-ИЛИ 18 разрешается прохождение информации от первого регистра 14 памяти, в котором записан постоянный делитель, обеспечивающий на выходе управляемого делителя частоты им-. 1О пульсный сигнал номинальной частоты.

В этом случае движение системы осуществляется при постоянной несущей частоте исполнительного двухфаэного асинхронного двигателя и в соответст- 15 вии с фиг. 2 не происходит изменение добротности, а следовательно,, и динамической точности системы.

Таким образом, путем настройки несущей частоты напряжения питания 2О двухфазного асинхронного двигателя по результатам анализа логической частью системы типа входного воздействия и,цинамнческого рассогласова" ния выходньж сигналов эталонной моде- 25 ли и реальной системы при отработке ступенчатого и синусоидального воздействий производится изменение кру» тийны моментной характеристики ис" полнительного элемента. Это придает системе свойство адаптации и измене. ние произвольных видов условий эксплуатации не только при ступенчатом, но и синусоидальном входном возцейст= вии, что расширяет функциональные возможности цифровой CBRoHBc péé é щейся следящей системы по сравнению с известной. формула изобретения,1О !

Цифровая самонастраивающаяся следящая система, содержащая первый сумматор, первый регистр памяти,, последовательно соединенные генера45 тор повышенной частоты и управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, подключенный входами прямого и обратного счета соответственно к первому и второму выходам блока управления реверсивным счетчиком, второй сумматор, соединенный первым входом с входом системы, первым входом третьего сумматора и через вто» рой регистр памяти с вторым входом третьего сумматора, второй вход "второго сумматора подключен к выходу датчика обратной связи, а выход — к первому входу блока управления, пер-ч вый и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго импульсных . усилителей, подключенных входами опорного напряжения к выходу источника.пос гоянного напряжения, а выходами — соответственно. к обмотке управления и обмотке возбуждения двухфазного асинхронного двигателя, вал ко" торого соединен с валом датчика обратной связи, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности, введены эталонная модель, элемент НЕ, элемент 2И-ИЛИ, элемент

ИЛИ, подключенный входами к выходам третьего сумматора, а выходом — к входу, элемента НЕ, первый вход элемента 2И-ИЛИ соединен с выходом реверсивного счетчика, второй вход " с выходом элемента НЕ и входом разрешения счета реверсивного счетчика, * третий вход - c выходом первого регистра памяти, четвертый вход - с входом элемента НЕ, а выход - с входом управления управляемого делителя частоты, подключенного выходом к второму входу блока управления, первый вход второго сумматора через эталон ную модель соединен с первым входом первого сумматора, подключенного вторым вхоцом к второму входу второго сумматора.

1425601

Редактор Н.Тупица

Заказ 4766/43 Тираж 866 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 в

1

6

8 )

Р е

Составитель В.Башкиров

ТехредМ. Ходанич Корректор Г.Решетник