Самонастраивающаяся система с приводом на муфтах

 

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в электроприводах с нелинейными характеристиками , например в муфтовых электроприводах . Оно позволяет повысить точность системы, содержащей привод на муфтах и контуры регулирования положения , скорости и тока, а также четыре сумматора, два интегратора,блок умножения и релейный элемент, путем введения двутс нелинейных элементов ОГРАНИЧЕНИЕ, двух блоков вьщеления модуля и второго блока умножения. 1 ил. с О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (19) (11) (511 С 05 Б 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4179519/24-24 (22) 08.01,87 (46) 15.12.88. Бил. Р 46. (72) Н.С.Благодарный, 1(1,A.Борцов, В".Б.Второв, Г.С,Веленков, С.А.Невесенко, Н,Д.Поляхов, В,В,Путов и А.В.Яковлев (53) 62-50 (088.8) (56) Гончаров В.В., Донской Н,В., Иванов А.Г. Тиристорные электропрйводы постоянного тока с интегральными микросхемами для станкострое-. ния. Электроника, 1981, Р 6, с. 20-24.

Авторское свидетельство СССР

У 1071997, кл. G 05 В 13/02, 1984, (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА С

ПРИВОДОМ НА МУФТАХ (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в электроприводах с нелинейными характеристиками, например в муфтовых электроприводах. Оно позволяет повысить точность системы, содержащей привод на муфтах и контуры регулирования положения, скорости и тока, а также четыре сумматора, два интегратора, блок умножения и релейнь(й элемент, путем введения двух нелинейных элементов

ОГРАНИЧЕНИР двух блоков выделения модуля и второго блока умножения.

1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления электропривпдами с нелинейными характеристиками, например электроприводами на гис5 терезисных электромагнитных муфтах.

Целью изобретения является повышение точности системы.

На чертеже изображена структурная 10 схема самонастраивающейся системы с приводом на муфтах.

В соответствии со структурной схемой система содержит задатчик 1, ре гулятор положения 2, регулятор скорости 3, регулятор тока 4, усилитель мощности 5, блок муфт 6 с установленными на нем датчиком тока 7 и датчиком скорости 8, механизм 9 и датчиком положения 10, второй сумматор 11, 20 первый блок умножения 1 2, первый интегратор 13, третий сумматор 14, первый усилитель 15, первый ограничительный элемент 16, второй усилитель 17, .второй ограничительный элемент 18 25 первый 19 и второй 20 блоки выделения модс ля, второй блок умножения

21, первый сумматор 22,. релейный эпемент 23, второй интегратор 24 и четвертый сумматор 25, первый нелинейный 30 элемент ОГРАНИЧЕНИЕ 26, содержащий

I элемент 16 и усилитель 15, второй нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИГ 27, содержащий элемент 18 и усилитель 17."

Блоки 1-10 ббразуют основной кон35 тур регулирования положения, включающий в себя внутренние (подчиненные) контуры регулирования скорости и тока, а блоки 11-25 образуют устройство идентификации коэффициента переда — 0 чи блока муфт. При этом блоки 11-14 осуществляют косвенное измерение момента муфтового привода в виде выходного сигнала первого блока умножения 1 2, причем блоки 12 и 13 ббразуют настраиваемую модель привода, в которой блок умножения .12 реализует коэффициент передачи ток — момент, а первый интегратор 13 представляет собой модель механической части в переменный моиент (вход) — скорость (выход). Непосредственную идентификацию коэффициента передачи выполняют блоки 21-25, причем сигнал оценки этого коэффициента формируется на выходе второго интегратора 24, Самонастраивающаяся система с,приводом на муфтах работает следующим образом.

Задатчик 1 вырабатывает сигнал задания положения для механизма 9,сравниваемый в регуляторе положения 2 с выходным сигналом датчика положения .

10. Полученный таким образом сигнал ошибки по положению преобразуется ре4 гулятором положения 2 в задающий сигнал для регулятора скорости 3 который сравнивается в этом регуляторе с выходным сигналом датчика скорости

8 . Выходной сигнал регулятора скорос" ти 3 служит задающим для регулятора тока 4, на .входе которого он сравнивается с выходным сигналом датчика тока 7. Выходной сигнал регулятора тока 4, проходя через усилитель мощности 5, поступает на обмотку управления первой или второй (в зависимости от полярности сигнала) гистерезисной муфты блока муфт 6. Под действием возникающего при этом момента, зависящего (в соответствии с -регулировочной характеристикой муфты) от тока, протекающего через обмотку управления, соответствующая ведомая муфта приходит во вращение и через кинематическую цепь передает вращение механизму 9, По окончании переходных процессов положение оси механизма 9 соответствует величине сигнала, вырабатываемого задатчиком 1. Номинальные значения настроечных параметров регуляторов положе пня 2, скорости 3 и тока 4 выбраны таким образом, что динамические свойства систе— мы (быстродействие, динамические ошибки) удовлетворяют техническим тре— бованиям и считаются оптимальными.

Кроме того, параметры перестраиваемого регулятора скорссти 3 выбраны так, чтобы коэффициент передачи этого блока по первому и втсрому сигнальным .входам был равен нсминальному при подаче на настраиваемый вход сигнала, соответствующего ксэффициенту передачи блока муфт на границе зоны малых токов, Предположим, что задатчик 1 вырабатывает линейно изменяющийся сигнал, в связи с чем диаграмма скорости привода будет близка к прямоугольной, Нарастание тока вызывает увеличение сигнала, поступающего с выхода датчика тока 7 на первый вход сумматора

11. Этот сигнал, проходя через блоки 11-13, вызывает увеличение выходного сигнала интегратора 13, предс1 тавляющего собой оценку скорости при1444712 вода. В суммяторе 14 из этого сигналя вычитается выходной сигнал датчика скорости Я (с одновременным усилением разности). Если коэффициент передачи блока умножения 12 по перному входу не вполне точно соотнетстнует фактическому значении коэффициента передачи блока муфт (например, меньme его), то ня выходе сумматора 14 появляется отрицательный сигнал ошибки. Этот сигнал, вычитаясь н сумматоре 11 из сигнала от датчика тока 7 и проходя далее через блоки 11 — 13, дополнительно увеличивает выходной сигнал интегратора 13 до тех пор,пока сигнал ошибки не станет равен нулю. При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 14 по обоим входам и сумматора 11 по второму вхо — 20 ду ошибка между выходными сигналами блоков 13 и 8 всегда близка к нули.

Следовательно, выходной сигнал интегратора 13, янляищегося моделью механической части приводя, отслеживает 25 значение скорости привода, а это означает, что выходной сигнал блока умножения 1? пропорционален моменту, передаваемому приводом.

В начале разгона привод работает Зп при больших значениях тока, поэтому нелинейные элементы 2б и 27 входят в ограничение, т.е. на их выходах формируются постоянные сигналы, амплитуды которых олределяится параметрами

35 ограничительных элементов 16 и 18, Эти параметры выбираются таким образом, чтобы отношение уровней ограничения усилителей 17 и 15 было равно примерному значению коэффициента переда- 40 чи блока муфт на границе эоны малых сигналов. Обозначим его как К, ° Выходной сигнал усилителя 15, пройдя через блоки 19 и 21, вычитается в сумматоре 22 из выходного сигнала .усилителя 17, прошедшего через блок

20. Пусть выходной сигнал интегратора 24 ранен небольному положительному значении (например, за счет начальной установки), а выходной сигнал релейного элемента 23 — постоянному положительному значению Ь (определяемому статической характеристикой блока 23), где h e К, . Тогда выходной сигнал блока 21 больше сигнала блока 20 и на выходе сумматора

22 появляется отрицательный сигнал, в результате чего выходной сигнал релейного элемента 23 принимает значение — h. Ho тогда выход сумматора 22 снова стянет положителен, что заставит элемент 23 опять изменить свое состояние, и т.д. Таким образом, релейный элемент 23 начинает работать н скользящем режиме (реяльное скольжение с частотой переключений, определяемой неидеальностью блоков 7.1

?3,?5), поддерживая выходной сигнал сумматора 2? близким к нулю, Это очнячяет; что среднее значение выходного сигнала сумматора 25 пропорционально К, . Тяк как этот сигнал представляет собой сумму выходного и входного сигналов интегратора 24, то выходной сигнал интегратора 24 стремится к значении К ip ло экслоненцияльному закону, причем желаемая скорость сходимости может быть чаданя выбором коэффициента передачи интегратора ?4, Поскольку выходной сигнал этого блока подается на входы блоков 3 и 12, то коэффициент передачи блока умножения 12 по первому входу ранен К,, я коэффициент передачи регулятора скорости 3 в соответствии с указанным принципом выбора его настроечных параметров равен номинальному, что соответствует оптимальной динамике системы.

Эянерщение разгона привода сопровождается спаданием тока. При входе тока в зону малых сигналов выходные сигналы усилителей 15 и 17 выходят из ограничения и устройство идентифи" кяции вступает в работу, При иэмене-1 нии тока изображающая точка перемещается по регулировочной характеристике муфты, что воспринимается устройством идентификации как изменение ее коэффициента передачи. Поскольку устройство идентификации обладает небольшой инерционностью, то выходной сигнал интегратора 24 отслеживает некоторое усредненное значение коэффициента передачи. При этом все процессы идентификации происходят аналогично тому, как было описано выше. При равенстве тока нулю, контур, образованный блоками 21-23,25, размыкается. Чтобы избежать этого, достаточно при реализации блоков модуля 19 и 20 предусмотреть на их выходах небольшие смещения. "В: соответствии с новым (меньшим) значением оценки К на выходе интегратора 24 коэффициент передачи регулятора скорости 3 увеличивается, так что кон5 144 турный коэффициент передачи контура скорости остается примерно постоянным. Следовательно, динамические свойства этого контура (запас устойчивости, полоса пропускания) и системы в целом остаются неизменными, Технические преимущества предлагаемой самонастраивающейся системы перед прототипом обусловлены отказом от использования в устройстве идентификации блока деления. При работе следящей системы с приводом на гистерезисных муфтах с механизмами,обладающими малым моментом статических сопротивлений, например, при использовании их в антенных установках одной из основных проблем является возникновение незатухающих колебаний тока и скорости привода в режиме малых токов. Однако именно при малых значениях тока в прототипе трудно получить достаточную точность работы. блока деления и системы в целом. Поэтому устранение в предлагаемой системе блока деления при сохранении эффекта самонастройки позволяет повысить точность системы, 4712

Формула изобретения

Самонастраивающаяся система с приводом на муфтах, содержащая первый сумматор, последовательно соединенные задатчик, регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, усилитель мощности, блок муфт с датчиком тока, подключенным выходом к второму входу регулятора тока, и датчиком скорости, подключенным выходом к второму входу регулятора скорости, и механизм с датчиком положения, выход которого соединен с вторым входом регулятора положения, последовательно соединенные второй сумматор, 5 первый вход которого подключен к выходу датчика тока, и первый блок умножения, последовательно соединенные первый интегратор и третий сумматор, второй вход которого подключен к вы)и ходу датчика скорости, последовательно соединенные релейный элемент и четвертый сумматор, и второй интегратор, выход которого подключен к второму входу первого блока умноже)5 ния и к управляющему входу регулятора скорости, б т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыщения точности системы, она дополнительно содержит последовательно соединенные п ервый

2р нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ, первый блок выделения модуля и второй блок умножения, последовательно соединенные второй нелинейный элемент

ОГРАНИЧЕНИЕ и второй блок выделения

25 модулИ, подключенный выходом к первому входу первого сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго блока умножения и входом релейного элеменgg та, соединенного выходом с входом второго интегратора, выход которого подключен к второму входу четвертого сумматора, подключенного выходом. к второму входу второго блока умножеЗ5 ния, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход которого подключен к входу первого нелинейного элемента

ОГРАНИЧЕНИЕ, вход второго нелинейно-.

4О ro элемента ОГРАНИЧЕНИЕ соединен с выходом первого блока умножения и входом первого интегратора.

14447I2

Составитель А.Лащев

Техред Л.Олийнык Корректор ИД1ароищ

Редактор Н.Горват,Заказ 6505 45

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 .Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.