Пневматический привод
Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в системах управления промышленных роботов и летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение точности и устойчивости . Входной сигнал за датчика 1 элементом 3 сравнивается с сигналом датчика 2, и полученная разность поступает на входы блоков 4 и 7 системы управления. В ней формируется комплексный сигнал, дающий возможность широко варьировать коэффициент усиления усилителя-преобразователя 20. Сигнал последнего через устройство 21 приводит в движение пневмодвигатель 23, устраняющий рассогласование в приводе. На участке, где возможны расходящиеся колебания , система управления обрезает гармоническую составляющую входного сигнала, размыкая на этих частотах привод. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)ю F 15 В 9/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4772464/29 (22) 22,12.89 (46) 07.10.91. Бюл.М37 (71) Московский авиационный институт им.
Серго Орджоникидзе (72) М.M.Äèêàðåâ, К.В.Иванов, А.Б.Кондратьев, В.А,Чащин, 6.Ф.Шумилов и
Ю,Ю.Шумилов (53) 62-521 (088.8) (56) Чащин В.А. и др. Пневмопривод систем управления летательных аппаратов. - М..
Машиностроение, 1987, с,34, рис.2.1. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в системах управления промышленных роботов и Ж 1682639 А1 летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение точности и устойчивости. Входной сигнал задатчика 1 элементом
3 сравнивается с сигналом датчика 2, и полученная разность поступает на входы блоков 4. и 7 системы управления. В ней формируется комплексный сигнал, дающий возможность широко варьировать коэффициент усиления усилителя-преобразователя
20. Сигнал последнего через устройство 21 приводит в движение пневмодвигатель 23, устраняющий рассогласование в приводе.
На участке, где возможны расходящиеся колебания, система управления "обрезает" гармоническую составляющую входного сигнала, размыкая на этих частотах привод.
1 з.п.ф-лы, 6 ил.
1682639
Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в системах управления промышленных роботов и летательных аппаратов.
Целью изобретения является повышение точности и устойчивости.
На фиг.1 изображена схема пневматического привода; на фиг.2 — схема блока формирования; на фиг.3 и 4 — графики отработки синусоидальных входных сигналов в
Известном и предлагаемом приводах соответственно; на фиг.5 и 6 — логарифмические амплитудно-частотные характеристики известного и предлагаемого приводов соответственно.
Пневматический привод содержит задатчик 1 входного сигнала, датчик 2 выходного сигнала привода, выходы которых подсоединены к сравнивающему элементу 3, имеющему выход, который соединен с .каналом из последовательно соединенных блока 4 двойного реального дифференциро,вания, блока 5 определения модуля и первого блока 6 формирования, а также через последовательно соединенные первый 7 и второй 8 блоки типа "апериодическое звено", подключен к входам первого 6, второго
9, третьего 10, четвертого 11 и пятого 12 блоков формирования и соединен с входом первого сумматора 13.
Первые входы блоков 9 — 12 параллельно соединены с первым входом блока 6 формирования, Выходы блоков 9 и 10 формирования подсоединены к вычитателю
14, а выходы блоков 11 и 12 формирования подсоединены к вычитателю 15. Выход вычитателя 14 подключен к входу первого усилителя 16, а выход вычитателя 15 — к входу второго усилителя 17. Выходы усилителей
16 и 17, а также выход блока 6 формирования подключены к второму сумматору 18, выход которого подключен к входу третьего усилителя 19. Выход последнего соединен с вторым входом сумматора 13, выход которого подключен к усилителю-преобразователю 20 сигнала управления, Выход усилителя-преобразователя 20 подключен к пневматическому распределительному устройству 21, причем второй вход пневматического распределительного устройства 21 соединен с выходом источника 22 рабочей среды, а выход пневматического распределительного устройства 21 подключен к входу пневмодвигателя 23.
Каждый блок формирования содержит входные усилители 24 и 25, выходы которых подключены к входам вычитателя 26 и сумматора 27, Выход вычитателя 26 подсоединен к входу блока 28 определения модуля, а выход сумматора 27 подсоединен к входу блока 29 определения модуля, Выходы блоков 28 и 29 определения модуля подключены к входам вычитателя 30. Выход вычитателя 30 является выходом блока фор5 мирования. Блоки и элементы системы управления привода могут быть выполнены как аналоговыми, так и дискретными.
Пневматический привод работает следующим образом.
10 Входной сигнал Хзед = Х1 задатчика 1 элементом 3 сравнивается с сигналом Х ек =
= X2 датчика 2, и далее полученная разность в виде сигнала
Хзад(1) — Хтек(1) = Х1 — Х2 = ХЗ(1)
15 поступает на входы блоков 4 и 7, На выходе блока 4 формируется сигнал ха - хз — — —, - хз (Ts), 20 (т S +1)2
* 1 где Хз = Хз (т 5+1)2
Т вЂ” постоянная времени блока 4;
S — оператор Лапласа.
На выходе блока 5 имеется сигнал
Х5 = I X4 I на выходе блока 7 — сигнал
Хз
30 тs+1 а на выходе блока 8 — сигнал
Ха —, -Хз, т S+1 tT S + 1)2 где Т вЂ” постоянная времейи блоков 7 и 8, равная постоянной времени блока 4.
На выходе блока 6 формируется сигнал хз = )хз )x41j jxa + 1х41(4 1 4 1
2 2
Усиление сигнала Х5 на величину происходит при прохождении его через
45 1
В1 усилитель 24, где частотный параметр в1 выбирается немного меньше частоты пневмомеханического резонанса, т.е. в1 < оз,, 50 где йьи -частота пневмомеханического резонанса, Блоки 6, 9 — 12 конструктивно идентичны и отличаются только настройкой усилителей 24 и 25 на входе в эти блоки. На выходе блока 9 формируется сигнал
* z
Хя- Ic0z Хз — X5l -а2 Хз + X5l где а2 — частотный параметр, несколько больший частоты пневмомеханического рег зонанса, т.е. а2 > впм. На выходе блока 10 формируется сигнал
1682639
Х1О= (вз Хз — X5I — (Хз аз + X5I где частотный параметр ш1 ) аг, На выходе блока 11 формируется сигнал
Х11= !Х5 — и4 Хз 1 — IX5+ 04 Хз 1, где частотный параметр са выбирается несколько меньшим частоты высокочастотноГО РЕЗОНаНСа, т.Е. аМ < Ne.p,, ГДЕ Ne.р.— частота высокочастотного резонанса привода. 10
На выходе блока 12 формируется сигнал
Х12 = Х5 — ОЬ Хз — I Х5+с05 Хз 1, где частотный параметр в5 соответствует частоте высокочастотного резонанса, т,е.
Щ =Щ.р.
На выходе вычитателя 14 сигнал разности равен
Х14 = X9 — Х1О, а на выходе вычитателя 15 сигнал разности равен
X15 = X» — Х12.
Тогда на выходе усилителя 16 получается сигнал
Х16 Х14, 1
25 (ЩЗ NZ ) а на выходе усилителя 17 — сигнал
Х17 Х15
1 (Щ 2 — В4 2) На выходе сумматора 18 сигнал суммы 30 равен
Х18= Х6 + Х16 + Х17.
На выходе усилителя 19 получается сигнал
Х19 = — Х18.
=1
35 причем умножение в усилителе 19 на К = 0 5 является необходимым и вынесено в отдельный усилитель с целью достаточно точного умножения с возможностью 40 подстройки.
На выходе сумматора 13 сигнал суммы равен
Х1з Xm + Хз*.
Таким образом, сигнал, поступающий 45 на усилитель-преобразователь 20 привода, имеет вид
Х1з =Ф(Х) =Х *+-, ((М*, 1хз*! -(хэ + хз 2 2 2 хз*! — (хз а» + ixa*i I — (l хз Ж -®4 55 x ((l1хз 1 -caa хз *(- (lxa 1 - ии хз ")— -(1>хз I--са хз 1-- 1хз I+cus2хз*Ц. Такое преобразование входного сигнала системой управления дает возможность в широком диапазоне варьировать коэффициент усиления усилителя-преобразователя 20 привода, позволяя значительно поднять добротность привода и, как следствие, его статическую точность. Сигнал. поступивший на усилитель-преобразователь 20 и далее через устройство 21 в пневмодвигатель 23, вызывает движение последнего и, в конечном счете, сведение к нулю сигнала Хз на выходе элемента 3. Из фиг.3 и 4 видно, что гармонический входной сигнал с постоянной составляющей Хзад = po + А slA й) т = ((Ртек отрабатывается обоими приводами без искажений (кривые 1 на фиг.3 и 4) при частоте в, меньшей частоты среда вс, для известного привода (фиг.5), и при м < а1 — для предлагаемого привода (фиг,6). При этом в данном приводе удается достичь большей точности отработки за счет воэможности существенного повышения добротности привода (h, О), где Л- статическая ошибка. При увеличении частоты и >и для известного привода (фиг.5) и вг Формула изобретения 1. Пневматический привод, содержащий задатчик входного сигнала и датчик выходного сигнала привода, подключенные к входам сравнивающего элемента, выход которого через систему управления связан с усилителем-преобразователем сигнала управления в перемещение пневматического распределительного устройства, подключенного к источнику рабочей среды и исполнительному пневмодвигателю, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости, система управления выполнена в виде последовательно включенных блока двойного дифференцирования и блока определения модуля, двух последовательно включенных блоков типа "апериодическое звено". а также пяти блоков формирования, двух вычитателей, трех усилителей и двух сумматоров, при этом вы1682639 ход сравнивающего элемента подключен к входу блока двойного дифференцирования и к входу первого блока типа "апериодическое звено", один вход каждого блока формирования подключен к выходу блока определения модуля, а другой — к выходу второго блока типа "апериодическое звено", подключенному к одному входу первого сумматора, выход первого блока формирования соединен с одним.входом второго сумматора, другие входы которого через первый и второй усилители соединены с выходами первого и второго вычитателей, а входы последних попарно подключены к выходам второго, третьего и четвертого; пятого соответственно блоков формирования, причем выход второго сумматора через третий усилитель соединен с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с усилителем-преобразователем сигна5 ла управления, 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что каждый блок формирования выполнен в виде двух входных усилителей, двух 10 вычитателей. сумматора и двух блоков определения модуля, при этом усилители соединены выходами с входами сумматора и одного вычитателя, а выходы последних через блоки определения модуля соединены с 15 входами другого вычитателя, установленного на выходе блока формирования. 1682639 Составитель С.Рождественский . Техред M. Моргентал Корректор М.Шароши Редактор И.Горная Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3395 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
