Следящая система с люфтом

Следящая система с люфтом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА С. ЛЮ4ГГОМ, содержащая блок сравнения, первый ВХОД которого является входом системы, первый и второй сумматоры, регулятор скорости, двигатель с датчи ком угла, соединенный с объектом ущзвьления с датчиком угла, дифференциатор и первый, нелинейный элемент типа На- . сыщение, при эт,ом выход, датчика угла объекта управления соединен с вторым ВХОДОМ блока сравнения и с первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом датчика угла двигателя , а ВЫХОД второго сумматора подключен к перветлу входу первого нелинвй ного элемента типа Насыщение, о т - личающаяся тем,, что, с пелью повышения точности работы састемы преимущественно при быстро меняющихся ВХОДНЫХ воздействиях, В нее введены второй нелинейный элемент типа Насыщение, усилитель-инвертор и трегвй сумматор, при этом выход второго сумг матора через последовательно соегас в ные дифференциатор и усилитель-внвер Ор связан с вторым ВХОДОМ второго веявн нейного элемента типа Насыщение, (Л пе1:гаый вход которого подключен к выходу блока сравнегая, а выход соединен с первым ВХОДОМ 1шрвого сумматора, выход которого через регулятор скорости совяянен с ВХОДОМ двигателя, щая&л выход дифференциатора подключен к ыюрому ВХОДУ первого нелинейаотч} элемента типа Насыщение и к первсму вкоду третьего сумматора, второй вход которого сввэав с Евыходом первого нвлинейюго элемевта ю а ВЫХОД подключен к второму входу перJBOro суммат ч«. QD 1

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к атомном саидаткльствм (21) 3369365/18-24 (22) 25.12.81 (46) 15.04.83. Бюл. Ж 14 (72) В. Б.Клепиков, О.И. Потепух, П.В. Барыльскнй, А. Н. Голоколос, А.С. Kapmoaa и В. С. Литвиненко (71) Харьковский ордена Ленина поли- технический институт им. В.И. Ленина и

Производстве на техническое предприятие по ремонту и наладке электроэнергетичео, кого оборудования (53) 62 50 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ж 392453, кл. G 05 В 11 00, 19732. Авторское свидетельство СССР

Ж 318907, кл. G 05 В 11/12, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

34 521550, кл. G 05 В 11/01, 1976 (прототип). (54)(57) СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА С

ЛЮФГОМ, содержащая блок сравнения, первый вход которого является входом системы, первый и второй сумматоры, регулятор скорости, двигатель с датчи ком угла, соединенный с объектом управ ленин с датчиком угла, дифференциатор и нериый, нелинейный элемент типа Насыщение, при этом выход. датчика угла объекта управления соединен с вторым

„SU„„1012194 А уды & 05 В 5/01; G 05 В 11/01 входом блока сравнения и с первым входом Второго сумматора, второй вход кото» рого связан с выходом датчика угла дви гателя, а выход второго сумматора вод ключен к первому входу первого нелиней ного элемента типа Насыщение", о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с келью повышения точности работы системы преимущественно при быстро меняющихся входных воздействиях, в нее введевю второй нелинейный элемент типа Ю» сыщение, усилитель-инвертор и третий сумматор, при этом выход второго сум матора через последовательно соединен-. ные дифференпиатор и усилитешвнвертор связан с Вторым входом второго нели о . нейного элемента типа Насыщение, первый вход которого подключен к выходу блока сравнения, à выход соединен с пер вым входом первого сумматора, выход которого через регулятор скорости coeds . нен с входом двигателя, причем ивцсод дифференпиатора подкшочен к второму входу первого нелинейного элемента типа

Насыщение и к первому входу третьего сумматора, второй вход которого сэязаи . c выходом первого нелинейного элемеитаф а выход подкшочвн к второму входу пер»

j вого сумматора.

1.012104 2

Изобретение относится к автоматичео кому Регулированию и может быть испол зовано в следящих системах с люфтом

s механической передаче, для хотоРЬйс автомобильный режим является недопуотимым, Известен следящий привод, содержащий последовательно соединенный элемент сравнения, блок определения знака, усилитель-преобразователь, нагрузку, 10 датчик положения нагрузки, выход хоторого подхлючен ко входу элемента cpas пения а также цепь из последовательно

1 ! включенных коррехтора люфта, ключевого. элемента, управляющий вход которого 15 связан с выходом двигателя, сумматора и блока умножения, на выходе которого формируется сигнал, формирующий прохождения люфта. Такое построение системы позволяет осуществлять компенсацию 20 люфта при медленно меняющихся вход ных воздействиях 1 ).

Однако такая система имеет ряд су» ществанных недостатков. 25

Во-первых, сигнал, форсирующий про хождение люфта, вырабатывается в тече» ние постоянного времени. А для уст-,: ройств с переменным моментом инер ии

{ например работы-манипуляторы, храно вые механизмы, штабелеры и т.п.) это время должно быть величиной изменяющейся.

Во вторых, корректирующий сигнал для отработки люфта имеет релейную ха- 35 рактеристику. Поэтому при отработке люфта возникают автоколебания в систе-. ме. Все это приводит к низкой точности указа иной системы.

Известна также следящая система с 40 нелинейной коррекцией, содержашая регулятор, двигатель,, охваченный жестхой об

Ратной связью, редуктор с нелинейностью типа люфта, и объект, а. также модель двигателя и нелинейную корректирующую 4 цепь, состоящую из последовательно включенных дифференциатора и релейного элемента, на вход хоторого поступает сигнал ошибки системы, а выход соединен со входом двигателя 12 3

При тахом построении системы выхсц 50 ной сигнал нелинейной коррехтирукяцей цепи достаточно быстро перемещает вал двигателя в зоне люфта. Однако релейная характеристика этого сигнала приводит х нехонтролируемым движениям вала двигателя внутри зоны люфта. При этом вал двигателя, обладая определенной энерги ей, осуществляет силовые моментяые воздействия на вал объекта управления, что приводит к автоколебаниям в системе и снижает точность работы. Кроме того, данная следящая система позволя ет осуществлять компенсадпо люфта лишь, для медленно меняющихся входных воздействий. При быстрых изменениях входного сигнала во время отработки люфта сигнал задания, складываясь с корректи рующим сигналом, может достичь значительной величины, что приводит к yseличению динамических нагрузок и csNжает точность системы.

Наиболее близкой к изобретению по . технической сущности и достигаемому аффекту является следящая система с люфтом, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, регулятор скорости, первый сумматор, двигатель с датчиком угла, объект управления с дат» чиком угла, а также второй сумматор, на выходе которого формируется сигнал рассогласования между углами поворота валов -двигателя и объекта управления, хоторый подается на вход нелинейного корректирующего звена, состоящего из по следовательно -соединенных нелинейного элемента типа "Насыщение и дифференпиатора, причем выход этого звена соединен со входом датчика угла двигателя (3).

Недостатком является то, что процесс компенсации люфта в конце отработки затягивается, ибо коэффициент усиления нелинейного элемента типа Насыщение остается неизменным, что отрицательно влияет на точность работы системы. Кро» ме того, при увеличении скорости измепения входного сигнала сигнал задания в совокупности с кОрректирующим сиг» налом может достичь недопустимо боль шой величины, что приводит к увеличению динамических нагрузок и снижению точности системы.

Цель изобретения - повышение точнооти следящей системы преимущественно при быстро меняющихся входных воздей ствиях»

Поставленная цель достигается тем, что в следящую систему с люфтсщ, содержащую блок сравнения, первый вход ко торого является входом системы, первый и второй сумматоры, регулятор скорости, двигатель с датчиком угла, соединенный с объектом управления с датчиком угла, дифференииатор и первый нелинейный элемент типа Насыщение, при этом вы ход датчика угла объекта управления сое» динен с вторым входом блоха сравнения и с пером входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом датчика угла двигатепя, а выход второго сумматора подключен к первому входупервого нелинейного элемента типа На сыщение, дополнительно введены второй нелинейный элемент типа Насыщение, усилитель-инвертор и третий сумматор.

При этом выход второго сумматора через. поспедоватепьно соединенные дифференпи е втор и усилитель инвертор связан с вторым входом второго непинейного эпемента типа Насыщение, первый вход ко-торого подключен к выходу. блока сравнеBBH, a выход соединен с первым входом н первого сумматора, выход которого через . регулятор скорости соединен с входом двигатепя, причем выход дифференпиатора подключен к второму входу первого непинейного эпемента типа "Насыщение . 2в . и к первому входу третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом

: первого нелинейного эпемента, а выход цодкпючен к второму входу первого сум» матора. 25

Такое построение системы позволяет попучить форсирующий сигнал, имеющий

Be только пропорционапьную скорости изменения люфта составпяющую, создввае« . мую с. помощью дифференциатора, а и составпяющую, пропорционапьную вепичнне люфта. Это составляющая сигнала формируется при подключении второго управы, ющего входа первого нелинейного элемента типа Насыщение . Обе упомянутые-З составляющие суммируются на введенном третьем сумматоре, а затем через первый сумматор н регулятор скорости поступают нв двигатель форсируя отработку пюф та. Введение в систему второго непинейного эпемента типа Насыщение, второй управпяюижй вход которого соединен с выходом днфференпиатора через усипитепь инвертор, позвопяет обеспечить ограничение сигнапа ошибки, явпякщегося резупь

:татом сравнения сигнвпа задания и сигнапа обратной связи. При быстро изменяющихся входных воздействиях сигнал ошибки может достичь бопьшой величины и вместе с форсирующим снгнвпом может привести к насыщению регулятора скорости Ф

В начальный момент отработки пюфта уровень ограничения сигнвпа ошибки увепичивается, а к концу отработки умень шается, искпючая тем самым Bachlmeние регулятора скорости, а спедоватепьно,. уменьшая динамические нагрузки в мехв94 4 нооборудовании, исключая автокопебания и повышая точность системы.

На чертеже изображена структурная схема следящей системы с люфтом.

Система содержит блок 1 сравнения, первый вход которого явпяется входом системы, а выход. соединен с первым входам второго непинейного эпемента. 2 типа Насыщение." Выход эпемента 2 под» кпючен к первому входу первого сумматора 3, выход которого mph регупятор

4 скорости связан с входом двигателя

5 . с датчиком угла 6. Выходной вап двигатепя 5 механически связан с входным валом объекта управпения 7 с дат-; чиком угла 8. Выход датчика угла 8 объекта управления 7.подключен к второму входу блока 1 сравнения, а. также к первому входу второго сумматора 9, выход которого связан с входом дифференпиатора 10 и первым входом первого нелинейного элемента 11 типа Нвсыще»ние". Выход днфференциатора 10 соединен с вторым входом непинейного эпемеВта 11, входом усилителя-инверторв 12 и первым входом третьего сумматора 13, второй вход которого связан с выходом первого непинейного эпемента 11. Выход

;.третьего сумматора 13 соединен со вто рым входом первого сумматора.3, а вы . ход усипитепя-инвертора 12 подкпючен ко второму входу второго непинейного эпемента 2 типа "Насышение .

Следящая система с люфтом работает следующим образом.

Снгнап задания через поспедоватепь но соединенные бпок 1 сравнения, не.линейный эпемент 2, сумматор. 3 и регу пятор 4 скорости поступает на двигатель

5. На выходах датчиков угла 6 и 8 дви гатепя 5 и объекта управпения 7 проно ходит изменение во времени сигнвпой, - соответствующих углам поворота валов . двигатепя и объекта управпеыия. При этом люфт объекта управления 7 выбран н нв выходе сумматора 9 сигнвп отсу ствует. На выходах дифференпивторв 10 и непинейного элемента 11 снгнапы твк же отсутствуют, поэтому форсирующий снгнап на выходе.-сумматора 13 равен нупю. Прн нулевом сигнале на входе усилители-инвертора 12 его выходной сигнап, поступающий нв второй упрввпя ющий вход нелинейного эпеыента 2, будет максимапьным. Выходной сигнал с объекта управпення 7 поступает на второй вхад бпока, 1 сравнения, замыкая"гпввную об, ратную сивь. На первый вход бпокв l. подается сигнвп задания, в в результате

5 1 равнения этих двух сигналов на выходе этого блока формируется сигнал о цибки.

Проходя через нелинейный алвмент 2, сигнал ошибки не подвергается ограни» ченню и поступает на первый вход сумматора 3.

При изменении знака сигнала задания происходит расцепление валов двигателя

5 и объекта управления. 7. Вал двигать ля 5 попадает в зону люфта, при этом главная обратная связь может отключить ся и система окажется разомкнутой, что может привести к появленню.автоколебаний. Поатому после расцепления валов двигателя и объекта управления на двигатель подеется форсирующий сигнал, заставляющий его прижиматься к валу объекта управлення и главная Обратная связь не отключается.

Формирование форсирующего сигнала происходит следующим образом.

При распеплвниИ валов двнгателя и объекта упревлення на выходе суммато ра 9 вырабатывается сигнаЛ, изменяю-щийся по величине от нуля до максимальной величины люфта. Этот сигнал, проходя через дифференциатор 10 и не линейный элемент 11, попадает на сум матор 13.

Таким образом, форсирукнций сигнал, поступающий с выхода сумматора 13 на вход сумматора 3, вмеет дифференциаль ную и пропорциональную составляющую, тев Он зависит от величины Fa скорости изменении люфта. Этот сигнал через регулятор 4 попадает на двигатель 5 и Он выбирает зону люфта.

012194 6

В начальный момент отработки люфта сигнал с выхода дифференциатора 10 .. имеет большую величину. Проходя через усилитель-инвертор 12, этот сигнал по

s ступает на второй вход нелинейного элв мента 2. При этом уровень ограничения сигнала ошибки увеличивается, что снижает уровень сигнала на входе регулятора 4, исключая его насьпцение при быст10 ром изменении сигнала задания.

К концу отработки люфта выходное напряжение сумматора 9 уменьшается, и, соответственно, уменьшаются сигналы, пропорцьональные величине и скорости из изменения юпофта, формируемые на выходах нелинейного элемента 11 и дифференциатора 10 соответственно. При атом увелнчивается напряжение на выходе уси. лителя-инвертора 12, поступающее на

20 второй вход нелинейного алемента 2, и происходит уменьшение огрениченМя, сИгНала ОшибкИ.

С изменением полярности сигнала задания, поступающего на блок 1 cpas2$ нвния, система работает аналогичцым обрезом.

Предлагаемая система по сравнению с базовым объектом повышает точность системы преимущественно при быстро

Зр меняющихся входных воздействиях, а использование ее исключает автоколебания в приводе и снакает динамические .нагрузки в приводе, что приводит к уменьшению износа механической передачи и снижает вероятность ве поломок.

Изобретение позволяет сократить межремонтные сроки в 2-3 раза и увели чить общий срок службы мвханооборудования в 1,2 раза по сравнению с базоВЙИИПИ Заказ 2759/57 Тираж 872 Подписное

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород,;, ул. Проектная, 4