Устройство для предотвращения автоколебаний в следящей системе

Устройство для предотвращения автоколебаний в следящей системе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ В СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМ Содержащее последовательно соединенные измеритель рассогласования, регулятор положения, звено компенсации люфта, сумматор, регулятор тока, усилитель мощности с датчиком тока и исполнительный электродвигатель, механически соединенный с объектом управления, датчик положения объекта управления, подключенный выходом к первому входу измерителя рассогласрвания, при этом второй вход измерителя рассогласования является входом устройства, а второй вход сумматора соединен с выходом датчика тока, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности управления путем компенсации люфта переменной ширины в механической передаче, в него введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, фазовый дискриминатор, блок умножения и регулятор контура самонастройки , последовательно соединенные второй полосовой фильтр, модель линейной части объекта и амплитудный детектор, а также модель люфта, подi ключенная к выходу регулятора контура самонастройки и к второму входу (Л звена компенсации люфта, а выходом к второму входу фазового дискриминатора , выход амплитудного детектора соединен с вторым входом блока умноГ жения, второй вход модели люфта подключен к входу амплитудного детектора , а входы первого и второго полосоо эо вых фильтров соединены с выходами датчика положения объекта управления . и датчика тока соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3511775/18-24 (22) 18.11.82 (46) 07.04.84. Бюл. - 13 (72) В.А. Новиков, Ю.П. Ларионов, В.Ф. Путьков и С.В. Рохманюк (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 718833, кл. G 05 В 11/01, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 234010, кл. G 05 В 5/00, 1968 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ В СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕИР содержащее последовательно соединенные измеритель рассогласования, Ъ регулятор положения, звено компенсации люфта, сумматор, регулятор тока, усилитель мощности с датчиком тока и исполнительный электродвигатель, механически соединенный с объектом управления, датчик положения объекта управления, подключенный выходом к первому входу измерителя рассогласо вания, при этом второй вход измери()9) (И) (5р C 05 B 5/00; G 05 В 13/00 теля рассогласования является входом устройства, а второй вход сумматора соединен с выходом датчика тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности управления путем компенсации люфта переменной ширины в механической передаче, в него введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, фазовый дискриминатор, блок умножения и регулятор контура самонастройки, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, модель линейной части объекта и амплитудный детектор, а также модель люфта, подключенная к выходу регулятора контура самонастройки и к второму входу звена компенсации люфта, а выходом— к второму входу фазового дискриминатора, выход амплитудного детектора соединен с вторым входом блока. умножения, второй вход модели люфта подключен к входу амплитудного детектора, а входы первого и второго полосовых фильтров соединены с выходами датчика положения объекта управления .и датчика тока соответственно.

1084722

30

45

55

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в электромеханических следящих системах с люфтом в механической передаче.

Известна следящая система, в которой коррекция люфта в механической передаче осуществляется за счет введения в контур управления исполнительным двигателем нелинейности типа "зона нечувствительности" с регулируемой шириной зоны. Управление шириной зоны производится сигналом, представляющим из себя модуль суммы сигнала датчика ускорения объекта управления и продифференцированного сигнала тахогенератора, установленноro на валу исполнительного двигатеЫ.

Недостатком указанной системы является необходимость в установке дополнительного датчика ускорения и скорости, что усложняет конструкцию механической передачи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, в котором использован способ компенсации люфта в механической передаче электропривода, Устройство содержит последовательно соединенные измеритель рассогласования, регулятор положения, звено компенсации люфта, сумматор» регулятор тока, усилитель мощности с датчиком тока и исполнительный электродвигатель, механически соединенный с объектом управления, датчик положения объекта управления, подключенный выходом к первому входу измерителя рассогласования, при этом второй вход измерителя рассогласования является входом устройства, а второй вход сумматора соединен с выходом датчика тока (2 .

Недостатком известного устройства является невозможность точной компенсации люфта в механической передаче исполнительного устройства из-за изменения в процессе эксплуатации истинной ширины полузоны люфта, которая завясит от температуры окружающей среды, степени износа и материалов. элементов исполнительного устройства. В системе автоматического управления электроприводом может. возникнуть режим автоколебаний, что, увеличивает погрешность управления электроприводом.

Цель изобретения — увеличение точности управления путем компенсации люфта переменной ширины в механической передаче.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные измеритель рассогласования, регулятор положения, звено компенсации люфта, сумматор, регулятор тока, усилитель мощности с датчиком тока и исполнительный электродвигатель, механически соединенный с объектом управления

Э датчик положения объекта управления, подключенный. выходом к первому входу измерителя рассогласования, при этом второй вход измерителя рассогласова-. ния является входом устройства, а второй вход. сумматора соединен с выходом датчика тока, введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, фазовый дискриминатор, блок умножения и регулятор контура самонастройки, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, модель линейной части объекта и амплитудный детектор, а также модель люфта, подключенная к выходу регулятора. контура самонастройки и к второму входу звена компенсации люфта, а выходом — к второму входу фазового дискриминатора„ выход амплитудного детектора соединен с вторым входом блока умножения„ второй вход модели люфта. подключен к входу амплитудного детектора, а входы первого и второго полосовых фильтров соединены с выходами датчика положения объекта управления и датчика тока соответственно.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устрбйст-, ва.

Устройство для предотвращения автоколебаний в следящей системе содержит измеритель 1 рассогласования, регулятор 2 положения, звено 3 компенсации люфта, сумматор 4, регулятор 5 тока, усилитель 6 мощности с датчиком 7 тока, исполнительный электродвигатель 8, объект 9 управления, датчик 10 положения объекта управления, первый полосовой фильтр 11, фазовый дискриминатор 12, блок 13 умножения, регулятор 14 конт да самонастройки, второй полосовой фильтр

15, модель 16 линейной части объекта, амплитудный детектор 17, модель 18 люфта.

Устройство работает следующим обз разом.

108 МИН

Kq

pZ где К = Д1ре4

Следящая система, состоящая из блоков 1-10, построена по принципу подчиненного регулирования с настройкой внешнего контура на симметричный оптимум. Асимптотическая частотная

5 характеристика внешнего контура— следящая система типа 3-1-3, т.е. следящая система имеет астатизм третьего порядка, что позволяет существенно повысить ее точностные по- 1О казатели. Внутренний подчиненный контур замкнут по току якоря исполнительного двигателя и настроен на оптимум по модулю. Такая организация следящей системы позволяет 15 упростить структуру регуляторов 2 положения и 5 тока, организовать отсечку по якорному току исполнительного двигателя на уровне максимально допустимого значения. При наличии в ро механической передаче исполнитель1ный двигатель — объект управления люфта в системе возникает режим автоколебаний, при котором резко ухудшаются точностные характериети- 25 ки следящего привода. Устранение режима автоколебаний осуществляется путем введения во внешний контур следящей системы звена 3 компенсации люфта, имеющего статическую характе- 30 ристику

Х (t) =ХВ„()+Ь sign

Зкл dt где Х „(й) — сигнал на входе звена компенсации люфта;

Х () — сигнал на выходе звена компенсации люфта;

b3vh — ширина полузоны звена

40 компенсации люфта.

При равенстве приведенной к объективу ширины полузоны звена компенсации люфта ширине полуэоны люфта осуществляется полная компенсация

45 действия люфта в механической передаче и следящая система приближается по своим динамическим. характеристикам к линейной системе.

Однако из-за ряда факторов, пере-50 численных вьппе, истинная ширина полузоны люфта в механической передаче может изменяться. При этом может возникнуть недокомпенсация люфта, когда приведенная к объекту ширина полузо- 55 ны звена компенсации люфта меньше истинной ширины полуэоны люфта, и перекомпенсация, когда приведенная к

4722 4 объекту ширина полузоны звена компенсации люфта больше истинной ширины полузоны люфта.

Для выделения величины истинной ширины полузоны люфта выходные сигналы датчиков 7 тока и 10 положения пропускаются через полосовые фильтры 11 и 15. Полосовые фильтры выполнены идентичными с полосой пропускания ограниченной зоной возможных автоколебаний следящей системы, которая для конкретной системы лежит в пределах (0,35-1)(,)ср . С выхода полосового фильтра 15 сигнал поступает на модель линейной части объекта

У которая при частоте среза внутрен; него токового контура равной (3-4) Мср выполнена из двух последовательно включенных интеграторов с суммарной передаточной функцией:

Далее сигнал с выхода модели линейной части объекта поступает на модель 18 люфта с шириной полузоны регулируемой сигналом, поступающим с выхода регулятора 14 контура самонастроики.

Фазовый дискриминатор 12 вырабатывает сигнал, пропорциональный разности фаз сигналов с выхода модели l8 люфта и с выхода полосового фильтра 11, которая является функцией разности ширины полузоны люфта и ширины полузоны модели люфта д Ь

С выхода фазового дискриминатора

12 сигнал поступает на первый вход блока 13 умножения. На второй вход блока умножения поступает сигнал с выхода амплитудного детектора 17, который пропорционален амплитуде колебаний на входе модели 18 люфта

Aìn "2 при W„„„(p)=W <(p) B полосе ° частот возможнйх автоколебаний следящей системы, где Ц.,(р) — передаточная функция линейно ч части объекта управлепия. На выходе блока умножения при выполнении вьппе линераризации статических характеристик сигнал пропорционален разности ширины полуэоны люфта и ширины полузоны модели

1084722

Наименование элемента

Объект

Количество

Стоимость, руб на объект

Редуктор в приводе шпинделя с механическим люфтовыбирающим. устройством

Базовый

560

Предлагаемый

Упрощенный вариант .редуктора, например, от станка серии

6М13Г7-2

210

Плата устройства компенсации

115

ЯЯИПН Заказ 1996l40 Тираж 842 Подписное .

Филнал ППП Патеат" г.Уагород ул Проектная 4 люфта, Ь. Этот сигнал поступает на вход регулятора контура самонастройки 14 с передаточной функцией

Ы (p)= —, где К выбирается таким

Kg

СН р ° 2 5 образом, чтобы частоты среза контура самонастройки(д н =1/(4-5)боcp . С выхода контура самонастройки проинтегрированный сигнал расстройки ширины полузоны люфта относительно ширины полузоны модели люфта поступает на управляющий вход модели 18 люфта и уменьшает эту расстройку. За счет интегрального закона регулирования статическая ошибка контура самонастройки отсутствует.

Таким образом, сигнал на выходе регулятора контура самонастройки пропорционален истинной ширине полузоны люфта в механической передаче с точностью, определяемой динамической ошибкой контура самонастройки.

Этим сигналом осуществляется настрой1 ка ширины полузоны звена компенсации люфта.

Для сравнительной оценки техникоэкономических показателей предлагаемого устройства в качестве базового объекта принят фрезерный станок марки 6Б443ФЗС, в приводе шпинделя 30 которого применен редуктор с механическим люфтовыбирающим устройством.

Результаты, сравнения предлагаемого устройства с базовыми объектами сведены в таблицу.

Ожидаемый экономический эффект от экономии . капитальных вложений на одно изделие составит 235 руб.