Самонастраивающийся следящий электропривод

Самонастраивающийся следящий электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в следящих элект .роприводах для приведения в движение различных механизмов с механическими передачами с переменной жестк ocтью и с нагрузкой с переменньм моментом инерции, например, в робототехнике . Целью изобретения является расширение области применения электропривода. Устройство содержит сумматоры 1,3,5,13,15,17,19, регулятор положения 2, блок регулирования скорости 8, двигатель 9, объект управления 10 с упругим редуктором , блок деления 4, датчик положения 11, блоки определения скорости 22 и ускорения 23, блоки умножения 14, 20, интеграторы 18, 16, 21. Самонастраивающийся следящий электропривод представляет собой устройство , в котором обеспечивается автоматическая оценка отношения жесткости механической передачи к моменту инерции нагрузки и перестройка параметров электропривода таким образом, чтобы компенсировать изменение жесткости механической передачи.и момента инерции нагрузки, благодаря чему электропривод становится работоспособным и его динамические характеристики стабилизируются при переменных жесткости механической передачи и моменте инерции нагрузки. 1 ип. I (Л со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1366992 (51)4 G 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4039239/24-24 (22) 20.03.86 (46) 15,01.88,Бюл. У 2 (72) А.С.Гончаров и С.М.Миронов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 851339, кл. G 05 В 13/00, 1979.

Итоги науки и техники. Серия

Электропривод и автоматизация промышленных установок/ ВИНИТИ. — М., 1983, т.8, с.32-33. (54) .САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ СЛЕДЯЩИЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в следящих элект.роприводах для приведения в движение раэличньм механизмов с механическими передачами с переменной жест состью и с нагрузкой с переменньи моментом инерции, например, в робототехнике. Целью изобретения является расширение области применения электропривода. Устройство содержит сумматоры 1,3,5,13,15,17,19, регулятор положения 2, блок регулиро-, вания скорости 8, двигатель 9, объект управления I O с упругим редуктором, блок деления 4, датчик положения 11, блоки определения" скорости 22 и ускорения 23, блоки умножения 14, 20, интеграторы 18, 16, 21.

Самонастраивающийся следящий электропривод представляет собой устройство, в котором обеспечивается автоматическая оценка отношения жесткости механической передачи к моменту инерции нагрузки и перестройка параметров электропривода таким образом, чтобы компенсировать изменение жесткости механической передачи и момента инерции нагрузки, благодаря чему электропривод становится работоспособным и его динамические характеристики стабилизируются при переменных жесткости механической передачи и моменте инерции нагрузки. 1 ил.

На первый вход сумматора 1 подается сигнал задания электропривода, рр на второй его вход — сиГнал отрицательной обратной связи по углу выходного вала электропривода с выхода датчика ll положения. Сигнал рассогласования, образующийся на выходе сумматора 1, через пропорциональный регулятор 2 положения подается на первый вход сумматора 3. На второй и третий входы сумматора 3 пода . ются сигналы отрицательных обратных связей соответственно по скорости и ускорению выходного вала электропривода, Сигнал с выхода сумматора

3 подается на блок 4 деления, который представляет собой звено с переменным коэффициентом усиления. Переменный коэффициент усиления обратно пропорционален сигналу оценки отношения жесткости механической пере-, 1 13669

Изобретение относится к устройст вам автоматического управления и может быть использовано в следящих электроприводах для приведения в

5 движение различных механизмов. с механическими передачами с переменной жесткостью и с нагрузкой с переменным моментом инерции, например, в робототехнике.

Цель изобретения — расширение области применения электропривода путем обеспечения его работоспособности при переменной жесткости меха-. нической передачи и нагрузке с переменным моментом инерции.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода, Устройство содержит первый сумматор 1, регулятор 2 положения, пятый сумматор 3, блок 4 деления, шестой сумматор 5, сумматор 6, регулятор 7, блок 8 регулирования ско— рости, двигатель 9, объект 10 управления с упругим редуктором, дат- 25 чик 11 положения, датчик 12 скорости, второй сумматор 13, первый блок

14 умножения, седьмой сумматор 15, третий интегратор 16, третий сумматор 17, первый интегратор 18 чет- 30 вертый сумматор 19, второй блок 20 умножения, второй интегратор 21, блок 22 определения скорости и блок

23 определения ускорения.

Самонастраивающийся следящий электропривод работает следующим образом, I

92

? дачи к моменту инерции нагрузки, поступающему на вход делителя блока

4 деления. С выхода блока 4 деления сигнал поступает на сумматор 5, в котором суммируется с сигналом положительной обратной связи по скорости вала нагрузки, подаваемым на второй вход сумматора 5. На выходе сумматора 5 формируется сигнал управления, который отрабатывается блоком 8 регулирования скорости, образуемым сумматором 6, регулятором 7, двигателем 9 и датчиком 12 скорости. Динамика блока 8 регулирования скорости обеспечивается настройкой регулятора 7. Блок 8 настраивается на предельное быстродействие. Двигатель

9 через объект 10 управления с упругим редуктором поворачивает входной вал датчика 11 положения, который вырабатывает сигнал, пропорциональный угловому положению выходного вала привода. Блок 22 определения скорости и блок 13 определения ускорения вырабатывают сигналы соответственно скорости и ускорения выходного вала привода. При достаточно большом быстродействии блока 8 его динамикой можно пренебречь по сравнению с динамическими процессами, определяемыми упругостью редуктора и моментом инерции нагрузки. В этом случае блок

8 регулирования скорости не оказывает демпфирующего действия на колебания, обусловленные упругостью редуктора и моментом инерции нагрузки.

Сумматор 3 образует на своем выходе сигнал суммы ошибки системы, скорости и ускорения выходного вала с заданными -весовыми коэффициентами, что позволяет получить необходимую дина мику электропривода при некотором фиксированном значении отношения . жесткости С к моменту инерции нагрузки I. Блок 4 деления, реализующий звено с переменным коэффициентом усиления, в сочетании с сумматором 5, суммирующим сигнал с выхода блока 4 деления с сигналом положительной обратной связи по скорости выходного вала, стабилизируют динамические характеристики электропривода при изменении С и I. Изменение жесткости редуктора С и/или момента. инерции нагрузки I компенсируется соответствующим изменением коэффициента пе редачи блока 4 деления обратно пропорционального оценке соответственз l3 но отношения С/I, а общий коэффициент передачи не зависит от С и I.

Автоматическую оценку отношения

С вЂ” обеспечивает идентификатор, предI ставляющий собой настраиваемую модель упругой механической передачи с моментом инерции нагрузки. Иден тификатор состоит из сумматора 13, блока 14 умножения, сумматора 15, интегратора 16, сумматора 17, интегратора 18, сумматора 19, блока 20 умножения и интегратора 21. На второй вход сумматора 13 подается сигнал управления, подаваемый одновременно на блок 8 регулирования скорости. На другой вход сумматора 13 подается сигнал скорости выходного вала электропривода. Так как блок 8 регулирования скорости настраивается на максимальное быстродействие, то сигнал скорости вала двигателя 9 в режиме слежения практически совпадает с сигналом управления. Сигнал на выходе сумматора 13 характеризует скорость закрутки выходного вала редуктора объекта 10 относительно вала двигателя 9 ° Этот сигнал подается на блок 14 умножения.

Коэффициент передачи блока 1.4 умножения по первому входу определяется л

С сигналом оценки — — подаваемым на

У второй вход блока 14 умножения с выхода интегратора 21. В результате на выходе блока 14 умножения образуется сигнал, который в установившемся ре жиме характеризует производную от ускорения (рывок ) электропривода.

Этот сигнал, пройдя через последовательно соединенные сумматор 15, интегратор !6 и сумматор 17, поступает на вход интегратора 18, на выходе которого образуется сигнал, характеризующий скорость в модели. Этот сигнал поступает на вход сумматора

19, где сравнивается с сигналом скорости выходного вала электропривода.

После окончания переходного процесса в идентификаторе динамические процессы в идентификаторе совпадают с,динамическими процессами в упругой механической передаче с инерционной нагрузкой. При,этом сигнал, характеризующий отклонение скорости модели от скорости выходного вала электропривода, образующийся на вы" ходе сумматора 19, равен нулю. На

66992 4 выходе интегратора 2! имеется сигнал, пропорциональный отношению с жесткости редуктора объекта 0 к моменту инерции нагрузки. С выхода интегратора 21 сигнал оценки и

С поступает на вход делителя блоI ка 4 деления.

Пусть момент инерции нагрузки и/или жесткость редуктора изменились, например С/I уменьшилось. Выходной вал электропривода замедляет свое движение, и сигнал, поступающий с выхода интегратора 18 на

15 первый вход сумматора 19, не равен . сигналу скорости выходного вала, поступающего на второй нход сумматора 19. На его выходе появляется отрицательный сигнал ошибки, кото.рый подается на входы сумматоров 15 и 17, В результате действия сигнала ошибки сигналы на выходе интеграторов 16 и 18 начинают изменяться таким образом, чтобы сигнал на выходе интегратора 18 стремился сравняться с сигналом скорости выходного нала электропривода, а величина сигнала ошибКи стремилась к нулю. Одновре30 менно отрицательный сигнал ошибки через блок 20 умножения поступает на вход интегратора 21 и сигнал на его выходе начинает уменьшаться, уменьшая коэффициент передачи блока

14 умножения по первому входу. Процесс продолжается до тех пор, пока сигнал на выходе интегратора 21 не становится пропорциональным новому отношению жесткости редуктора к моменту инерции нагрузки. В этом слу4О чае процессы в идентификаторе и в идентифицируемой части электропривода опять одинаковые, а сигнал ошибки на выходе сумматора 19 рал

С

45 вен нулю. Новый сигнал — — постуI пает на блок 4 деления и компенсирует изменение отношения С/I, стабилизируя щий коэффициент передачи к изменению параметров С и I.

При увеличении отношения жесткости механической передачи к моменту инерции нагрузки электропривод работает аналогично..

Электропривод работоспособен и обеспечивает стабилизированные динамические характеристики при изменении жесткости редуктора и момента. инерции нагрузки.

366992

Составитель Е.Власов Редактор Л.Пчолинская ТехредЛ.Олейник Корректор M.Äeì÷HK

Заказ 6838/47 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 1

Формула изобретения

Самонастраивающийся следящий электропривод, содержащий первый сумматор, подключенный первым входом к входу задания самонастраивающегося следящего электропривода, регулятор положения, блок регулирования скорости, объект управления, датчик положения, второй, третий и четвер тый.сумматоры, первый и второй блоки умножения, первый и второй интеграторы, причем выход блока регулирования скорости соединен с входам объекта управления, выход которого через датчик положения подключен к второму входу первого сумматора, подключенного выходом к входу регулятора положения, выход .второго сумматора подключен к первому входу первого блока умножения и второму входу второго блока умножения, подключенного выходом к входу второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход третьего суммато-. ра соединен через первый интегратор с первым входом четвертого сумматора, подключенного выходом к первому входу третьего сумматора и первому входу второго блока умножения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применеиия электропривода, в него дополнительно введены пятый, шестой и седьмой сумматоры, блок деления, третий интегратор, блок определения ускорения и блок определения скорости, вход которого подключен к выходу датчика положения, а выход— к входу блока определения ускорения, )0 подключенного выходом к третьему входу пятого сумматора, выход которого соединен с входом делимого блока деления, подключенного выходом к первому входу шестого сумматора, 15 выход которого подключен к входу блока регулирования скорости и второму входу второго сумматора, подключенного первым входом к второму входу четвертого сумматора, входу

20 блока определения ускорения, второму входу шестого сумматора и второму входу .пятого сумматора, ервый вход которого подключен к выходу регулятора положения, вход де.25 лителя блока деления соединен с вторым входом первого блока умножения, подключенного выходом к первому входу седьмого сумматора, второй вход которого соединен с первым

ЗО входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего иктегратора, подключенного входом к выходу седьмого сумматора.