Обратимая следящая система

Обратимая следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И,C.À Н И Е.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ц 535549

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.04.74 (21) 2015478 24 с присоединением заявки Ао (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания Об.09.77 (51) М. Кл г G 05В 11/01

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 62-54(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Б. А. Петров (71) Заявитель (54) ОБРАТИМАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (2) .

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования и управления и преимущественно может быть использовано в копирующих манипуляторах с механической связью между задающим и исполнительным механизмами.

Известно устройство, содержащее задающий и исполнительный механизмы, двигатели, редукторы, датчики усилий (моментов) и канал компенсации вредных сил сопротивления движению, обеспечивающий увеличение чувствительности систем управления манипулятором (1l.

Указанное устройство включает в себя два канала управления и предназначено для копирующих манипуляторов, у которых нет механической связи между задающим и исполнительными механизмами. Для копирующих манипуляторов, задающий и исполнительный механизмы которого расположены рядом и отделены друг от друга стенкой опера-.орского помещения, применение указанной обратимой следящей системы (ОСС) нецелесообразно из-за значительной ее сложности.

Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является система, содержащая первое и второе корректирующие устройства, выходы которых соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через усилитель соединен со входом электродвигателя, вал которого кинематически через первый и второй редукторы соединен с задающей и исполнительной осями, на которых установлены соответственно первый и второй датчики момента, второй датчик момента соединен со входом блока деления

Особенность работы указанной системы

1О обусловлена отличием принципа действия обратимой следящей системы от обычных систем автоматического регулирования одностороннего, направленного действия. Причем этой особенностью обладают все дистанционные копи15 рующие манипуляторы, построенные на базе систем двухстороннего действия, предназначенные для передачи мощности от оператора в нагрузку и от нагрузки к оператору н обеспечивающие помимо копирования, движений

20 воспроизведение усилий нагрузки на руке оператора. ОСС в манипуляторе работают совместно с внешними кинематическнмп цепями, подключенными к ее входу и выходу, и предназначенными для передачи движений под25 вижным звеньям исполнительного (задающего) органа манипулятора. Такие кинематические цепи имеют конечную и сравнительно небольшую жесткость и совместно с массой конечных звеньев и перемещаемых грузов обра30 зуют механические колебательные цепи с нпз535549

65 кими собственными частотами колебаний, зависящими от массы перемещаемого груза.

Обеспечение устойчивости работы такой системы основано на использовании известных способов коррекции и сводится к искусственному сужению полосы пропускания частот обратимой следящей системы до величины частоты среза, значительно меньшей, чем наименьшая собственная частота внешней кинематической цепи (ис сист.(0,1 Оминкин.).

Такой принцип коррекции ОС приводит к резкому ухудшению статических и динамических характеристик системы, что является основным недостатком прототипа.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности воспроизведения нагрузок на задающем органе системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены второй сумматор, первый и второй переключатели и первый и второй детекторы, входы которых соединены с соответствующими датчиками момента, а выходы— с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с первыми входами переключателей, второй вход первого переключателя соединен с первым датчиком момента, второй вход второго переключателя соединен с выходом блока деления, выходы первого переключателя соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второго корректирующих устройств, а выходы второго переключателя соединены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго корректирующих устройств.

На чертеже представлена блок-схема обратимой следящей системы.

Система содержит кинематическую связь 1, первый и второй редукторы 2, 3, первый и второй датчики момента 4, 5, задающую и исполнительную оси с инерционными массами 6, 7, усилитель 8, электродвигатель 9, блок деления

10, первое и второе корректирующие устройства 11, 12, первый и второй переключатели 13, 14, первый и второй нефазочувствительные детекторы 15, 16, первый и второй сумматоры

17, 18.

Система работает следующим образом.

При воздействии на рукоятку управления датчиком момента 4 вырабатывается сигнал, который будучи усиленный усилителем 8, воздействует на двигатель 9, заставляя последний вырабатывать момент, помогающий оператору задавать движение. Если на исполнительном органе появится нагрузка, то датчиком моментов 5 будет выработан пропорциональный сигнал, который уменьшит действие датчика 4. При этом произойдет торможение системы до тех пор, пока оператор не приложит дополнительное усилие (момент), пропорциональное величине воздействующей нагрузки.

В предлагаемой системе реализованы свойства демпфера собственных частот кинематических цепей.

Этот эффект достигается за счет установки корректирующих устройств 11 и 12 в каждую цепь сигналов датчиков моментов.

Корректирующие устройства выполняются таким образом, что их совместное воздействие при определенном направлении передачи энергии образует положительную фазовую область (область опережающей фазы) в фазовой характеристике замкнутой обратимой следящей системы. Для этой цели используются антирезонансные RC-цепи, Однако существование положительной фазовой области при стационарной установке корректирующих цепей будет иметь место только при вполне определенном направлении передачи энергии (от оператора в нагрузку или от нагрузки к оператору).

Поэтому для сохранения положительной фазовой области при любом направлении передачи энергии входы корректирующих цепей автоматически подключаются к соответствующим цепям сигналов датчиков моментов в зависимости от направления передаваемой энергии.

Для этого датчики моментов 4 и 5 подключаются к входам корректирующих устройств через коммутирующие ключи 13 и 14, управляемые сигналом, знак которого зависит от направления передаваемой энергии.

Сигнал, указывающий на направление передаваемой энергии, может быть получен при сравнении сигналов, пропорциональных абсолютным величинам мощностей оператора (Q„M,) и нагрузки (Р„, М,,), где ߄Є— соответственно скорости оператора и нагрузки;

̄̄— соответственно моменты оператора и нагрузки.

При хорошем демпфировании колебаний внешних кинем атических цепей переходный процесс в системе будет носить апериодический характер. В этом случае информацией направления передачи мощности может служить знак сигнала, полученного от сравнения абсолютных величин сигналов, пропорциональных моментам оператора (М,,) и нагрузки (М„) .

С этой целью в схеме в цепи датчиков моментов 4 и 5 устанавливают нефазочувствительные детекторы 15 и 16, а сигнал, полученный после сравнения выходных напряжений детекторов, используется для управления бесконтактными ключами 13 и 14.

Степень компенсации вредных сил сопротивлению движения и предлагаемой системе равна 10 против 3, т. е. точность системы повышается по меньшей мере в три раза.

Формула изобретения

Обратимая следящая система, содержащая первое и второе корректирующие устройства, выходы которых соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через усилитель соединен со входом электродвигателя, вал которого кинематическн через первый и второй редукторы соединен с за535549

Составитель Ю. Гладков

Техред М. Семенов

Редактор H. Каменская

Корректор Е. Хмелева

Заказ 1992/1 Изд, М 740 Тираж 1029

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 да1ощей и исполнительной осями, на которых установлены соответственно первый и второй датчики момента, второй датчик момента соединен со входом блока деления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия работы системы в ней установлены второй сумматор, первый и второй переключатели и первый и второй детекторы, входы которых соединены с соответствующими датчиками момента, а выходы — с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с первыми входами переключателей, второй вход первого переключателя соединен с первым датчиком момента, второй вход второго переключателя соединен с выходом блока деления, выходы первого переключателя соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второ5 ro корректирующих устройств, а выходы второго переключателя соединены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго корректирующих устройств.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Мв 167230, кл. G 05В 13/02.

2. Авторское свидетельство СССР Кв 308627, кл. 21g 21/32.