Следящая система

Следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В. И. Чермалых, Е. И. Алтухов, Л. А. Коз якова.. и Н. В. Гребенюк

Киевский ордена Ленина политехнический йн ."гитут им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Авторы изобретения (7() Заявитель (g4) СЛЕДЯЦАЯ СИСТЕИА

Изобретение относится к следящим системам и может быть использовано, в частности для регулирования скорос ти в подъемно-транспортных промышленных установках.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый элемент сравнения, первое пропорциональное звено, сумматор, электродвигатель и редуктор, 19 выход которого через датчик регулируемой координаты соединен с вторым входом первого элемента сравнения, первый вход которого через последовательно соединенное нелинейное кор" ректирующее звено и первый функцио: нальный преобразователь соединен с входом второго функционального преобразователя и первым входом второго элемента сравнения, второй вход ко- " торого через датчик скорости подключен к выходу электродвигателя, выход через второе пропорциональное звено соединен с вторым входом сумматора, 2 первый вход третьего элемента срав" нения соединен с выходом второго фун" кционального преобразователя, второй вход через датчик тока подключен к второму выходу электродвигателя, а выход через третье пропорциональное звено подключен к третьему входу сумматора (11.

Известна также следящая система, содержащая последовательно соединенные элемент задания, первый и второй нелинейный элементы с ограничением, первый и второй интеграторы, первый, второй и третий регуляторы, усилитель мощности и исполнительный двигатель, выход которого через датчики регулируемой координаты, скорости и тока подключен к вторым входам соответственно, первого, второго и третьего регулятора, выход первого интеграто" ра подключен к второму входу второго нелинейного элемента с ограничением и через первый усилительк третьему входу первого регулятора, 9246б2 четвертый вход которого через второй усипитепь подключен к выходу второго нелинейного элемента с ограничением, выход второго интегратора соединен с вторым входом первого нелинейного элемента с ограничением. Причем элемент задания, первый и второй нелинейные элементы с ограничением, первый и второй интеграторы и первый и второй усилители функционально вхо- 10 дят в состав задаюц его устройства следящей системы 23.

Известные системы обладают значительными динамическими ошибками потому, что в них каждый из регулято-, 35, ров формирует воздействие на последующий регулятор иэ разности между за" данным и действительным значениями выходной координаты внешнего контура регулирования. 20, Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, регулятор скорости, второй И сумматор, регулятор тока, тиристорный. йреобразователь и электродвигатель, первый выход которого через датчик тока соединен с вторым входом второго сумматора, а через датчик производной з0 тока - с третьим входом второго сумматора и вторым входом первого сумматора, третий и четвертый входы ко" торого подключены к второму выходу электродвигателя через соответственно датчик скорости и датчик ускорения (33 °

Основным недостатком известной системы является необходимость применения дифференцирующих звеньев для 40 получения сигналов ускорения и производной тока, что существенно снижает надежность системы и усложняет настройку ее функциональных блоков.

Цель изобретения - повышение надежности системы, Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей последовательно соединенные задающее устройство, сумматор и регулятор скорости, последовательно соединенные регулятор тока, усилитель мощности и двигатель, первый выход которого через датчик тока подключен к первому входу регулятора тока,а второй выход через датчик скорости подключен к второму входу сумматора, дополнительно установлен регулятор производной тока, 4 первый вход которого соединен с выходом регулятора скорости, второй вход - с выходом датчика тока, третий вход - с вторым выходом задающего устройства, а выход - с вторым входом регулятора тока, третий вход которого подключен к третьему выходу задающего устройства.

В системе дополнительно установлены блок сравнения и два коммутатора, а второй и третий выходы задающего устройства подключены к треть" ему входу регулятора производной тока и второму входу регулятора тока через соответствующие коммутаторы, управляющие входы которых соединены с выходом блока сравнения, входы ко" торого подключены к третьему выходу задающего устройства и датчика тока.

Регулятор производной тока содер" жит последовательно соединенные усилитель с ограничением и интегратор, второй вход и выход которого соединены соответственно с третьим входом и выходом регулятора производной тока, первый и второй входы которого подключены соответственно с первым и вторым входами усилителя с ограничением.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы, согласно и. 1 формулы, на фиг. 2 - то же, согласно и. 2", на фиг. 3 - эпюры напряжений на выходах задающего устройства.

Схема системы содержит задающее устройство 1, сумматор 2, регулятор

3 скорости, усилитель 4 с ограниче" нием, интегратор 5, регулятор б тока, усилитель 7 мощности, двигатель 8, датчик 9 скорости, датчик 10 тока, блок 11 сравнения, коммутаторы 12 и 13, регулятор 74 производной тока, И1, И и И - напряжение на первом, втором и третьем выходах задающего устройства.

Ц предлагаемой системе может быть применено задающее устройство, вхо" дящее в состав известной следящей системы (23 и содержащее элемент задания, первый и второй нелинейные элементы с ограничением, первый и второй интеграторы и первый и второй усилители.

Система работает следующим образом.

При формировании на выходе задающего элемента, входящего в состав задающего устройства 1, ступенчато5 924662 6 го сигнала, проп. рциональногo макси" вход регулятора 6 тока с выхода эамальной заданной скорости, на выхо" дающего устройства 1. В результате дах задающего устройства 1 формиру- суммарное входное напряжение регуляются напряжения И, Ич и И, изме- тора 6 тока оказывается больше требуняющиеся во времени по законам, изоб- 5 емого. Следовательно, текущее sHaveраженным на фиг, 3. На первом выхо- ние тока двигателя 8 превышает заданде формируется напряжение И, пропор- ное и на выходе усилителя 4 с ограни" циональное заданной скорости, на вто- чением появляется напряжение отрицательной полярности по отношению к напряжению И заданного значения ограничения второй производной скорости и дальнейшее увеличение напряжеУказанные отличи тел ь ные особеннос- ти позволяют повысить быстродействие и точность воспроизведения заданной диаграммы изменения скорости при знакопеременных нагрузках на валу двигателя без применения дифференцирующих звеньев, используя серийно выпускаемую аппаратуру. Кроме того, достижение трапецеидальной диаграммы измене" ния ускорения позволяет получить on" тимальные по динамическим нагрузкам на валу двигателя режимы работы системы. Указанные обстоятельства позволяют на порядок повысить надежность и долговечность электромеханического оборудования,входящего в состав системы.

Наличие в системе регулятора 14 производной тока приводит к тому, что при подаче задающих воздействий .

55 с выходов задающего устройства 1 на выходе интегратора 5 появляется на" пряжение одинаковой полярности с напряжением И, подаваемым на третий ром И, пропорциональное ограниче нию второй производной скорости, а 10 на третьем - И, пропорциональное ограничению ускорения. Выходное напряжение И4 с первого выхода задающего устройства 1 подается на первый вход сумматора 2, на второй вход которого t5 подается напряжение с выхода датчика

9 скорости. Сигнал рассогласования, сформированный в сумматоре 2, подается на вход регулятора 3 скорости.

Выходной сигнал регулятора 3 скорос- 4О ти подается на первый вход усилителя 4 с ограничением, на в-,орой вход которого подается напряжение с выхо" да датчика 10 тока. Выходной сигнал усилителя 4 с ограничением подается на первый вход интегратора 5, на. вто:рой вход которого подается напряжение И с второго входа задающего устройства

Выходное напряжение датчика 10 то- 10 ка поступает на первый вход регулятора 6 тока, на второй вход которого подается напряжение с выхода интегра" тора 5, а на третий вход - напряжение И с третьего выхода задающего устройства 1. Выходной сигнал регулятора 6 тока усиливается по мощности в усилителе 7 мощности и поступает на вход двигателя 8, вал которого начинает отрабатывать поступающий на 4о вход двигателя 8 сигнал управления.

Таким образом, в предлагаемой си" стеме на вход каждого регулятора подается разность заданного и текущего значений регулируемой координаты дан- 45 ного контура регулирования, а также выходной сигнал предыдущего регулятора, зависящий от точности воспроизведения заданного закона изменения регулируемой координаты предыдущего контура регулирования„ ния на выходе интегратора 5 прекраща" ется. Если при этом текущее и задан" ное значение скорости не равны, то на первый вход усилителя 4 с ограничени" ем будет поступать напряжение поляр- ности, увеличивающей (или уменьшающей выходное напряжение интеграто ра 5 °

Таким образом, предлагаемая систе ма при соответствующем выборе пара метров регуляторов 3, 14 и 6 может работать в режиме, йри котором изменение текущей скорости будет опережать изменение задания, что дает возможность повысить быстродействие системы и точность воспроизведения заданной диаграммы изменения скорости.

Блок 11 сравнения сравнивает напряжения на третьем выходе задающего уст" ройства 1 и на выходе датчика 10 тока и формирует команды коммутаторам 12 и 13 на отключение напряжений И и И от входов регуляторов 14 и 6 в том случае, если при активной нагрузке напряжения на его входах окажутся одинаковой полярности, Этим исключается воэможность появления больших токов в моменты включения и выключения системы. При реактивной нагрузке применение коммутаторов не требуется. 7

Формула изобретения

1. Следящая,.система, соержащая последовательно соединенные задающее устройство, сумматор и регулятор ско" 5 рости, последовательно соединенные регулятор тока, усилитель мощности и двигатель, первый выход которого через датчик тока подключен к перво" му входу регулятора тока, а второй выход через датчик скорости подключен к второму входу сумматора, о т" л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьпыени . надежности системы, в ней дополнительно установлен регулятор производной тока, первый вход которого соединен с выходом регулятора скорости, второй вход - с выходом датчика тока, третий вход - с вторым выходом задающего устройства, а вы-. 70 ход - с вторым входом регулятора тока, тр тий вход которого подключен к третьему выходу задающего устройства.

2, Система по и. 1, о т л и ч а- 2 ю щ а я с я тем, что в системе дополнительно установлены блок сравнения и два коммутатора, а второй и третий выходы задающего устройства подключены к третьему входу регулято; 30

62 8 ра производной тока и второму входу регулятора тока через соответствующие коммутаторы, управляющие входы которых соединены с выходом блока сравнения, входы которого подключены соответственно к третьему выходу задающего устройства и датчика тока.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что регулятор производной тока содержит последовательно соединенные усилитель с огра" ничением и интегратор, второй вход и выход которого соединены соответственно с третьим входом и выходом ре" гулятора производной тока, первый и второй входы которого подключены соответственно с первым и вторым входами усилителя с ограничением.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP по заявке И 2794971/18-24, кл. G 05 В 11/01, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2926392/)8-24, кл. Ь 05 В 5/01, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР и 634229, кл. G 05 В 11/01, 1977 (прототип).

924662

ФиМ

Составитель Г. Нефедова

Редактор С. Крупенина Техред Д. Бабинец

Корректор И. Пожо

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2817/65 Тираж 908

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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