Следящая система

Следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиив

Социалистические

Республик (и)938251 (6! ) Дополнительное к а вт, с вид- ву (22) Заявлено 29.12.80 (21) 3225704/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.06 82. Бюллетень ¹23

Дата опубликования описания 23.06.82 (5l)M. Кл.

605 В 11/01

Всуаерстееввый кемвтет

СССР аю делам взебретеник и епритвк (53) УДК 62.50 .(088.8) Р

О. Я. Каретный, А. М. Глумчер, М. Н. Гашков, В. С. Жабреев, В. И. Смолин и В. А. Яковлев

Всесоюзный научно-исследовательский и проектн фонструкторский . институт по автоматизированному электроприводу j4 промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте и Челябинский.muxjrrехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (7l) Заявители (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к автоматик и может быть использовано как электро привод механизмов термической резки металла и станков с программным управлением, а также в других позиционных системах, Известна следящая система, содержащая синусно-косинус ные вращающиеся трансформаторы, усилители, последователь. ное дифференцирующее звено коррекции на RC -элементах, двигатель и редуктор $1(Однако расширение полосы пропускания системы управления усиливает влияние высокочастотных помех, При больщом уровне помех в канале регулирования растцирение полосы пропускания ведст к снижению точности работы, системы и может сделать ее неработоспособной.

Наиболее близкой к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устрой=тво, фазовый демодулятор, привод и механически соединенный с ним индукционный фазовращатель, выход которого подключен к второму входу фазового демодулятора (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность и быстродействие. На выходе фазового демодулятора непрерывный сигнал формируется с помощью экстраполирукщей емкости или фильтра, которые предназначены для выделения постоянной составлякщей. При этом появляются высшие гармонические составлякщие, их уровень становится небольцщм (проценты или доли процента от наибольшего значения постоянной составлякщей).

В результате сигнал с фазового демодулятора можно представить в виде суммы

U(d) =K&(d.)+и(ы ) где К вЂ” крутизна фазового демодулятора;

g (g) — полезная составлякщая его выходного сигнала;

И®- высокочастотные помехи и шумы, 3 9382

При использовании экстраполиру кщего элемента напряжение на нем, кроме того, может изменяться скачком в момент коммутации, Наличие скачков и высших

: гармонических составлякщих делает не- S возможным включение форсирукецих (дифференцируюших) корректируихцих цепей после фазового демодулятора, так как при дифференцировании его выходного сигнала пом ки подчеркиваются дифферен и цирукщими цепями, а полученный сигнал ослабляется иэ-еа неидеальности диффе» ренцирующих цепей, при этом уровень помех в канале регулировайия становится недопустимым, Введение же дополнитель- !5 ных фильтров приводит к ухудшению динамических свойств следящей системы..

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия при одновременном сохранении высокой помехоустойчивости. щ

Поставленная цель достигается тем, что в следяюшую систему, содержащую привод, выход которого через индукционный фазовращатель соединен с первым входом первого фазового демодулятора, второй вход которого подключен к выходу, эадакщего устройства, введены последовательно соединенные интегратор, блок: задержки, второй фазовый демодулятор и сумматор, выход которого подключен к приводу, а второй вход — к выходу первого фазового демодулятора, иход интегратора соединен с выходом второго фазового демодулятора, второй вход которого соединен с выходом индукционного фаэовраща- 5 теля, а второй вход блока задержки соединен с выходом задающего устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема следящей системы; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Блок-схема следящей системы содержит задакщее устройство 1 (например устройство числового программного управления

НЗЗ-2м или, например, задакщее устрой»ство на индукционном фазовращателе), фаэовые демодуляторы 2 и 3, привод 4 (замкнутая система регулирования скорости вращения двигателя), индукционный фаэоврашатель 5 (например, spamaкщийся трансформатор ВТМ- Г), блок

6 задержки, интегратор 7, сумматор 8.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы 1 где ц - сигнал на выходе задаt кщего устройства; 5S

U - сигнал обратной связи с индукционного фаэовращателя;

51 ф (-- напряжение рассогласоваЪ ния по положению на выходе фазового демодуля» тора 2;

04 ы сигнал с выхода блока задержки 6; — сигнал на выходе фазовоf го демодулятора 3, пропорциональный производной сигнала ошибки по положению, Ц - сигнал на выходе интегратора 7;

6о,„, ф, - моменты начала импуль сов на выходе блока задержки 6.

Система работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал 9 с выхода индукционного фазоврашателя 5 поступает на второй вход фазового демодулятора

2, на первый вход которого с выхода задакщего устройства 1 поступает широтно-модулированный сигнал О„той же частоты, что и синусоидальный сигнал с фазо. вращателя 5,.фаза которого определяется синалом задания. На выходе фазового демодулятора 2 вырабатывается сигнал ошибки по положению, который может и менять свою величину в момент прихода импульса с задакщего устройства 1.

В исходном состоянии (момент времени ф, ) фаза импульса V< с выхода задакщего устройства 1 совпадает с фазой синус оп дального сигнала Ug c выхода фаэовращателя 5 и с фазой сигнала 04 на выходе управляемого блока 6 задержки. На выходе фазового демодулятора 3, таким образом будет нулевой сигнал О -, который удерживает нулевой сигнал U< на выходе интегратора 7.

При изменении фазы задакщих импульсов U (моменты времени t<, 4, t, t4) изменится и фаза иьшульсов на выходе управляемого блока 6 задержки что приведет к появлению ненулевого сигнала 05- на выходе фазового демодулятора 3. Этот сигнал будет интегрироваться интегратором 7, выходной сигнал 0 которого будет изменяты я до тех пор, пока управляемый блок 6 задержки под воздействием этого сигнала не сделает нулевым сдвиг фаз между сигналами 0 и 04 (например, момент времени 4 ). После этого (при неизменной фазе сигнала задания 0 ) на выходе фазового демодулятора 3 установится нулевой сигнал О, а на выходе интегратора 7—

5 9382 постоянное напряжение (/, пропорциональное разности фаз сигналов 0 и U

Таким образом, интегратор 7 обеспечивает сатимальное выделение ошибки иэ помех и формирует управляющий сигнал

}Ь на управляемый блок 6 задержки, обеспечивая слежение эа фазой фазовращателя 5. Сигнал 0ЬИа выходе интегратора 7 равен разности фаэ сигналов с фазовращателя 0 и задания Ц т.е. на 10 выходе интегратора 7 сигнал 11 пропорционален первой производной от ошибки

0 по попожению следящей системы.

Сигнал ошибки по положению О суммируется с сигналом 0< rrponopmrosma aha 1$

I первой производной от этой ошибки на сумматоре 8. Результирукщий сигнал управляет приводом 4.

Сигналы Ц и g пропорциональны рааЪ 6 ности фаз сигналов с фазовращателя g, 20 и задания U, т.е. пропорциональны ошибке по положению следящей системы.

Считая управляемый блок 6 задержки и фазовый демодулятор 3 бе:-ынерционными звеньями, можно записать передаточ- 25 ную функцию %„(p) введенного корректиpyKmего контура, состоящего из элементов 6, 7 и 3 следукнцим образом:

ОЬ U gP

Ф (Р)- — = — = >

30 о, и, тр где К.1и T< - коэффициенты, зависящие от настройки контура.

Пусть передаточная функция привода

33

4 имеет вид (настроенный привод с достаточно высокой степенью точности аппрвксимируется передаточной функцией второго порядка):

Кд (1+т2Р) И+тЗР где,К вЂ” коэффициент передачи при2. вода (добротность привода по скорости); . Т1, Т - постоянные времени.

Тогда передаточная функция разомкнутой системы примет вид к,р (4+т )(ьт,.) 1+рт„

Настройка корректирующей цепи доли на быть проведена так, чгобы выполнялось соотношение

И т2 Т1+к41 где

51 d

Тогда из (4) получим

К у. ф/% ) 1+Т3Р) (4 + Т,, Р ) Найдем характеристичес кое уравнение

3+%" (р) =o.

Подстановка выражения (6) и (7) приводит к уравнению (т1+тз)Р +Р "2. =О

w 3P

Из (8) по условиям устойчивости

К с — -%- —.

ТЪ 1

Для системы без коррекции условия устойчивости к с — + —.

1 1 т т, Отсюда следует, что, изменяя йостоянную времени Т, при условии выцол,нения соотношения (5), можно получить устойчивость системы при большем asaчении добротности по сравнению с нескорректированной следящей системой, т.е. повысить ее точность и быстродействие.

Демпфирование. посредством поднятия высоких частот (или соответственно введение упреждения по фазе) позволят; получить требуемый результат практичео ки при любых передаточных функциях исходной системы. Поднятие высоких час- тот расширяет полосу пропускания системы, что приводит к увеличению ее быстродействия и динамической точности.

Одновременно о повышением точности и быстродействия следящей системы обес печивается высокая помехоустойчивость вследствие того, о для коррекции дифференцируется не сам сигнал ошибки, а параметры сигналов (разность фаз), так как обеспечивается слежение фазы сигнала

I на выходе управляемого узла задержки

6 за фазой датчика (индукционного фаэовращателя) 5.

Применение предлагаемой следящей системы в мапшнах термической резки с программным управлением позволяет (за счет повышения точности работы и быстродействия, а также обеспечения высокой помехоустойчивости) снизить процент брака на 2% (по данным ВНИИАвтогенмаш) и (за счет возможности повышения скоростей резки при обеспечении заданной точности вырезаемой детали) повысить производительность машины

7 термической резки на Э% (по данным

ВНИИАвтогенмаш) .

В соответствии с народнокоэийствен ным планом выпуск машин термической резки составит 100 штук s год.

Формула изобретения

9ЗМ81 8 выход которого нодкпючен к приводу, а второй вход - к выходу первого демодулятора, вход интегратора соединен с выходом второго фазового демодулятора, второй входкоторогосоединен с выходом индуииионного фаэовращателя, а второй вход блока задержки соединен с выходом задакщего устройства.

Следящая система, содержащая привод,1ю выход которого через индукционный фазовращатель соединен с первым входом первого фазового демодулятора, второй нход которого подключен к выходу задающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности и бьжтродействия, в нее введены последовательно соединенные интегратор, блок, задержки, второй фазовый демодулятор, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бесекерский В. А., Попов Е. П.

Теория систем автоматического регулировании, М., 197S.

2. Авторское свидетельство СССР

hh 686017, кл. G05 В 19/18, 1977 (прототип) .

938251

Составитель В. Грибова

Редактор А. Шандор Техред Г.Маточка Корректор М. немчик

Заказ 4460/71 Тираж 914 Поддисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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