RU181247U1

RU181247U1 - Устройство управления позиционным электроприводом

Info

Publication number: RU181247U1
Application number: RU2017117982U
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Денисов; Вера Васильевна Вахнина; Олег Александрович Бородин; Марина Николаевна Третьякова
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-07-06

Abstract

Устройство относится к управлению системами автоматического регулирования. Устройство управления позиционным электроприводом целесообразно использовать в быстродействующих автоматических системах регулирования. Предложенное устройство работает в двух режимах. В первом режиме используется нелинейный регулятор, изменяющий свои параметры при изменении информации от идентификатора, соединенного с наблюдателем объекта, до достижения мгновенного значения текущей ошибки заданного уровня. Во втором работает линейный регулятор, включенный в прямую цепь управления параллельно нелинейному регулятору. Таким образом, обеспечивается максимальная близость переходного процесса к оптимальному и устойчивость в статических режимах. 2 фиг.

Description

Полезная модель относится к области систем автоматического управления электроприводами, в частности к устройствам позиционирования.

Известен способ коррекции систем автоматического регулирования, основанный на формировании управляющего сигнала путем суммирования сигнала ошибки регулирования и сигнала пропорционального произведению скорости, причем в момент достижения ошибкой регулирования данного значения коэффициент пропорциональности изменяется [1]. Недостатком известного способа коррекции является недостаточное быстродействие системы, при отработке необходимой точности заданного угла.

Известно устройство управления позиционным электроприводом [2], принятое в качестве прототипа, содержащее элемент сравнения, задатчик перемещения, объект управления, сумматор, компаратор, блок умножения, дифференцирующее звено, ключи, задатчики коэффициентов, элемент ИЛИ и задатчик момента переключения. Первый ключ включается при условии ε>ε₃, при этом система работает на границе устойчивости. Второй ключ замыкается при условии ε≤ε₃, при этом на выходе блока произведения будет сигнал γ₂ω, где γ₂ - коэффициент характеристического уравнения замкнутой системы, обеспечивающий монотонный переходный процесс. Недостатком известного способа коррекции систем автоматического регулирования является затягивание процесса отработки заданной величины позиционирования во второй фазе при малой величине ε₃. При увеличении ε₃ имеем низкую эффективность разгона в первой фазе.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым устройством - повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданной величины позиционирования.

Сущность технического решения заключается в том, что в заявляемом устройстве управления позиционным электроприводом, содержащем элемент сравнения, задатчик перемещения, объект управления, нелинейный регулятор, линейный регулятор, блок идентификации, компаратор, задатчик переключения ошибки, содержится нелинейный регулятор, настраиваемый блоком идентификации, включенный в прямую цепь управления параллельно с линейным регулятором, который включается при условии ε≤ε₃.

Сравнение заявляемого устройства управления позиционным электроприводом с прототипом показало, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что имеет нелинейный регулятор, настраиваемый блоком идентификации, включенный в прямую цепь управления параллельно с линейным регулятором, который включается при условии ε≤ε₃. Эти отличительные признаки позволяют получить заявленный технический результат - повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданного угла позиционирования.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена структурная схема устройства управления позиционным электроприводом.

Система управления позиционным электроприводом содержит элемент сравнения 2, входы которого подключены к задатчику перемещения 1 и к выходу объекта управления 8, а выход соединен с входом линейного регулятора 3, а также соединен с первым входом нелинейного регулятора 4 и с первым входом компаратора 12. Второй вход компаратора 12 соединен с задатчиком 13 ошибки переключения. Первый выход компаратора 12 соединен с управляющим входом ключа 5, а второй и третий выходы компаратора 12 подключены через элементы ИЛИ 11 с управляющим входом ключа 6. Второй вход нелинейного регулятора 4 подключен к выходу блока идентификации 10, вход которого соединен с наблюдателем 9, подключенным к выходу объекта регулирования 8. Выходы линейного 3 и нелинейного 4 регуляторов через ключи 5 и 6 подключены к сумматору 7, выход которого соединен с объектом управления 8.

Автоматизированная система управления позиционным электроприводом по предлагаемому устройству работает следующим образом.

Входной сигнал х₃, поступивший на элемент сравнения 2 с задатчика перемещения 1, сравнивается с сигналом х, снимаемого с выхода объекта управления 8. Получаемый при сравнении сигнал ошибки е поступает на первый вход компаратора 12. На второй вход компаратора 12 поступает сигнал с выхода задатчика 13 ошибки переключения. При условии ε>ε₃ с первого выхода компаратора 12 подается сигнал на включение ключа 5. При этом в прямую цепь системы перемещения включается нелинейный регулятор 4. Идентифицирующий блок 13 получая информацию от наблюдателя 9 объекта управления 8, меняет параметры нелинейного регулятора 4, обеспечивая, таким образом, оптимальное быстродействие отработки заданного перемещения х₃. При достижении условия ε≤ε₃, вместо ключа 5 замыкается ключ 6 и в прямую цепь системы включается линейный регулятор 3, который парирует действие возмущений и определяет показатели качества системы.

Для проверки работоспособности предлагаемого устройства управления позиционным электроприводом проведено математическое моделирование. На фиг. 2. представлены полученные динамические характеристики (сплошная линия) в сравнении с переходными процессами в электроприводе с подчиненным регулированием координат (пунктирная линия). Выходные переменные электропривода: ток якоря i, угловая скорость ν, перемещение χ и ошибка позиционирования £ представлены в относительных единицах:

где ia, ω, х - переменные значения в системе; iан, ωн, хн - номинальные значения; Та - электромагнитная постоянная времени, Тм - механическая постоянная времени.

Очевидно, что предлагаемое устройство обеспечивает повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданной величины позиционирования.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1 Пат. США №4689540 кл. G05B 1/02, 1987, ИСМ №32.

2 Пат. России №2045090 кл. G05B 11/00, 1995, БИ №27.

Claims

Устройство управления позиционным электроприводом, содержащее элемент сравнения, входы которого подключены к задатчику перемещения и к выходу объекта управления, а выход соединен с входом компаратора, линейного регулятора и нелинейного регулятора, причем вход компаратора соединен с задатчиком ошибки переключения, а выходы линейного и нелинейного регуляторов через ключ (5) и через элементы ИЛИ и ключ (6) подключены к сумматору, выход которого соединен с объектом управления, отличающееся тем, что нелинейный регулятор, настраиваемый блоком идентификации, вход которого соединен с наблюдателем, подключенным к выходу объекта регулирования, включенный в прямую цепь управления параллельно с линейным регулятором, который включается при условии достижения рассогласования между входным и выходным перемещениями заданной величины.