SU1425601A1 - Цифрова самонастраивающа с след ща система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулировани  и исполнительным двухфазным асинхронным двигателем, когда к статической составл ющей ошибки регулировани  предъ вл ютс  жесткие требовани  v«f«; в широком диапазоне изменени  уело- ВИЙ -эксплуатации. Цель изобретени  - повьшение точности. Цифрова  самонастраивающа с  след ща  система содержит первый сумматор 1, блок 2 управлени , первый импульсный усили- .тель 3, обмотку 4 управлени , ротор 5 двухфазного асинхронного двигател , датчик 6 обратной св зи, -второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждени , источник 9 посто нного напр жени , генератор 10 повышенной частоты, управл емый делитель, 11 частоты, блок 12 управлени  реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 13, первый регистр 14 пам ти, второй сумматор 15, элемент ШШ 16, элемент НЕ 17, элемент 2И-ИЛИ 18, второй регистр 19 пам ти,, эталонную модель 20 и третий сз мматор 21. Цель изобретени  достигаетс  за счет введени  элементов 16-18 и эталонной модели 20. 4 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к автоматическому регулироваго и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулировани  с ис полнит ел ьнь.1М двухфазным асинхронньм двигателем когда к стат:стческой составл ющей ошибки регулргровани  предъ вл ютс  жесткие требовани  в широком диапазоне изменени  условий эксплуатации.

Цель изобретени  - повышение точ

НОСТИа

; Сущность изобретени  заключаетс  - обеспечении возможности устранени  : ;татической составл ющей ошибки . Урегулировани  системы, вызванной из ;5ченением широкого спектра эксплуатационных УСЛОВИЙ5 как при ступенчатом,,

так и синусоидальном входных воздействи х .

На фиг,, 1 представлена функциональ :на  схема цифровой самонастраивающей- г;  след щей системы; на фиг. 2 - за ;ьисимости момвнта на валу Мд(), электромеханической посто нной време™ ни Тд() и коэффициента передачи K.(f) от частоты напр жени  питани  двухфазного асинхронного двигател ; на фиг. 3 недопустимые виды динамического рассогласовани  вьпсодных сигналов эталонной модели и системы ,на фиг, 4 - допуст1-шые виды нев зки.

Цифрова  самонастраивающа с  след  ща  система содерх ит (фиг. 1) первый сумматор 1., блок 2 управлени , первый импульсньй .усилитель 3, обмотку 4 управлени S ротор 5 двухфазного асинхронного двигател j датчик 6 обратной св зи, второй импульсный усили 7, обмотку 8 возбуждени , источ- Йик 9 посто нного напр жени , гене ратор 10 повышенной частоты, управ- л емьш делитель 11 частоты, блок 12 управлени  реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 13, первый регистр 1А пам ти, второй сумматор 15,

Ш

15

20

25

30

35

40

45

ный пр мой код Х(п)) со значением сигнала обратной св зи (параллельны обратный код Y(n)), Код ошибки корректируетс  и блоке 2 управлени  и преобразуетс  в шйротно-модулирован ные импульсы несущей частоты управл щего сигнала (дл  обмотки 4 управле ни ) и импульсньй сигнал посто нной скважности дл  обмотки 8 возбуждени двухфазного асинхронного двигател . Цервый 3 и второй 7 усилители производ их усиление по амплитуд е до напр жени источника 9 посто нного напр жени , п тупающего на входы опорного напр жени усилителей 3 и 7. Таким образом, в соо

дветствим с сигналом рассогласовани  б(п) двухфазным асинхронным двигат лем с некоторой ошибкой, завис щей условий эксплуатации, возмущающих моментов и т.До 5 отрабатываетс  вхо ное воздействие Х(п).

Из теории след щих систем извест что режимы движени  реальных след щих систем при отработке ступенчаты воздействий и синусоидальных вблизи моментов реверса исполнительной оси

характеризуютс  высоким значением статической составл кщей ошибки регулировани . Признаком такой ситуации в .цифровых системах  вл ет с  равенство нулю первой разности входного воздействи  (с учетом кван товани  по уровню). Производимое в системе изменение несущей затрагивает не только изменение крутизны моментной характеристики исполнител ного двухфазного асинхронного двига тел , но и через коэффициент его передачи Кд() вли ет на добротност системы и может приводить (при сниж нии несущей) к ее уменьшению, а следовательно, увеличению динамичес кой ошибки. Поэтому целесообразно воздействовйть на статическую ошибк системы в кратковременные моменты е превалирзпощего значени  в общей оши

элемент ИЛИ 16, элемент НЕ 17, эле- ке системы, а именно, при7Х.(п)0.

5

0

5

0

5

0

5

ный пр мой код Х(п)) со значением сигнала обратной св зи (параллельный обратный код Y(n)), Код ошибки кор i ректируетс  и блоке 2 управлени  и преобразуетс  в шйротно-модулирован- ные импульсы несущей частоты управл ющего сигнала (дл  обмотки 4 управлени ) и импульсньй сигнал посто нной скважности дл  обмотки 8 возбуждени  двухфазного асинхронного двигател . Цервый 3 и второй 7 усилители производ т , их усиление по амплитуд е до напр жени  источника 9 посто нного напр жени , поступающего на входы опорного напр жени  усилителей 3 и 7. Таким образом, в соотдветствим с сигналом рассогласовани  б(п) двухфазным асинхронным двигате лем с некоторой ошибкой, завис щей от условий эксплуатации, возмущающих моментов и т.До 5 отрабатываетс  входное воздействие Х(п).

Из теории след щих систем известно, что режимы движени  реальных след . щих систем при отработке ступенчатых воздействий и синусоидальных вблизи моментов реверса исполнительной оси

характеризуютс  высоким значением статической составл кщей ошибки регулировани . Признаком такой ситуации в .цифровых системах  вл етс  равенство нулю первой разности входного воздействи  (с учетом квантовани  по уровню). Производимое в системе изменение несущей затрагивает не только изменение крутизны моментной характеристики исполнительного двухфазного асинхронного двигател , но и через коэффициент его передачи Кд() вли ет на добротность системы и может приводить (при снижении несущей) к ее уменьшению, а следовательно, увеличению динамической ошибки. Поэтому целесообразно воздействовйть на статическую ошибку системы в кратковременные моменты ее превалирзпощего значени  в общей ошиб

5

мент 18, второй регистр 19 пам ти, эталонную модель 20 и третий сумматор 21,

Система работает следушвтдш образом . .

При поступлении на его вход .цис- кретного входного воздействи  произ- вольной формы второй сумматор 15 . , (фиг. 1) вычисл ет ошибку 0(п) его отработкнр с зтамиру  значение вход о- го сигнала на первом входе (параллель0

Вьгчисхшние первой разности производитс  следзпощим образом. Входной сигнал Х(п) поступает на вход второго регистра 19 пам ти, хран щего информацию о значении сигнала в преды- дупр-тй момент квантовани  Х(), и первый эхол третьего сумматора 21, вычисл ющего первую разность vX(n)« Х(п)-Х(). Абсолютное значение последней (без знакового разр да) подаетс  на входы элемента ИЛИ 16, формируницего на выходе соответственно сигналь П и 1 в случае VX(n)) 0 и (vX(n))sl, которые инвертируютс  элементом НЕ 17 и используютс  в последующем дл  организации интервалов насторойки несущей частоты напр жени  питани  двухфазного асинхронного двигател . Параллельно с основным контуром системы входное воздействие отрабатываетс  эталонной моделью 20. Выходные сигналы Y(n) с выхода датчика 6 обратной св зи и эталонной моде- ши 20 Y,(n) поступают, соответствен- но, на второй и первый входы первого сумматора 1, на котором вычисл етс  их динамическое рассогласование (нев зка )

9(п) Y(n) - Y(n).

При отклонении параметров элементов системы от исходных значений сигнал динамического рассогласовани  отличен от нул , что инициирует работу блока 12 управлени  реверсивным счетчикомS который анализирует знак

величины

QMOKC Эмик ) (6«)

где макс 1 )

В максимальное, минимальное и амплитудное значение нев зки на интервале собственных колебаний системы.

Алгоритм настройки несущей частоты напр жени  питани  двухфазного асинхронного двигател  определ етс  рекуррентным соотношением

f(n+1) f( sign Zo,

где n - номер шага настройки частоты &f - шаг настройки частоты, выбираемый из услови  сходимости алгоритма.

По знаку величины Zg определ етс направление изменени  частоты напр жени  питани  двухфазного асинхронного двигател . При Z70 в случае колебательного характера сигнала нев зки 6 (п) (фиг. Зд, е, ж), вызванного нелинейностью типа люфт или увеличением величины напр жени  источника 9 посто нного напр жени , величина момента, соответствующа  1 ед. млад- щего разр да управл ющего кода, пре- вьшает требуемое качество эталонной характеристики значение. На втором

выходе блока 12 формируетс  1, вычитаема  из содержимого реверсивного счетчика 13. Это приводит к уменьшению значени  делител  частоты, поступающего с реверсивного счетчика 13 на первый вход элемента 2И-ИЛИ 18 и проход щего через него на второй вход управл емого делител  11 частоты в случае уровн  1 (vX(n) 0) на выходе элемента НЕ 17, В результате частота импульсов генератора 10 повышенной частоты, пЪступающих на первый вход управл емого делител  11 частоты, делитс  последним на уменьшенный делитель и возврастает результирующее значение несущей частоты сигнальньтх импульсов питани  с первого и второго выходов блока 2 управлени  соответственно дл  обмот-. ки управлени  и возбуждени  двухфазного асинхронного двигател . В соответствии с графиком (фиг. 2) момент на валу двухфазного асинхронного двигател  уменьшаетс , что приводит к сн тию исходных колебаний сигнала нев зки Q (п).

5

0

5

0

5

При

Z,0

в случае смещенного характера сигнала нев зки б (п) (фиг. За, б, в, г), вызванного, например, уменьшением величины напр жени  источника 9 посто нного напр жени  или увеличением возмущающих моментов на валу нагрузки, крутизна моментной характеристики недостаточно велика. На первом входе блока 12 вырабатываетс  1 и производитс , наоборот, увеличение на единицу содержимого реверсивного счетчика 13. Это приводит к уменьшению несущей частоты питани , з еличе- нию момента на валу двухфазного асинхронного двигател  и устранению исход- ной нев зки.

При ZQ О в случае допустимой формы нев зки 0(п) (фиг. 4) на первом и втором выходах блока 12 вырабатываютс  сигналы О, содержимое реверсивного счетчика 13 и значение несущей не измен ютс 

В слзгчае отличи  квантованного по уровню значени  модул  скорости входного воздействи  от нул  (VX(n))b1, на выходе элемента ИЛИ 16 формируетс  сигнал 1, инвертируемый элементом НЕ 17 и запрещающий через вход разрешени  счета реверсивного счетчика 13 изменение его содержимого. Сигнал О с выхода элемента НЕ 17 поступает на второй вход элемента 2ИИЛИ 18 и запрещает прохождение инфор- мадии от реверсивного счетчика на второй вход управл емого делител  11 частоты. Через третий вход элемента 2И-ИЛИ 18 разрешаетс  прохождение информации от первого регистра 14 нам - ти, в котором записан посто нный делитель, обеспечивающий на выходе управл емого делител  частоты им-, пульсный сигнал номинальной частоты. В ЭТ.ОМ случае движение системы ществл етс  при посто нной .несущей частоте .исполнительного двузсфазного асинхронного двигател  н в соответствии с фиг, 2 не происходит изменение добротности, а следовательЯо, и динамической точности системы.

Таким образом, путем настройки несущей частоты напр жени  питани  двз фазного асинхронного двигател  по результатам анализа логической частью системы типа входного воздействи  и Д1гаамического рассогласова ни  выходных сигналов эталонной моде лн и реальной системы при отработке ступенчатого и синусоидального воздействий производитс  изменение кру тиэны моментной характеристики ис- полнительного элемента. Это придает системе свойство адаптации и измене- ние произвольных видов условий эксплуатации не только при стзгпенчатом, но и синусоидальном входном воздейст BHHj пто расшир ет функциональные возможности цифровой самонастраиваю щейс  след щей системы по сравнению с известной.

Claims (1)

1. Формула изобретен и  

   Цифрова  самонастраивакща с  еле- д ща  система содержаща  первый сумматор, первый регистр пам ти,, последовательно соединенные генератор повьденной частоты и управл емый

   0

   Q

   5

   0

   5

   делитель частоты, реверсивный счетчик , подключенньй входами пр мого и обратного счета соответственно к первому и второму выходам блока управлени  реверсивньш счетчиком, второй сумматор, соединенный первым входом с входом системы, первым входом третьего сумматора и через второй регистр пам ти с вторым входом третьего сумматора, второй вход второго сумматора подключен к выходу датчика обратной св зи, а выход - к первому входу блока з равлени , вый и второй выходы .которого соедине- ньг с информационными входами соответственно первого и второго импульсных усилителей, подключенных входами опорного напр жени  к выходу источника . посто нного напр жени , а выходами - соответственно к обмотке jrnpaB- леии  и обмотке возбуждени  двухфазного асинхронного двигател , вал ко торого соединен с валом датчика обратной св зи, отличающа - с   тем, что, с целью повышени  точности, введены эталонна  модель, элемент НЕ, элемент 2И-И1Ш элемент Ш1И, подключенный входами к выходам третьего сумматора, а выходом - к входу,элемента НЕ, первый вход элемента 2И-ЙЛИ соединен с выходом реверсивного счетчика, второй вход - с выходом элемента НЕ и входом разрешени  счета реверсивного счетчика, третий вход с выходом первого регистра пам ти, четвертый вход - с входом элемента НЕ, а выход - с входом управлени  управл емого делител  частоты, подключенного выходом к второму входу блока управлени , первый вход второго сумматора через этало - ную модель соединен с первым входом первого сумматора, подключенного вто- рьм входом к второму входу второго .сумматора.

   9

   Kg