SU1444712A1 - Самонастраивающа с система с приводом на муфтах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  и может быть использовано в электроприводах с нелинейными характеристиками , например в муфтовых электроприводах . Оно позвол ет повысить точность системы, содержащей привод на муфтах и контуры регулировани  положени , скорости и тока, а также четыре сумматора, два интегратора,блок умножени  и релейный элемент, путем введени  двутс нелинейных элементов ОГРАНИЧЕНИЕ, двух блоков вьщелени  модул  и второго блока умножени . 1 ил. с О)

Description

4ib Ч

11444712

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и может быть использовано дл  управлени  электроприводами с нелинейными характеристиками j например электроприводами на гис- терезисных электромагнитных муфтах.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние точности системы.

На чертеже изображена структурна  -JQ схема самонастраивающейс  системы с приводом на муфтах,

В соответствии со структурной схемой система содержит задатчик I, гул тор положени  2, регул тор ско- 5 рости 3, регул тор- тока 4, усилитель мощности 5, блок муфт 6 с установленными на Нем датчиком тока 7 и датчи- ком скорости 8, механизм 9 с датчиЗадатчик 1 вырабатывает сигнал за дани  положени  дл  механизма 9,срав ниваемый в регул торе положени  2 с выходным сигналом датчика положени  10, Полученный таким образом сигнал ошибки по положению преобразуетс  ре гул тором положени  2 в задающий сигнал дл  регул тора скорости 3,который сравниваетс  в этом регул торе с выходным сигналом датчика скорости 8. Выходной сигнал регул тора скорос ти 3 служит задающим дл  регул тора тока 4, на входе которого он сравниваетс  с выходным сигналом датчика тока 7. Выходной сигнал регул тора тока 4, проход  через усилитель мощности 5, поступает на обмотку управлени  первой или второй (в зависиком . положени  10, второй сумматор П, 20 мости от пол рности сигнала) гисте- первый блок умножени  12, первый интегратор 13, третий сумматор 14, пер- вьй усилитель 15, первый ограничитель- ,ный элемент 16, второй усилитель 17, .второй ограничительный элемент 18, 25 первый 9 и второй 20 блоки вьщеле- ни  модул , второй блок .умножени  21, первый сумматор 22,. релейный э/ie- мент 23, второй интегратор 24 и четрезисной муфты блока муфт 6. Под дей ствием возникающего при этом момента завис щего (в соответствии с -регули ровочной характеристикой муфты) от тока, протекающего через о8мотку управлени , соответствующа  ведома  муфта приходит во вращение и через кинематическую пепь передает вращение механизму 9, По окончании переЗадатчик 1 вырабатывает сигнал задани  положени  дл  механизма 9,сравниваемый в регул торе положени  2 с выходным сигналом датчика положени  . 10, Полученный таким образом сигнал ошибки по положению преобразуетс  регул тором положени  2 в задающий сигнал дл  регул тора скорости 3,который сравниваетс  в этом регул торе с выходным сигналом датчика скорости 8. Выходной сигнал регул тора скорости 3 служит задающим дл  регул тора тока 4, на входе которого он сравниваетс  с выходным сигналом датчика тока 7. Выходной сигнал регул тора тока 4, проход  через усилитель мощности 5, поступает на обмотку управлени  первой или второй (в зависимости от пол рности сигнала) гисте-

резисной муфты блока муфт 6. Под действием возникающего при этом момента, завис щего (в соответствии с -регулировочной характеристикой муфты) от тока, протекающего через о8мотку управлени , соответствующа  ведома  муфта приходит во вращение и через кинематическую пепь передает вращение механизму 9, По окончании пере

35

вертый сумматор 25, первый нелинейный Q ходных процессов положение оси меха- элемент ОГРАНИЧЕНИЕ 26, содержащий элемент 16 и усилитель 15, второй, нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ 27, содержащий элемент 18 и усилитель 17.

Блоки 1-10 ббразуют основной контур регулировани  положени , включающий в себ  внутренние (подчиненные) контуры регулировани  скорости и тока , а блоки 11-25 образуют устройство идентификации коэффициента переда- ,Q чи блока муфт,- При этом блоки 11-14 осуществл ют косвенное измерение момента муфтового привода в виде выходного сигнала первого блока умножени  12, причем блоки 12 и 13 Образуют настраиваемую модель привода, в которой блок умножени  . 12 реализует коэффициент передачи ток - момент, а первый интегратор 13 предста вл ет собой мод;ель механической части в переменньй моиент (вход) - скорость (выход). Непосредственную идентификацию коэффициента передачи выполн ют блоки 21-25, причем сигнал оценки этого коэффициента формируетс  на выходе второго интегратора 24, .

Самонастраивающа с  система с,приводом на муфтах работает следующим образом.

низма 9 соответствует величине сигнала , вырабатываемого задатчиком 1. Номинальные значени  настроечных параметров регул торов положени  2, скорости 3 и тока 4 выбраны таким образом , что динамические свойства системы (быстродействие, динамические ошиб ки) удовлетвор ют техническим требовани м и считаютс  оптимальными. Кроме того, параметры перестраиваемого регул тора скорости 3 выбраны так, чтобы коэффициент передачи этого блока по первому и второму сигнальным .входам бьш равен номинальному при поде даче на настраиваемый вход сигнала, соответствующего коэффициенту передачи блока муфт на границе зоны малых токов.

Предположим, что задатчик 1 вырабатывает линейно измен ющийс  сигнал, в св зи с чем диаграмма скорости привода будет близка к пр моугольной. Нарастание тока вызывает увеличение сигнала,- поступающего с выхода датчика тока 7 на первьй вход сумматора П. Этот сигнал, проход  через блоки 11-13, вызывает увеличение выходного сигнала интегратора 13, представл ющего собой оценку скорости при5

Q ходных процессов положение оси меха-

Q

низма 9 соответствует величине сигнала , вырабатываемого задатчиком 1. Номинальные значени  настроечных параметров регул торов положени  2, скорости 3 и тока 4 выбраны таким образом , что динамические свойства системы (быстродействие, динамические ошибки ) удовлетвор ют техническим требовани м и считаютс  оптимальными. Кроме того, параметры перестраиваемого регул тора скорости 3 выбраны так, чтобы коэффициент передачи этого блока по первому и второму сигнальным .входам бьш равен номинальному при пое даче на настраиваемый вход сигнала, соответствующего коэффициенту передачи блока муфт на границе зоны малых токов.

Предположим, что задатчик 1 вырабатывает линейно измен ющийс  сигнал, в св зи с чем диаграмма скорости привода будет близка к пр моугольной. Нарастание тока вызывает увеличение сигнала,- поступающего с выхода датчика тока 7 на первьй вход сумматора П. Этот сигнал, проход  через блоки 11-13, вызывает увеличение выходного сигнала интегратора 13, представл ющего собой оценку скорости при31АА471

вода. В сумматоре 14 из этого сигил- ла вычитаетс  выходной сигнал датчика скорости 8 (с одновременным усилением разности). Если коэффициент передачи блока умножени  12 по первому входу не вполне точно соответствует фактическому значению коэффициента передачи блока муфт (например, меньше его), то на выходе сумматора 14 Q по вл етс  отрицательный сигнал ошибки . Этот сигнал, вычита сь в сумматоре 11 из сигнала от датчика тока 7 и проход  далее чере  блоки 11-13, дополнительно увеличивает выходной g сигнал интегратора 13 до тех пор,пока сигнал ошибки не станет равен нулю . При достаточно большом коэффи11и- енте усилени  сумматора 14 по обоим входам и сумматора 11 по второму вхо- Q ду ошибка между выходными сигналами блоков 13 и 8 всегда близка к нулю. Следовательно, выходной сигнал интегратора 13,  вл ющегос  моделью механической части привода, отслеживает 25 значение скорости привода, а это означает , что выходной сигнал блока умножени  12 пропорционален моменту, передаваемому приводом.

В начале разгона привод работает зо при больших значени х тока, поэтому нелинейные элементы 26 и 27 вход т в ограничение, т.е. на их выходах формируютс  посто нные сигналы, амплитуды которых определ ютс  параметрами ограничительных элементов 16 и 18. Эти параметры выбираютс  таким образом , чтобы отношение уровней ограничени  усилителей 17 и 15 было равно примерному значению коэффициента переда- Q чи блока муфт на границе зоны малых сигналов. Обозначим его как . Выходной сигнал усилител  15, пройд  через блоки 19 и 21, вычитаетс  в сумматоре 22 из выходного сигнала .усилител  17, прошедшего через блок 20. Пусть выходной сигнал интегратора 24 равен небольшому положительному значению (например, за счет начальной установки), а выходной сиг- gg нал релейного элемента 23 - посто нному полотки т ель ному значению h (определ емому статической характеристикой блока 23), где . Тогда выходной сигнал блока 21 больше сигна- .-с

ээ ла блока 20 и на выходе сумматора

22 по вл етс  отрицательньш сигнал, в результате чего выходной сигнал релейного элемента 23 принимает значе3S

5

о Q g с

э

S

24

ние - h. Но тогда выход сумматора 22 снова станет положителен, что заставит элемент 23 оп ть изменить свое состо ние, и т.д. Таким образом, релейный элемент 23 начинает работать в скольз щем режиме (реальное скольжение с частотой переключений, определ емой неидеальностью блоков 21 - 23,25), поддержива  выходной сигнал сумматора 22 близким к нулю. Это означает- , что среднее значение выходного сигнала сумматора 25 пропорционально Кгр. Так как этот сигнал представл ет собой сумму выходного и входного сигналов интегратора 24, то выходной сигнал интегратора 24 стремитс  к значению Кгр по экспоненциальному закону, причем желаема  скорость сходимости может быть задана выбором коэффициента передачи интегратора 24. Поскольку выходной сигнал этого блока подаетс  на входы блоков 3 и 12, то коэффициент передачи блока умножени  12 по первому входу равен , а коэффициент передачи регул тора скорости 3 в соответствии с указанным принципом выбора его настроечных параметров равен номинальному , что соответствует оптимальной динамике системы.

Завершение разгона привода сопровождаетс  спаданием тока. При входе тока в зону малых сигналов выходные сигналы усилителей 15 и 17 выход т из ограничени  и устройство идентификации вступает в работу. При изменении тока изображающа  точка перемещаетс  по регулировочной характеристике муфты, что воспринимаетс  устройством идентификации как изменение ее коэффициента передачи. Поскольку устройство идентификации обладает небольшой инерционностью, то выходной сигнал интегратора 24 отслеживает некоторое усредненное значение коэффициента передачи. При этом все процессы идентификации происход т аналогично тому, как бьто описано выше. При равенстве тока нулю, контур , образованный блоками 21-23,25, размыкаетс . Чтобы избежать этого, достаточно при реализации блоков модул  19 и 20 предусмотреть на их выходах небольшие смещени . В соот- ветбтвии с новым (меньшим) значением оценки К на выходе интегратора 24 коэффициент передачи регул тора скорости 3 увеличиваетс , так что кон-.

турный коэффициент передачи контура скорости остаетс  примерно посто нным . Следовательно, динамические свойства этого контура (запас устойчивости , полоса пропускани ) и системы в целом остаютс  неизменными.

Технические преимущества предлагаемой самонастраивающейс  системы перед прототипом обусловлены отказом от использовани  в устройстве идентификации блока делени . При работе след щей системь с приводом на гисте- резисных муфтах с механизмами,обладающими малым моментом статических сопротивлений, например, при использовании их в антенных установках одной из основных проблем  вл етс  воз - никновение незатухающих колебаний тока- и скорости привода в режиме малых токов. Однако именно при малых значени х тока в прототипе трудно получить достаточную точность работы, блока делени  и системы в целом. Поэтому устранение в предлагаемой системе блока делени  при сохранении эффекта самонастройки позвол ет повысить точность системы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  ЗО

   25

   Самонастраивающа с  система с приводом на муфтах, содержаща  первый сумматор, последовательно соединенные задатчик, регул тор положени , регул тор скорости, регул тор тока, усилитель мощности, блок муфт с датчиком тока, подключенным выходом к второму входу регул тора тока, и датчиком скорости, подключенным выходом к второму входу регул тора скорости, и.механизм с датчиком положени , вы0

   О

   ход которого соединен с вторым входом регул тора положени , последовательно соединенные второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, и первый блок умножени , последовательно соединенные первый интегратор и третий суйматор, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости, последовательно соединенные релейный элемент и четвертый сумматор, и второй интегратор , выход которого подключен к второму входу первого блока умноже5 ни  и к управл ющему входу регул тора скорости, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности системы, она допол1-гательно содержит последов ательно соединенные первый

   0 нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ, первый блок вьщелени  модул  и второй блок умножени , последовательно соединенные второй нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ и второй блок вьщелени 

   5 модули, подключенный выходом к первому входу первого сумматора , второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго блока умножени  и входом релейного элемента , соединенного выходом с входом второго интегратора, выход которого подключен к второму входу четвертого сумматора, подключенного выходок к второму входу второго блока умножени  у выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора , первый вход которого подключен к входу первого нелинейного элемента ОГРАНИЧЕНИЕ, вход второго нелинейно-

   0 го элемента ОГРАНИЧЕНИЕ соединен с выходом первого блока умножени  и входом первого интегратора.

   5