SU1446600A1 - След щий электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  с бесконтактными двигател ми посто й- иого тока и нелинейными корректирую- щими устройствами и может быть использовано в след щих электроприводах станков с ЧПУ и промьшшенных роботов. Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности. Сущность изобретени  состоит в форп мировйшш нелинейного закона коммутации отрицательной обратной св зи, через усилитель 19 охватывающей интегратор 9. Коммутаци  данной обратной св зи осуществл етс  при противоположных знаках сигналов на выходах интегратора 9 и сравнивающего элемента 22. Тем самым формируетс  дополнительна  плоскость переключени ., Выпр мленный сигнал интегратора подключаетс  к контуру cиcтe ы без дополнительных коммутаций, 3 ил. (Л

Description

О)

а

о

Изобретеиме отиоентс  к области систег автома-ги-ческого регулирова- ты с бескоитактпыш двигател юг

t.

посто нного тока н нелипей шми кор- ре1хтиру1ощнмн устройствак  и .может быть использовано ь след и(нк эдек- трснривсдак станков с ЧПУ и промг цг- лантйш: роботов,, .

11,е,пью кзобретешуг  вл етс  :;jc:iJi:i-- mejme динаг-ишеской точности.

Па фиг, показана функциональна  схема cJie.iT.quiero электропривода; гга, ШКГ.2 - фазовый портрет системы; иа фиГеЗ перскодн ые процессы в следк-- щем электро р всде.

След щ.нн электропривод Bi;juo4aei в себ  HswepnTGJih 1 рассогласопапи., 1феднарителы1г в1 успн ткпь 2., псч вьп .л-1техгь 3 5 сумг- атор , широт-тго- пмпул}и;11Ь Й ;oдyл.nop (HiiiMJ 5, бес-- коитакп кй двигатель 6 л сто нного тока ()з редукчор 7, т:врвым i-paБторой вьпгрпмитель 10, фа оо1;срс- ,fi фильтр 1 ,, pt;jie 12 pe : ica, первьм блок 13 умг1оже 1ил, циатор tj iiepijbtn ролейгплй эл;;--: --т 15 HTOiJon олок в ум голсепн51, о, .но-- пол рное р1;лс:; 17., третл.й блок ic лчг ыожени  лсрвь  -сллитель 19, .:;А О;Н);

1 ход JV IIIT 6 Па второй фазовый вход БД;Г.Г Ь через НМЛ 5 поступает управ- л ющее напрг. жение Ujj. Oj которое форгч1ируетс  па вькоде сумматора 4j на первый вход сумматора 4 поступает напр.шкение Uy с выхода выпр 1 ител  3 к. Па второй вход сзт-гматора 4 через второй выпр митель 10 поступает выходное напр жещ .е интегратрра 9, ко™ торый с помощью nepooi o срашшваю- щег о элемента 8 первого усилител  19 и третьегчо блока 18 умножени  ох- ватываете  отрицательной обратной св зью, коммутируемо} но нелинейному затгону, который формируетс  с помощью одног1О 1Я1МЮ1 о реле 17. блока 16 ум- 1юл;еи 1 , други; i;e;iejiHbix элементов 15 и 21, в7. ус теите„-ш 20 и priro срал 11пва1 71цего э.лемента 22,

(лел, и1т злект) (фиг,)  в.1) етс  огстемой с перемен;юй струк турой, В качестве осей фазов.ых коор- выберем к Up t у - - U.; ;

X (фиг,2)„ ди амика

3 л е .;.; j. p оприв од а о л не ыв а е т с  нели ней пой С 1C темой дчффе.ренциальш;.1х уравне-

(1)

т 21 и BTOpoii сравни;;акаций ;л:тсг- т 22,

11ри :л .|.Ч: следующие . ;

. 9 в:кo,нoй и Бькодной ут ль) 1 рйссоглассватлхе мажд:у

ЗЛУП-

и,, вьжоднсе .;i ejuin

лредва лгтельиого ycjfjiiv- и fba.3Ooricce;KajU Fhi4: ф.

IJ; - 13з:од ое и выходиое р жстгил плтегратора.|

и,1. - з апр жение ла входе

1МРОТ1 О ИМПУЛЬСНОГ О

кодуг тора ,

e

u,,.

11змери7 ель 1 ра.ссогзтз.с.ованн  определ ет величину рассогласонани  6 8;™ GO кежду ЗлОД1 ъ;м и йьсюддым углами усгпишаемую ПУ 2, БЬ ходлое напр жение U которого через фазсг- опере ка1ж ий фшхьтр 11 и реле 12 верса определ ет знак напр жени . поступагогцего на ггервый управл ющий

k-M,., n

4y

)

л1,

5

k

M,

где Т

™ козф ф11П,нент nepe.natjH интегратора 9;

коэффициент ус тени  кон- т зфа комг-гутируемой обратит пой св зи, охватывакщей интегратор 9;

-электрокеханичес:ка  посто нна  времени БДПТ 6|

-обоц-ш коэффициент передачи электропривода; - .

коэффициент передачи по

моменту нагрузки - момент нагрузки.

I т V - к

(2)

, посто ;1иа  времени фазо- опережающего ф}шьтра 11,

а закон коммутации отрицательной обратной св зи, охватывающей интегратор 9, задаетс  формулой

t, О,

при Sjy О; при 0,

где S - С,у + х;(4)

С, - посто нньй коэффициент,

С,0.

Тем самым напр жение на входе интегратора 9 имеет вид

U0- ,

и„.

при 52У при .

Переключение с одной структуры на другую (всего возможны четыре .различ№1Х структуры) в предлагаемом след щем электроприводе происходит на плоскост х S, О и Sg О, пересекающихс  в фазовом пространстве (у, X, х) по линии Ъ5(фиг,2). Так как плоскость S, О  вл етс  плоскостью скольжени , получим услови  существовани  скольз щих движений на плоскости S О в предположении что изобража1ш;а  точка системы уравнений (1)-(4), характеризукща -поведение след щего электропривода в пространстве (у, х, х ), скользит по плоскости S, 0. Из (4) путем дифференцировани  имеем

2/5.0 C, (C,k;T,X

+ 1) ,(6)

откуда следует, что при условии (3) S, О, и k;T(k.{,;- С,)| на плоскости S. О выполн ютс  услови  существовани  скольз щего режима.

Расммотрим в фазовом пространств ( у, X, х) (фиго 2) процесс отработки след щим электроприводом скачкообразного входного воздействи  gj const о Пусть начальным услови м системы уравнений (1)-(4) соответствует изображающа  точка Т в пространстве (у, X, х). Тогда при отрабоке входного воздействи  g; const изображающа  точка системы уравнени ( 1)-(4) движетс  -j пространстве (у, X, х) из начального положени  Т. После попадани  ее на -плоскость S( О (точка Т,(у, X,, х,) на

оба3 )

(4)

(5)

10

20

ы мом ит рее к оси  й нии, зо равовет м

фиг.2) в след щем электроприводе возникает устойчивый скольз пу й режим , что в фазовом пространстве характеризуетс  движением изобража- ющей точки системы (1)-(4) вдоль линии АВ пересечени  плоскостей 5 О и S, О, где S (y-y) -к + к;Т(х-х,), После достижени  изоб- ражакщей точкой плоскости S О (точка Tj на фиг.2) возникает скольжение и по плоскости S 0. Это означает , что дальнейшее движение изоб- ражакмдей точки происходит вдоль НИИ L пересечени  плоскостей S, 0 и Sj. 0.

Характер завершени  процесса отработки задакщего воздействи  g- const существенно зависит от наличи  момента нагрузки, действующего на оси исполнительного двигател  след щего электропривода. Так, если при М О переходный процесс завершаетс  в скольз щем режиме в на25 чале координат пространства (у, х, X ), то при М, завершени  процесса в скольз щем режиме не происходит. При действии М,,0, М const и g; const из (2) путем дифференцировани  имеем

S, kT, (JH| +

+ |у|) sign S,(1-TJ,

откуда, полага  Тц Т„, получаем S, k T, (|х/ +

+ |у ) sign S,/T. (7)

Из (7) и услови  существовани  скольз ир х движений на плоскости S О .следует, что при , M const скольжение по линии Ь„ про-

45 исходит при условии

|х| + /yj

(8)

В противном случае возникает срыв изображающей точки с линии скольжени  Lg в точке , х, х,), фазовые координаты которой определ ютс  величиной действующего момента нагрузки М и значением коэффициента С

);

Хс СЛ„Мп/(1-К:,);

х, -C,k,M,/lT(H-C,).

(9)

Дальнейшее двгашние изображагсщей точки системы (1)-(4) в общем случае осуществл етс  по некоторому предельному , циклу, расположенному вблизи точки Тф(ур, О, 0), соответствхтацей положению компенсации интегратором действи  посто нного момента нагрузки . Амплитуда подобных автоколебаний при параметрах электропривода - Т 0,1 м; k,- 10 с ; Ц 2; k 160j С 0,001j Тц 0,05 с - приводит к ошибке слежени , не превьпиающей 0,02 рад., при Ц Мп/Мо 0,1, где MO - пусковой момент БДПТ, а при .,. может быть полностью скомпенсирована .

На фиг.З изображены соответствующие кривые переходных процессов при скачкообразном и линейно измен ющем- с  входных воздействи х,

Достигнутьй результат не сопровождаетс  существенным техническим усложнением системы и может быть достаточно просто реализован на основе с&временных электронных средств,

В результате использовани  предлагаемой нелинейной коррекции удаетс  значительно снизить (или вообще устранить) перерегулирование, т.е. увеличить динамическую точность сле д щего электропривода

Фор мул а изобретени 

След щий электропривод, содержащий измеритель рассогласовани , выход которого соединен с входом предварительного усилител , подключенного через первый выпр митель к первому входу сумматора, выход которого через широтно-импульсньй модул тор подключен к управл ющему входу бесконтактного двигател  посто нного тока, соединенного через редуктор с первым входом измерител  рассог™

5

о

5

0

5

ласовани , а таюке первый сравниванг- щий элемент, первьй вход которого соединен с выходом предварительного усилител , а выход - с входом интегратора , выход которого подклю ген к входу второго выпр мител  и к первому входу третьего блока умножени , выход которого подключен через первьй усилитель к второму входу первого сравнивак дего элемента, второй вход измерител  рассогласовани  через дифференциатор соединен с первым входом первого блока умножени , выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход су1-1матора соединен с выходом второго выпр мител  , выход предварительного усилител  через последовательно соединенные фазоопережающий фильтр и реле соединен с вторы.г) входом первого блока умножени .и с входом фазового управлени  бесконтактного двигател  посто нного тока, кроме того, первьй релейньй элемент, второй блок умножени  и однопол риое реле, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножени , а вход - с выходом второго блока умножени , первьй вход которого подключен к выходу первого релейного элемента, отл и, чающийс  тем, что, с целью повышени  динамической точности , в него введены второй усилитель, второй релейньй элемент и второй сравнивающий элемент, первьй вход которого подключен к выходу предварительного усилител , выход через второй релейный элемент соединен с вторым входом второго блока умножени , выход интегратора подключен к входам первого релейного элемента и второго усилител , выход которого подключен к второму входу второго сравнивающего элемента.

ФигЗ

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Следящий электропривод, содержащий измеритель рассогласования, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, подключенного через первый выпрямитель к первому входу сумматора, выход которого через широтно-импульсный модулятор подключен к управляющему входу бесконтактного двигателя постоянного тока, соединенного через редуктор с первым входом измерителя рассог ласования, а также первый сравнивающий элемент, первый вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - с входом интег— о

   ратора, выход которого подключен к входу второго выпрямителя и к первому входу третьего блока умножения, выход которого подключен через пер19 вый усилитель к второму входу первого сравнивающего элемента, второй вход измерителя рассогласования через дифференциатор соединен с первым входом первого блока умножения, вы15 ход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход сумматора соединен с выходом второго выпрямителя, выход предварительного усилителя через последовательно соединен2Q ные фазоопережающий фильтр и реле соединен с вторым входом первого блока умножения и с входом фазового управления бесконтактного двигателя постоянного тока, кроме того, пер25 ·вый релейный элемент, второй блок умножения и однополярное реле, выход которого соединен с вторым’ входом третьего блока умножения, а вход с выходом второго блока умножения,

   39 первый вход которого подключен к выходу первого релейного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности, в него введены второй усилитель, второй релейный элемент и второй сравнивающий элемент, первый вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, выход через второй релейный элемент соединен ₄₀ с вторым входом второго блока умножения, выход интегратора подключен к входам первого релейного элемента и второго усилителя, выход которого подключен к второму входу второго сравнивающего элемента.