SU1536351A1

SU1536351A1 - Нелинейное корректирующее устройство

Info

Publication number: SU1536351A1
Application number: SU874312429A
Authority: SU
Inventors: Алексей Дмитриевич Горбачев; Владимир Андреевич Барабаш; Виталий Александрович Погребенко; Дмитрий Викторович Кестнер; Олег Анатольевич Сосновский
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1990-01-15

Abstract

Изобретение относитс к двухканальным нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано в быстродействующих системах позиционировани , например станках с программным управлением, высококачественных след щих системах и т.д. Целью изобретени вл етс повышение экономичности, надежности, точности и быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем, что в контур регулировани вместо релейного элемента с зоной нечуствительности вводитс линейный регулирующий элемент, передаточна функци которого обратна произведению передаточной функции регулируемого двигател и датчики скорости. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к двухка- нальным нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано в быстродействующих системах позиционировани , например станках с программным управлением, приводах роботов- манипул торов, высококачественных след щих системах и т.д.

Цель изобретени - повышение экономичности и надежности работы устройства .

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальна электрическа схема линейного регул тора .

Нелинейное корректирующее устройство (фиг. 1) содержит первый измеритель рассогласовани 1, блок 2 умножени ., первый сумматор 3 исполнительный двигатель 4 с нагрузкой, датчик 5 скорости, нелинейный корректирующий блок 6, пиковый детектор 7, первый масштабирующий блок 8, второй сумматор 9, сигнум-реле 10, первый переключатель 11, второй масштабирующий блок 12, третий сумматор 13, второй переключатель 14, источник 15 посто нного напр жени , нуль-орган 16, усилитель 17, четвертый сумматор 18, блок 1У пам ти, компаратор 20, ключ 21, релейный блок 22, первый и второй входы 23,24 и первый, второй, третий выходы 25,26,27 нелинейного кор- ректирующего блока 6, интегратор со сбросом 28, второй измеритель рассо- гласовани 29, линейный регул тор 30. Линейный регул тор 30 содержит резисторы 31 - 35, конденсатор 36, операционные усилители 37 и 38, общую шину 39.

СП

оо о со ел

315

Рассмотрим работу нелинейного корректирующего устройства при посто нном моменте сопротивлени нагрузки и неизменной электромеханической посто нной времени двигател дл двух случаев: треугольного и трапецеидального профил х диаграммы скорости исполнительного двигател ,

лом рассогласовани с выхода измерител рассогласовани 1 и в тот момент , когда их значени сравн ютс , на выходе компаратора 20 по вл ютс сигнал, замыкающий ключ 21.

При этом сигнал с выхода сигнум- реле 10 через ключ 21 и переключатель 11 подаетс на сумматор 3, в ре

В первом случае насыщени скорости зультате чего обеспечиваетс оптивращени двигател Ц не происходит и ключ 21 остаетс все врем в замкнутом состо нии, так как на его управл ющий вход не подаетс сигнал с.выхомальное торможение исполнительного двигател . Далее при подходе к то ке позиционировани переключатели 1 и И пропускают на свои выходы сигда релейного блока 22. Поэтому в этом нал с выхода измерител рассогласова25

30

случае система характеризуетс режимом разгона, движением с посто нной скоростью, торможением и режимом апериодического движени к точке позиционировани . При этом нелинейный кор- jn ректирующий блок 6 обеспечивает режим разгона и торможени с максимально возможным ускорением aw.

В случае трапецеидального профил диаграммы скорости исполнительного двигател k система работает следующим образом.

Начина с некоторого момента времени t, двигатель достигает максимально возможной скорости 0к и продолжает работать в режиме насыщени . До момента времени устройство работает так же„ как и в режиме разгона дл первого случа , а в момент t« напр жение с датчика 5 скорости превышает зону нечувствительности -релейного блока 22 и на -его выходе по вл етс сигнал, который поступает на управл ющий вход ключа 21, вызыва его размыкание. При этом нал на выходе первого переключател 11 становитс равным нулю, а сигнал с выхода источника 15 посто нного напр жени , пройд через второй переключатель 14 и усилитель 17 перемножаетс в блоке 2 умножени с сиг налом с выхода датчика скорости 5, обеспечива движение исполнительного двигател в режиме насыщени .

В момент t4 сигнал с выхода релейного блока 22 подаетс также на управл ющий вход блока 19 пам ти, в результате чего в нем фиксируетс зна- (чение сигнала с выхода сумматора 18,

35

40

45

50

ни , создава апериодическое движение в установившемс режиме.

Рассмотрим работу системы при изменении электромеханической посто нной времени двигател или момента сопротивлени нагрузки.

На фиг. 1 можно выделить два контура . Первый включает в себ нелинейный корректирующий блок и исполнительный двигатель.

Второй контур, включающий в себ линейный регул тор и исполнительный двигатель, вл етс более быстродействующим , чем первый контур. Динамические характеристики первого контура (системы в целом) задаютс величиной входной уставки и в процессе регулировани должны оставатьс посто нными . При отклонении истинных динамических характеристик системы от желаемых динамических характеристик вторым контуром при помощи линейного регул тора осуществл етс подача дополнительного сигнала к сигналу управлени нелинейного корректирующего устройства. Дополнительный сигнал к сигналу управлени с линейного регул тора 30 поступает на третий вход первого сумматора 3 Сигнал на вход линейного регул тора 30 поступает со второго измерител рассогласовани 29 и представл ет собой разность сигнала с выхода датчика 5 (формирующего истинный профиль скорости) и интегратора со сбросом 28 (формирующего желаемый профиль скорости, рассчитанный дл номинального момента сопротивлени нагрузки и номинального значени электромеханической посто нной времени двигател )„ Интегратор со

которое хранитс до по влени на другом управл ющем входе блока 19 пам ти 55 сбросом работает как в известном уст- сигнала с выхода нуль-органа 16. ройстве.

В компараторе 20 сигнал с выхода Высокое быстродействие второго кон- блока 19 пам ти сравниваетс с сигна- тура достигаетс , асли передаточную

мальное торможение исполнительного двигател . Далее при подходе к точке позиционировани переключатели 11 и И пропускают на свои выходы сиг5

0

n

5

0

5

0

5 сбросом работает как в известном уст- ройстве.

функцию линейного регул тора выбрать рак передаточную функцию, обратную передаточной функции двигател k с номинальными параметрами

w30(s)

Т/чЗ-Н.

(О

где Wjo(S) Т/ц,К0

K0(tS+1)

передаточна функци линейного регул тора; соответственно номинальные электромеханическа посто нна времени и кот эффициент усилени двигател +;

мала посто нна времени линейного фильтра, выбираетс из услови реализации с . Техническа реализаци линейного

регул тора представлена на фиг.2.

Если выражение (1) преобразовать к

виду

г

W.,o(S)aJ+-- -,

Л а КсД

-liI«/Ј

2 к

К. „ ,

то передаточна функци (l) линейного регул тора 30 набираетс при выполнеR32 | -т эо/гзА.

г R31 к-3 Ь}Ь

нии соотношений: а

a,- Ј||. KJJ

Первый сумматор может быть реализован на операционном суммирующем усилителе. Реализаци линейного регул тора 30 по передаточной функции (1) позвол ет практически без запаздывани непрерывно преобразовывать сигнал рассогласовани с выхода измерител рассогласовани 29 и тем самым скомпенсировать по вившуюс ошибку отработки заданной диаграммы скорости В результате этого характер изменени регулируемой величины все врем стремитс к желаемому виду, несмотр на отклонение параметров двигател и нагрузки от расчетных.

Таким образом, использование ли- нейного регул тора, передаточна функци которого задана в виде (1), позвол ет системе отрабатывать задающее ступенчатое воздействие с желаемыми динамическими характеристиками как при заданных, так и при длительно измен ющихс моментах сопротивлени нагрузки и электромеханической посто нной времени двигател . В результате повышаетс экономичность и надежность работы системы в целом.

ормула

6

зоб

р е т е н и

0

5

0

5

Нелинейное корректирующее устрой ство, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, исполнительный двигатель с нагрузкой, датчик с, скорости и блок умножени , выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а также последовательно соединенные первый измеритель paci- согласовани , пиковый детектор, первый масштабирующий блок, второй сумматор , сигнум-реле, ключ и первый переключатель , второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора , первым входом пикового детектора и входом нуль-органа, первыми входами третьего и четвертого сумматоров , компаратора и второго переключател , выход которого через усилитель св зан с вторым входом блока умножени , выход нуль-органа подсоединен к первому управл ющему входу блока пам ти, второму входу пикового детектора через интегратор - к первому входу второго измерител рассогласовани , второй вход которого соеди- нен с выходом датчика скорости и вхо0 дом релейного блока, выход пикового детектора через второй масштабирующий блок св зан с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второ5 го переключателей, выход релейного блока соединен с вторым управл ющим входом блока пам ти и первым управл ющим входом ключа, второй управл ющий вход которого подсоединен к выходу

0 компаратора, выход пикового детектора св зан с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к информационному входу блока пам ти , выход блока пам ти св зан с вто5 рым входом компаратора, второй вход второго переключател подключен к выходу источника посто нного напр жени , отличающеес тем, что, с целью повышени экономичности

0 и надежности устройства, выход второго измерител рассогласовани подключен к третьему входу первого сумматора через линейный регул тор, передаг точна , функци которого обратна про5 изведению передаточной функции исполнительного двигател и передаточной функции датчика скорости.

В

Ј

Ч/Ј

iV

21

3f

18

f

20

Фиг.1

V

11

21 -А

3fr ТI-

-Ц

so

14

/v

ILT

16

15

22

qiueZ

Claims

Формула изобретения

5 функцию линёйного регулятора выбрать рак передаточную функцию, обратную передаточной функции двигателя 4 с номинальными параметрами ._TmS+J__ ,. к

KoCfs+D’ ’

- передаточная функция линейного регулятора;

- соответственно номинальные электромеханическая постоянная времени и коэффициент усиления двигателя 4;

- малая постоянная времени линейного фильтра, выбирается из условия реализации с £с<Тм.

Техническая реализация линейного регулятора представлена на фиг.2. Если выражение (1) преобразовать к виду

Тм 1-Тч/Г ^{ГДе a}'“Kj’ ^а2^_ Кр, ’ то передаточная функция (!) линейного регулятора 30 набирается при выполнеη о 2 нии соотношений: а _г=-.; С =R32'C36; ИН» .... К|. ³¹

Первый сумматор может быть реализован на операционном суммирующем усилителе. Реализация линейного регулятора 30 по передаточной функции (1) позволяет практически без запаздывания непрерывно преобразовывать chi— нал рассогласования с выхода измерителя рассогласования 29 и тем самым скомпенсировать появившуюся ошибку отработки заданной диаграммы скорости. В результате этого характер изменения регулируемой величины все время стремится к желаемому виду, несмотря на отклонение параметров двигателя и нач so(S)=j где W_JO(S) грузки от расчетных.

Таким образом,, использование ли- нейного регулятора, передаточная функция которого задана в виде (1), позволяет системе отрабатывать задающее ступенчатое воздействие с желаемыми динамическими характеристиками как при заданных, так и при длительно изменяющихся моментах сопротивления нагрузки и электромеханической постоянной времени двигателя. В результате повышается эконом юность и надежность работы системы в целом.

to сумматор, исполнительна грузкой, датчик с;: умножения, выход кос вторым входом пера также последовательНелинейное корректирующее устрой? ство, содержащее последовательно соединенные первый ный двигатель с скорости и блок торого соединен вого сумматора, но соединенные первый измеритель рассогласования, пиковый детектор, первый масштабирующий блок, второй сумматор, сигнум-реле, ключ и первый переключатель, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора , первым входом пикового детектора и входом нуль-органа, первыми входами третьего и четвертого сумматоров, компаратора и второго переключателя, выход которого через усилитель связан с вторым входом блока умножения, выход нуль-органа подсоединен к первому управляющему входу блока памяти, второму входу пикового детектора,и через интегратор - к первому входу второго измерителя рассогласования, второй вход которого соеди? / нен с выходом датчика скорости и входом релейного блока, выход пикового детектора через второй масштабирующий блок связан.с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго переключателей, выход релейного блока соединен с вторым управляющим входом блока памяти и первым управляющим входом ключа, второй управляющий вход которого подсоединен к выходу компаратора, выход пикового детектора связан с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, выход блока памяти связан с вторым входом компаратора, второй вход второго переключателя подключен к вы ходу источника постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности 50 и надежности устройства, выход второ· го измерителя рассогласования подклю· чен к третьему входу первого суммато· ра через линейный регулятор, передав точная, функция которого обратна про55-изведению передаточной функции исполнительного двигателя и передаточной функции датчика скорости.