SU1644089A1 - Самонастраивающа с след ща система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического регулировани  объектами с измен ющейс  инерционностью и может быть использовано в электромеханических: , системах. Изобретение позвол ет поддерживать практически полную компенсацию инерционности двигател , а следовательно, получить посто нные запасы устойчивости и показатели качества системы вне зависимости от изменени  момента инерции на валу двигател . Система содержит блоки сравнени  1, 12, инерционные фильтры 2, 8, 15, блок выделени  модул  3, усилители 4, 14, блок умножени  5, двигатель 6, тахогенератор 7, блок измерени  амплитуды 9, блок типа люфт 10, дифференцирующее звено 11, релейный- элемент 13, редуктор 16 и задатчик 17. 2 ил.

Description

Фи&1

Изобретение относитс  j области автоматического регулировани  объектами с измен ющейс  инерционностью и может быть использовано, например, в электромеханических системах.

Цель изобретени  - повышение качества системы с нестационарным моментом инерции на валу двигател .

На фиг. 1 представлена структурна  схема след щей системы; на фиг. 2 - фазочастотные характеристики контура самонастройки и двигател 

След ща  система (фиг. 1) содержит первый блок 1 сравнени , первый инерционный фильтр 2, блок 3 выделени  модул , первый усилитель 4, блок 5 умножени , двигатель 6, тахогене- ратор 7, второй инерционный фильтр 8, блок 9 измерени  амплитуды, блок 10 типа люфт, дифференцирующее звено 11, второй блок 12 сравнени , релейный элемент 13, второй усилитель 14, третий инерционный фильтр 15, редуктор 16 и задатчик 17.

Самонастраивающа с  след ща  система работает следующим образом.

Принцип работы системы основан на компенсации нестационарной инерционности двигател  6 путем создани  на выходе блока 5 умножени  фазового опережени , практически равного по величине фазовому запаздыванию двигател . В след щей системе блок 3 выделени  модул , первый усилитель 4, блок 5 умножени , релейный элемент 13, второй блок 12 сравнени , второй усилитель 14, дифференцирующее звено 11, третий инерционный фильтр 15 и блок 10 типа люфт функционально образуют псевдолинейное корректирующее устройство. Фазовое опережение фазовом канале псевдолинейного корректирующего устройства  вл етс  реНаличие после тахогенератора 7 функционально необходимого инерционного фильтра 8 ослабл ет сигнал с выхода тахогенератора 7, искажа  тем самым информацию о фазовом запаздывании двигател  6 в сторону его увеличени . Известно, что чрезмерное увеличение фазового опережени  в системе с псевдолинейным корректирующим устройством приводит при отработке ступенчатых воздействий к переходным движени м типа скольз щих. В этих режимах движение выходной координаты представл ет собой медленное монотонное изменение средней составл ющей и наложенные на нее пульсации (высокочастотные колебани ). Такие переходные процессы обычно более продолжительны и поэтому нежелательны. С целью недопущени  в след щей системе перекомпенсации инерционности двигател  6, а следовательно, и режима типа скольз щего к второму входу блока 10 люфт подключен третий 35 инерционный фильтр 15 с посто нной времени, равной посто нной времени второго инерционного фильтра 8. Третий инерционный фильтр 15, согласу  амплитуды сигналов на входах блока 10 типа, люфт, вносит при этом ча- стотозависимое фазовое отставание. Компенсаци  этого фазового отставани  осуществл етс  дифференцирующим звеном 11, сто щим после блока 10 тизультатом вычитани  из выходного сиг- дг „ . ,,

dyJlbldiUM вшчи а4Г па люфт и ИМ6ЮЩИМ ОбрЗТНЬШ ЧаСТОТнала второго усилител  1ч фазоот- стающего сигнала, полученного после прохождени  выходным сигналом первого инерционного фильтра 2 через поПО Т ПО Т НИ

50

стройки в предлагаемой след щей системе .

Коэффициенты гармонической линеследовательно соединенные третий инерционный фильтр 15, блок 10 типа люфт и дифференцирующее звено 11.

Получение информации о фазовом запаздывании двигател  6 дл  самонастройки основано на жесткой св зи между фазовой и амплитудной частотными характеристиками двигател , имеющего передаточную функцию апериодического звена. Как известно,

ные характеристики по сравнению с третьим инерционным фильтром 15.

На основе метода гармонической линеаризации наход т основные вырааризации блока 10 типа люфт опре- 55 дел ютс  следующим образом:

q, 5 +Y+ | sin 2(j

1

D

5

0

увеличение фазового запаздывани  с ростом частоты в таком звене происходит одновременно с уменьшением коэффициента передачи. Таким образом , информаци  о фазовом запаздывании двигател  поступает в псевдолинейное корректирующее устройство в виде амплитуды сигнала с выхода тахо- генератора 7, установленного на валу двигател  6.

Наличие после тахогенератора 7 функционально необходимого инерционного фильтра 8 ослабл ет сигнал с выхода тахогенератора 7, искажа  тем самым информацию о фазовом запаздывании двигател  6 в сторону его увеличени . Известно, что чрезмерное увеличение фазового опережени  в системе с псевдолинейным корректирующим устройством приводит при отработке ступенчатых воздействий к переходным движени м типа скольз щих. В этих режимах движение выходной координаты представл ет собой медленное монотонное изменение средней составл ющей и наложенные на нее пульсации (высокочастотные колебани ). Такие переходные процессы обычно более продолжительны и поэтому нежелательны. С целью недопущени  в след щей системе перекомпенсации инерционности двигател  6, а следовательно, и режима типа скольз щего к второму входу блока 10 люфт подключен третий 5 инерционный фильтр 15 с посто нной времени, равной посто нной времени второго инерционного фильтра 8. Третий инерционный фильтр 15, согласу  амплитуды сигналов на входах блока 10 типа, люфт, вносит при этом ча- стотозависимое фазовое отставание. Компенсаци  этого фазового отставани  осуществл етс  дифференцирующим звеном 11, сто щим после блока 10 ти5

0

0

г „ . ,,

ные характеристики по сравнению с третьим инерционным фильтром 15.

На основе метода гармонической линеаризации наход т основные вырааризации блока 10 типа люфт опре- 55 дел ютс  следующим образом:

q, 5 +Y+ | sin 2(j

1

D

Ц)агсз1п(1-2К),

где /А Ј - отношение амплитуд сигналов А( на первом и A g на втором входах бло- ка 10 типа люфт. Определим К через параметры элементов системы

к SiibiJksMiSiM

нэ(оз)

Н

Ь

где Кц - коэффициент усилени  перво го усилител  4; KT(- коэффициент передачи тахогенератора 7;

,(Q) - амплитудно-частотна  характеристика двигател  6; Н(СО) и Н(йЗ) - амплитудно-частотные характеристики соответственно второго и третьего инерционных фильтров 8 и 15. Коэффициент усилени  К третьего инерционного фильтра 15 св зан с коэффициентом Kg второго фильтра 8 выражением

К Ки-К , (3)

,1

К„ - коэффициент усилени  второ- го усилител 

14.

ТГ

(4)

где К.&- коэффициент передачи двигател  6.

Так как посто нные времени второго и третьего фильтров 8 и 15 равны, то Можно записать

Нй(СФ-Ки.Н(б))

(Ю)

35

Подставл  

. (4)

(5)

и

к НА&М .

КАВ

Так как амплитудно-частотна  характеристика двигател  6 как апериодического звена определ етс  выражением

45

ндв(оз) -7Ј-Ш--

А6

где Тда- посто нна  времени двигател  6, то выражение (1) примет вид

0) arcsin(14

тд%-а

Таким образом, коэффициенты гармонической линеаризации блока 10- типа люфт не завис т от параметров вто|p (U) -arctgU.

На основании выражени  (Ю) стро т график Ґ (U) зависимости фазового запаздывани  двигател  6 от приведенной частоты U. Из сравнени  графиков (фиг. 2) следует, что фазовое опере- (5) в (2), получим до жение практически совпадает по величине с фазовым запаздыванием двигател  6. Максимальное отклонение составл ет 9 на приведенной частоте ,24. Таким образом, на всем частотном диапазоне погрешность компенсации фазового запаздывани  двигател  не превышает 10%.

Таким образом, величина фазового опережени  в фазовом канале псевдо- 50 линейного корректирующего устройства при любом изменении посто нной времени двигател  остаетс  практически равной величине фазового запаздывани  двигател . Это позвол ет поддерживать практически полную компенсацию инерционности двигател , а следовательно , повысить качество системы с нестационарным моментом инерции на валу двигател .

(6)

(7)

+ 1

55

-

4Д0896

рого и третьего инерционных фильтров 8 и 15, а определ ютс  только инерционностью двигател  6.

Частотна  характеристика последовательного соединени  третьего инерционного фильтра 15, блока 10 люфт и дифференцирующего звена 11 не зависит от посто нных времени линейных Ю фильтров 8 и 15. Она определ етс  выражением

W (j(0)(TA6,G))-jqe(TAe,W) . (8)

Фазовое опережение на выходе вто- 15 рого блока 12 сравнени  находитс  следующим образом:

Ч(Тм,И).аГсС5а1Мй (9)

На основании выражений (1), (4) и (9) стро т график Cf (U) (фиг. 2) зависимости фазового опережени  в фазовом канале псевдолинейного корректирующего устройства (на выходе блока 12 сравнени ) от приведенной частоты . Данный график построен с учетом ослаблени  сигнала псевдолинейным корректирующим устройством (максимальна  величина ослаблени  не превы- шает 4 дБ).

Фазовое запаздывание двигател  6 определ етс  известным образом:

(Ю)

|p(U) -arctgU.

35

до

45

до

50

55

716

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Самонастраивающа с  след ща  система , содержаща  первый блок сравнени , выход которого через последовательно соединенные первый инерционный фильтр блок выделени  модул  и первый усилитель подключен к первому входу блока умножени , первый и второй входы первого блока сравнени  подключены к выходам задатчика и редуктора соответственно , второй блок сравнени , первый вход которого соединен с выходом дифференцирующего звена, а выход второго блока сравнени  через релейный элемент соединен с вторым входом блока умножени , выход которого через двигатель подключен к входам редуктора и тахогенератора, выход та

   8

   хогенератора подключен к входу второго инерционного фильтра, отличающа с  тем, что, с целью повышени  качества системы с нестационарным моментом инерции на валу двигател , в нее введены блок измерени  амплитуды , второй усилитель, третий инерционный фильтр и блок типа люфт, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена, выход первого инерционного фильтра через второй усилитель соединен с вторым входом второго блока сравнени  и через третий инерционный фильтр с первым входом блока типа люфт, выход второго инерционного фильтра через блок измерени  амплитуды соединен с вторым входом блока типа люфт.

   #,гра&

   о аг о,ч о,б а,в w гг w гаи

   20У

   -60

   М)

   Фиё. 2