SU760026A1

SU760026A1 - Follow-up system

Info

Publication number: SU760026A1
Application number: SU782635248A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr S Mikhalev
Original assignee: Dalnevostoch Polt Inst
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к следящим системам с бесконтактными двигателями постоянного тока, и может быть использовано для повы- 5 шения их точности и устойчивости.The invention relates to automatic control systems, in particular to tracking systems with contactless DC motors, and can be used to increase their accuracy and stability.

Известны следящие системы, содержащие последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, блок определения модуля, широт-1« но-импульсный модулятор, бесконтактный двигатель постоянного тока с реле реверса, через дифференцирующее звено подключенным к выходу усилителя и через редуктор, связанный с 15Known tracking systems that contain serially connected error meter, amplifier, module definition module, latitude -1 "but-pulse modulator, contactless DC motor with a reverse relay, through a differentiator connected to the output of the amplifier and through a gearbox connected with 15

измерителем рассогласования, также тахогенератор на входной оси, через выпрямитель подключенный к сумматору № ’ ЭЛan error meter, also a tachogenerator on the input axis, through a rectifier connected to the adder No. ’EL

Наиболее, близким техническим ре- М шейием к изобретению является следящая система, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, первый блок определения модуля, первый сумматор, 25 широтно-импульсный модулятор, бесконтактный двигатель постоянного тока и редуктор, выход'которого соединен с первым входом измерителя рассогласования- второй вход которого через 30The closest technical solution to the invention is a tracking system comprising a serially connected error meter, an amplifier, a first module definition unit, a first adder, a 25 pulse-width modulator, a non-contact DC motor and a reducer, the output of which is connected to the first input error meter- the second input of which after 30

22

последовательно соединенные тахогенератор и второй блок определения Модуля связан с первым входом первого блока умножения, выход тахогенератора через второе реле соединен с первым входом второго блока умножения, выход усилителя через последовательно соединенные дифференцирующее звено, реле реверса, второй блок умножения, первый однопрлупериодный выпрямитель, первый блок умножения соединен со вторым входом первого сумматора, а выход реле реверса - со вторым входом бесконтактного двигате ля постоянного тока £2].a tachogenerator connected in series and a second Module definition unit are connected to the first input of the first multiplication unit, the tachogenerator output is connected via a second relay to the first input of the second multiplication unit, the amplifier output is connected via a series-connected differentiator, a reverse relay, a second multiplication unit, the first single-loop rectifier, the first block the multiplication is connected to the second input of the first adder, and the output of the reverse relay is connected to the second input of a non-contact dc motor £ 2].

Недостаток этой системы состоит в ее низкой точности и устойчивости, так как рабочим для нее является автоколебательный режим воспроизведения входных углов с большой амплитудой и низкой частотой. Цель изобретения - повышение точности и устойчивости системы.The disadvantage of this system is its low accuracy and stability, since for it it is a self-oscillating mode of reproducing input angles with large amplitude and low frequency. The purpose of the invention is to improve the accuracy and stability of the system.

Эта цель достигается тем, что еле дящая система содержит второй, третий, четвертый и пятый однополупериодные выпрямители, третий й четвертый блоки умножения, второй сумматор релейный элемент, инерционное звено и сравнивающий элемент. Выход второ3This goal is achieved by the fact that the powering system contains the second, third, fourth, and fifth half-wave rectifiers, the third and fourth multiplication blocks, the second adder is a relay element, an inertial link, and a comparison element. Exit second3

760026760026

4four

го реле через второй и третий однополупернодные выпрямители соединен со входами соответственно третьего и четвертого блоков умножении, ко вторым входам которых соответственно через четвертый и пятый однополупериодные выпрямители¹ подключен выход релейного элемента, который <через инерционное звено соединен со сравнивающим элементом, к другому входу которого подключен выход дифференцирующего звена, а выход сравнивающего элемента соединен со входом релейного элемента, выходы третьего и чет• вертого блоков умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго Сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого блока умножения.The second relay through the second and third one-half-full rectifiers is connected to the inputs of the third and fourth multiplication blocks, respectively, to the second inputs of which, respectively, through the fourth and fifth half-wave rectifiers ^{1 the} output of the relay element is connected, <through an inertial link connected to a comparison element, to the other input of which is connected the output of the differentiating link, and the output of the comparing element are connected to the input of the relay element, the outputs of the third and fourth true multiplication blocks are connected according to naturally to the first and second inputs of the second adder, the output of which is connected to the third input of the first multiplication unit.

Структурная схема предлагаемойStructural scheme of the proposed

. следящей системы представлена на фиг. 1. На фиг. 2 показаны относительные длительности импульсов на выходе релейного элемента, а на фиг. 3 - эпюры основных координат системы при обработке ею линейно-иэменяющихся сигналов.. The tracking system is shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows the relative pulse durations at the output of the relay element, and FIG. 3 - diagrams of the basic coordinates of the system when it processes linearly-modified signals.

Следящая система содержит измеритель 1 рассогласования, усилитель 2, первый блок 3 определения модуля,первый сумматор 4, дифференцирующее звено 5, реле 6 реверса двигателя, широтно-импульсный модулятор 7, бесконтактный двигатель 8 постоянного тока, редуктор 9, тахогенератор 10, второй блок 11 определения модуля, первый блок 12 умножения, первый однополупериодный выпрямитель 13, второй блок 14 умно?кения, второе реле 15, второй однополупериодный выпрямитель 16, третий однополупериодный выпрямитель 17, третий блок 18 умножения, четвертый блок 19 умножения, релейный элемент 20, инерционное звено 21, сравнивающий элемент 22, четвертый однополупериодный выпрямитель 23, пятый однополупериодный выпрями* тель 24, второй сумматор 25.The tracking system contains an error meter 1, an amplifier 2, a first module 3 for determining a module, a first adder 4, a differentiating link 5, an engine reverse relay 6, a pulse-width modulator 7, a non-contact DC motor 8, a gear 9, a tachogenerator 10, a second block 11 module definitions, the first multiplication unit 12, the first half-wave rectifier 13, the second block 14 cleverly, Kenya, the second relay 15, the second half-wave rectifier 16, the third single-wave rectifier 17, the third multiplication unit 18, the fourth multiplication unit 19 , relay element 20, inertial element 21, comparing element 22, fourth half-wave rectifier 23, fifth half-wave rectifier * tel 24, second adder 25.

На фиг. 1-3 и в тексте приняты следующие обозначения: ©· , θ_ο , Θ входной и выходной углы и рассогласование) и_д , - напряжение на выходах усилителя, дифференцирующего звена и первого блока умножения,FIG. 1-3 and in the text the following notation is adopted: © · ·, θ _ο , Θ input and output angles and misalignment) and _d , - voltage at the outputs of the amplifier, the differentiator and the first multiplication unit,

- коэффициент передачи тахогенератора; £цфЛ +.£ , - абсолютные и- tachogenerator transmission coefficient; £ CFL +. £, - absolute and

относительные длительности положительных, отрицательных импульсов на выходе релейного элемента.relative durations of positive, negative pulses at the output of the relay element.

Система работает следующим образом.The system works as follows.

В режиме покоя (Э; = СОпеЪ , 1)_г - 0) релейный элемент 20, выполненный с гистерезисом и зоной нечувствительности, благодаря инерционной отрица' тельной обратной связи через инерционное звено 21 и сравнивающий элемент 22, находится в состоянии симметричных автоколебаний, так чтоIn the quiescent mode (E; = SOpe, 1) _g - 0), the relay element 20, made with hysteresis and dead zone, due to inertial negative feedback through inertial link 21 and comparing element 22, is in a state of symmetric self-oscillations, so that

длительности положительных!* и отрицательных импульсов на его выходе одинаковы, а Ь*= С ^- = 0,5.the durations of positive! * and negative pulses at its output are the same, and b * = C ^- = 0.5.

В режиме слежения при 0, > 0 второе реле 15 переводится в состояние + 1 и положительные импульсы от релейного элемента 20 через четвертый однополупериодный выпрямитель 23 и третий блок 18 умножения поступают на вход первого блока 12 /умножения. Если движение происходит без автоколебаний, то сигнал + 1, от первого реле 6 и второго реле 15 проходит через второй блок 14 умножения и первый однополупериодный выпрямитель 13 на другой вход блока 12 умножения. Благодаря этому выход тахогенератора 10 через второй блок 11 определения модуля и блок 12 умножения с относительной длительностью положительных импульсов релейного элемента 20 подключается на вход первого сумматора 4. Коэффициент передачи тахогенератора 10 выбирается так, что линейно-нарастающий сигнал Θ·, система отрабатывает без средней составляющей ошибки благодаря указанным подключениям тахогенератора 10.In the tracking mode at 0,> 0, the second relay 15 is transferred to the state + 1 and the positive pulses from the relay element 20 through the fourth half-wave rectifier 23 and the third multiplication unit 18 are fed to the input of the first unit 12 / multiplication. If the movement occurs without self-oscillations, the signal + 1, from the first relay 6 and the second relay 15 passes through the second multiplication unit 14 and the first half-wave rectifier 13 to the other input of the multiplication unit 12. Due to this, the output of the tachogenerator 10 through the second unit 11 of the module definition and the unit 12 multiplication with the relative duration of the positive pulses of the relay element 20 is connected to the input of the first adder 4. The transfer ratio of the tachogenerator 10 is selected so that the ramp signal Θ ·, the system runs without an average component errors due to the indicated tachogenerator connections 10.

Если, однако, по тем или иным причинам (например, увеличение момента нагрузки двигателя) ошибка увеличивается и 7 0, то, как видно из фиг. 2, увеличивается 0,5. ЭтоIf, however, for one reason or another (for example, an increase in the engine load moment) the error increases and is 7 0, then, as can be seen from FIG. 2, increases 0.5. it

приводит к тому, что увеличивается средняя продолжительность подключений тахогенератора 10 к сумматору 4 и напряжение на двигателе увеличивается. При обратном направлении движения входной оси, т.е.О·, < 0, система работает аналогичным образом с той лишь разницей, что реле реверса 6 двигателя и второе реле 15 переводятся в состояние "-1" и уже отрицательные импульсы релейного элемента 20 через пятый ОднополУпроводниковый выпрямитель 24, четвертый блок 19 умножения и второй сумматор 25 проходят на вход первого блока 12 умножения. При появлении возмущений 0*6 0 и, как видно из пунктирной кривой на фиг. 2,"0~ возрастает, увеличивая продолжительность подключений тахогенератора, т.е. компенсируя возмущение.leads to the fact that the average duration of the connections of the tachogenerator 10 to the adder 4 increases and the voltage on the motor increases. When the input axis moves in the opposite direction, i.e.O ·, <0, the system works in the same way with the only difference that the reverse engine 6 relay and the second relay 15 are transferred to the state "-1" and the negative pulses of the relay element 20 are already through the fifth single-field conductor rectifier 24, the fourth multiplication unit 19 and the second adder 25 are passed to the input of the first multiplication unit 12. If disturbances occur, 0 * 6 0 and, as can be seen from the dotted curve in FIG. 2, "0 ~ increases, increasing the duration of the tachogenerator connections, i.e. compensating for the disturbance.

Таким образом, особенность системы состоит в том, что тахогенератор подключается к системе с высокой частотой автоколебаний внутреннего контура из релейного элемента 20, инерционного звена 21 и сравнивающего элемента 22, что уменьшает амплитуду автоколебаний по сравнению с системой-прототипом. Элементы функциональной схемы 16-19, 23, 24 и 25 образуют при этом логическую схему, которая увеличивает продолжительность подключений тахогенератора с увеличением ошибки системы при люз 760026Thus, a feature of the system is that the tachogenerator is connected to a system with a high frequency of self-oscillations of the internal circuit of the relay element 20, the inertial link 21 and the comparing element 22, which reduces the amplitude of the auto-oscillations compared to the prototype system. The elements of the functional circuit 16-19, 23, 24 and 25 form a logic circuit, which increases the duration of the tachogenerator connections with an increase in system error for 760026

бом направлении вращения входной оси, т.е. увеличивает коэффициент цепи передачи компенсирующего сигнала, что также повышает точность работы системы.bom direction of rotation of the input axis, i.e. increases the ratio of the transmission chain compensating signal, which also increases the accuracy of the system.

Если отработка движений входной 5 оси совершается с автоколебаниями, то основные координаты системы имеют вид, представленный на фиг. 3.If the movements of the input axis 5 are completed with self-oscillations, then the main coordinates of the system have the form shown in FIG. 3

Напряжение 1)_г на выходе дифференцирующего звена 5 опережает сигнал рассогласования и4 на некоторый угол ^1иΨ , благодаря чему компонента в напряжении бесконтактного двигателя Постоянного тока, обусловленная сигналом рассогласования, равна и'_э =Voltage 1) _g at the output of differentiating link 5 is ahead of the error signal u4 at a certain angle ¹ⁱ Ψ, due to which the component in the voltage of the contactless DC motor due to the error signal is equal to ' _э =

= 1и_д|ыдпи_г Вид второй компоненты ’5 напряжения на двигателе Цд , обусловленной напряжением тахогенератора,зависит от направления вращения входной оси. Если Θ, > 0, то сигнал иэ = _Q = 1 | _z ydpi type second components' 5 on the voltage CSD engine due tachogenerator voltage depends on the direction of rotation of the input shaft. If Θ,> 0, then the signal is =

= (о,5 +κ:_ύ\θ·,1 ·и_гпос- 20= (o, 5 + κ: _ύ \ θ ·, 1 · and _g after 20

тупает на двигатель, как показано на фиг. 3, в нечетные полупериоды напряжения ц_г. Это связано с тем, что на интервалах, когда реле 6 реверса двигателя находится в состоянии · 25blunt on the engine, as shown in FIG. 3, in odd half-periods of stress c _g . This is due to the fact that at intervals when the relay 6 of the reverse engine is in the · 25 state

"-1", сигнал тахогенератора 10 отключается с помощью второго блока .14 умножения и первого однополупериодного выпрямителя 13."-1", the signal of the tachogenerator 10 is turned off using the second multiplication unit .14 and the first half-wave rectifier 13.

Если Θ) < 0, то сигнал и_э = 30If Θ) <0, then the signal and _e = 30

= + κ_γΙθ,Ι ιΜ«&η и X поступает на двигатель наоборот, в четные полупериоды υ-χ · В результате при Θ, > 0 средняя составляющая напряжения на бесконтактном двигателе по- 35 ложительная, а при θ; 7 0- отрицательна. При этом, как видно из эпюр на фиг. 3, первая гармоника напряжения от тахогенератора 10 на бесконтактном двигателе постоянного тока 4θ имеет всегда положительный фазовый сдвиг относительно I) ·] , что увеличивает устойчивость системы.= + κ _γ Ι θ, Ι ιΜ «& η and X goes to the motor on the contrary, in even half-periods υ-χ · As a result, when Θ,> 0, the average voltage component on the contactless motor is positive, and at θ; 7 0- is negative. However, as can be seen from the diagrams in FIG. 3, the first harmonic voltage from the tachogenerator 10 on a non-contact DC motor 4θ always has a positive phase shift with respect to I) ·], which increases the stability of the system.

Таким образом, предложенная система имеет более высокие точностные и дд динамические показатели, чем системапрототип, что обусловливает ее экономическую эффективность. В реализации системы в максимальной степени ис- / пользованы элементы уже имеющиеся в __ системе-прототипе, а вновь введенные элементы могут быть выполнены на простых интегральных логических схемах.Thus, the proposed system has higher accuracy and dd dynamic performance than the system prototype, which determines its economic efficiency. In the implementation of the system, the elements already existing in the prototype __ system are used to the maximum extent, and the newly introduced elements can be implemented on simple integrated logic circuits.

Claims

Claim

Tracking system containing meter connected in series

mismatch, amplifier, first module definition unit, first adder, pulse-width modulator, contactless DC motor and gearbox, the output of which is connected to the first input of the error meter, the second input of which is connected via a serially connected tachogenerator and the second module of the module definition is connected to the first input of the first the multiplier unit, the output of the tachogenerator through the second relay is connected to the first input of the second multiplication unit ', the output of the amplifier through series-connected differentiating link 'reverse relay, the second block. multiplication, the first half-wave rectifier, the first multiplication unit is connected to the second input of the first adder, and the output of the reverse relay is connected to the second input of a non-contact dc motor, which, in order to improve the stability and accuracy of the system, contains the second, third, fourth and the fifth half-wave rectifiers, the third and fourth multiplication blocks, the second adder, the relay element, the inertial link and the comparing element, the output of the second relay through the second and third half-wave straighten and connected to the inputs of the third and fourth multiplication units, respectively, to the second inputs of which, respectively, through the fourth and fifth half-wave rectifiers are connected the output of the relay element, which is connected via an inertial link to the comparison element, the output of the differentiating element is connected to another input, and the output of the matching element is connected with the input of the relay element, the outputs of the third and fourth multiplication units are connected respectively to the first and second inputs of the second adder, output which is connected to the third input of the first multiplication unit.

Have