SU930238A2 - Бесконтактна след ща система посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике, а именно к комбинированным следящим системам с переменной структурой на основе бесконтактных двигателей постоянного тока, может быть использовано для получения постоянной частоты скользящего режима и повышения надежности таких систем.

Известна следящая система, содержащая измеритель угла и рассогласо- ₍ вания, входы которого связаны с входным и выходным валами системы, а выход которого через последовательно соединенные усилитель, выпрямитель, сумматор и модулятор подключен к первому входу бесконтактного двигателя постоянного тока, на второй вход которого через реле реверса подключен выход усилителя, тахогенератор на входном валу системы, выход ₃ которого через выпрямитель подключён к входу сумматора, а вал двигателя через редуктор бвязан с выходным валом-системы til.

Основной недостаток этой системы состоит в том, что в режиме вынужденных движений в ней возникают низкочастотные автоколебания из-за квазирелейного характера управления бесконтактным двигателем постоянного тока.

Известна также система, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, сумматор, модулятор и бесконтактный двигатель постоянного тока, на второй вход которого через реле реверса подключен выход' усилителя, а выходной вал которого через редуктор соединен с вторым входом измерителя рассогласования, а также установленный на входном валу системы тахогенератор, выход которого через соответствующий выпрямитель соединен с первым входом элемента сравнения и с первым входом блока умножения, на второй вход элемента сравнения подключен выход третьего выпрямителя, соединенного с вторым тахогенерато-’ ром, установленным на валу двигателя, выход элемента сравнения через реле подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с 5 вторым входом сумматора (2^.

В такой системе за счет организации скользящего режима исключены низкочастотные автоколебания в режиме вынужденных движений. Основной недо- 10 ctaTOK системы состоит в низком быстродействии, так как линия‘скольжения совпадает с осью абсцисс фазовой плоскости системы и имеет нулевой наклон. 15

По основному авт. св. № 474787 известна бесконтактная следящая система постоянного тока, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, первый _м выпрямитель, первый сумматор, широтно-импульсный модулятор, бесконтактный двигатель постоянного тока с релейным каналом реверса, вал которого связан с первым синхронным тахогене- 25 ратором и через редуктор с измерителем рассогласования, другой вход которого соединен с вторым синхронным тахогенератором, через выпрямитель подключенным к блоку умножения jq и к элементу сравнения, другфй вход которого связан через третий выпрямитель с первым тахогенератором, а выход через релейный элемент - с блоком умножения, подключенным к первому сумматору, выход первого выпрямителя соединен с входом элемента сравнения £3).

Основной недостаток известной системы состоит в том, что при идёальной релейной характеристике релейного элемента скользящий режим в си-, стеме при вынужденных движениях должен происходить с бесконечно большой частотой смены структуры. Современные ключевые элементы на таких частотах не работают, что объясняется, например, у транзисторных ключей их перегревом и, как следствие, отказом. При введении в характеристику SO релейного элемента неидеальности, например зоны неоднозначности постоянной величины, частота скользящего режима начинает зависеть от скорости изменения входного воздействия. С 55 уменьшением скорости входного воздей ствия снижается частота смены структуры системы, а с некоторой скорости переключения структуры с помощьюрелейного элемента вообще отсутствуют, и.в системе возникают низкочастотные автоколебания.

Цепь изобретения - повышение надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе выход элемента сравнения соединен с входом релейного элемента через второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока умножения.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы; на фиг. 2 - эпюры сигналов, поясняющие работу системы; на фиг. 3~ эквивалентная характеристика релейного элемента.

Система включает измеритель 1 рассогласования, усилитель 2, реле реверса, первый выпрямитель 4, первый сумматор 5, широтно-импульсный модулятор 6, бесконтактный двигатель 7 постоянного тока, редуктор 8, первый синхронный тахогенератор 9, второй выпрямитель 10, блок 11 умно·*. жения,_; элемент 12 сравнения, третий выпрямитель 13, второй синхронный тахогенератор 14, релейный элемент 15, второй сумматор 16. На схеме такжё обозначены входной угол системы, выходной угол £?_осистемы, производная от входного угла системы, сигнал

7.^ на выходе элемента 12 сравнения, сигнал Z₂Ha выходе релейного элемента 15.

В установившемся режиме система работает в скользящем режиме, сущность .которого состоит в подключении и отключении с бесконечно большой частотой сигнала с выхода выпрямителя 10 к сумматору 5. В переходном режиме при линейноизменяющемся входном сигнале разгон двигателя 7 происходит до момента сравнения суммарного сигнала с выпрямителей и 10 с сигналом с выпрямителя 13. В результате в начальной фазе пере-, ходного процесса двигатель 7 большой интервал времени разгоняется под действием напряжений рассогласования и с выпрямителя 4 и сигнала с выпрямителя 10,. что увеличивает быстродействие системы. Затем при равенстве суммы модулей напряжений рассогласования и тахогенератора 9 с (модулем напряжения тахогенератора устанавливается скользящий режим (фиг. 2).

В данной системе за счет установки на входе релейного элемента 15 сумматора 16, на второй вход которого подключен выход блока 11 умножения, эквивалентная характеристика 5 релейного, элемента 15 относительно сигнала приобретает зону неоднозначности шириной (¾, изображенную на фиг. 3. Неоднозначность в характеристике релейного элемента 15 относи- 10 тельно сигнала Zd появляется в связи с тем, что сигнал на выходе блока умножения 11 и, соответственно, на сумматоре .16 появляется только после срабатывания релейного элемен- 15 та 15, в результате чего для его опускания необходимо, чтобы сигнал Zf в отрицательной области превысил помодулю ΙΘ^Ι. Достоинством такой организации зоны неоднозначности яв- 20 ляется то, что ее ширина перестраивается в зависимости от скорости изменения входного воздействия. Это обстоятельство приводит к тому, что. частота реального скользящего режи- 25 ма остается постоянной и конечной при изменении скорости входного ι воздействия. Выбор требуемой частоты скользящего режима определяет ширина эоны неоднозначности в характе- зо ристике релейного элемента 15, которая регулируется коэффициентом передачи в цепи с выхода блока 11 умножения на сумматор 16.

Таким образом, в предложенной еле- ₃₅ дящей системе за счет введения в

930238 6 характеристику релейного элемента 15 зоны неоднозначности обеспечивается реальная конечная частота смены структуры в режиме скольжения, что повышает надежность системы, а за счет параметрической перестройки' ширины зоны неоднозначности в . характеристике релейного элемента пропорционально реальная частота смены структуры, остается постоянной при изменении скорости входного воздействия.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к автоматике , а именно к комбинированным след щим системам с переменной структурой на основе бесконтактных двигателей посто нного тока, может быть использовано дл  получени  посто нной частоты скольз щего режима и повышени  надежности таких систем; Известна след ща  система, содержаща  измеритель угла и рассогласовани , входы которого св заны с вход ным и выходным валами системы, а выход которого через последовательно соединенные усилитель, выпр митель, сумматор и модул тор подключен к первому входу бесконтактного двигател  посто нного тока, на второй вход которого через реле реверса подключен выход усилител , тахогенер тор на входном валу системь, выход которого через выпр митель подключён к входу сумматора, а вал двигател  через редуктор йв зан с выходным валом системы D1. Основной недостаток этой системы состоит в том, что в режиме вынужденных движений в ней возникают низкочастотные автоколебани  из-за квазирелейного характера управлени  бесконтактным двигателем посто нного тока. Известна также система, содержаща  последовательно соединенные измеритель рассогласовани , усилитель, сумматор, модул тор и бесконтактный двигатель посто нного тока, на второй вход которого через реле реверса подключен выход усилител , а выходной вал которого через редуктор соединен с вторым входом измерител  рассогласовани , а также устаноапенлый на входном валу системы тахогенератор , выход которого через соответствующий выпр митель соединен с первым входом элемента сравнени  и с первым входом блока умножени , на второй вход элемента с-равнени  подключен выход третьего выпр мител , 3 9 соединенного с вторым тахогенератором , установленным на валу двигател  выход элемента сравнени  через реле подключен к второму входу блока умножени , выход которого соединен с вторым входом сумматора f2. В такой системе за счет организации скольз щего режима исключены низкочастотные автоколебани  в режим вынужденных движений. Основной недо ctaTOK системы состоит в низком быстродействии , так как лини -скольжени  совпадает с осью абсцисс фазовой плоскости системы и имеет нулевой наклон. По основному авт. св. ff из вестна бесконтактна  след ща  система посто нного тока, содержаща  последовательно соединенные измеритель рассогласовани , усилитель, первый выпр митель, первый сумматор, широтно-импульсный модул тор, бесконтактный двигатель посто нного тока с релейным каналом реверса, вал которого св зан с первым синхронным тахогенератором и через редуктор с измерителем рассогласовани , другой вход которого соединен с вторым синхронным тахогенератором, через выпр митель подключенным к блоку умножени  и к элементу сравнени , друг(9й вход которого св зан через третий выпр ми тель с первым тахогенератором, а выход через релейный элемент - с блоком умножени , подключенным к пер вому сумматору, выход первого выпр мител  соединен с входом элемента сравнени  3 Основной недостаток известной системы состоит в том, что при идеальной релейной характеристике релейного элемента скольз щий режим в системе при вынужденных движени х должен происходить с бесконечно большой частотой смены структуры. Современные ключевые .элементы на таких часто тах не работают, что объ сн етс , на пример, у транзисторных ключей их перегревом и, как следствие, отказом . При введении в характеристику релейного элемента неидеальности, например зоны неоднозначности посто  ной величины, частота скольз щего ре жима начинает зависеть от скорости изменени  входного воздействи . С уменьшением скорости входного воздей стви  снижаетс  частота смены структуры системы, а с некоторой скорости 8 переключени  структуры с помощьюрелейного элемента вообще отсутствуют , и.в системе возникают низкочастотные автоколебани . Це/1ь изобретени  - повышение надежности системы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе выход элемента сравнени  соединен с входом релейного элемента через второй сумматор, второй вход Которого соединен с выходом блока умножени . На фиг. 1 изображена блок-схема системы; на фиг. 2 - эпюры сигналов, по сн ющие работу системы; на фиг. 3эквивалентна  характеристика релейного элемента. Система включает измеритель 1 рассогласовани , усилитель 2, реле 3 реверса, первый выпр митель , первый сумматор 5, широтно-импульсный модул тор 6, бесконтактный двигатель 7 посто нного тока, редуктор 8, первый синхронный тахогенератор 9 второй выпр митель 10, блок 11 умно-, жени , элемент 12 сравнени , третий выпр митель 13, второй синхронный тахогенератор Ц, релейный элемент 15, второй сумматор 16. На схеме также обозначены входной угол 6, системы, выходной угол ©осистемы, производна  & от входного угла системы, сигнал 7 на выходе элемента 12 сравнени , сигнал Z/jHa выходе релейного элемента 15. В установившемс  режиме система работает в скольз щем режиме, сущность .которого состоит в подключении и отключении с бесконечно большой частотой сигнала с выхода выпр мител  10 к сумматору 5. В переходном режиме при линейноизмен ющемс  входном сигнале в-разгон двигател  7происходит до момента сравнени  суммарного сигнала с выпр мителей 4 и 10 с сигналом с выпр мител  13. 8результате в начальной фазе пере-, ходного процесса двигатель 7 большой интервал времени разгон етс  под действием напр жений рассогласовани  и с выпр мител  k и сигнала с выпр мител  10,. что увеличивает быстродействие системы. Затем при равенстве суммы модулей напр жений рассогласовани  и тахогенератора 9 с модулем напр жени  тахогенератора k устанавливаетс  скольз щий режим (фиг. 2). В данной системе за счет установ ки на входе релейного элемента 15 сумматора 16, на второй вход которого подключен выход блока 11 умножени , эквивалентна  характеристика релейного, элемента 15 относительно сигнала 2 приобретает зону неоднознax нocти шириной 0, изображенную на фиг. 3. Неоднозначность в характ ристике релейного элемента 15 относ тельно сигнала 7. по вл етс  в св з с тем, что сигнал /€,/ на выходе блока умножени  11 и, соответственн на сумматоре 16 по вл етс  только после срабатывани  релейного элемен та 15, в результате чего дл  его опускани  необходимо, чтобы сигнал2 в отрицательной области превысил по модулю /а,-/. Достоинством такой организации зоны неоднозначности  вл етс  то, что ее ширина перестраиваетс  в зависимости от скорости изменени  входного воздействи . Это обсто тельство приводит к тому, что частота реального скольз щего режима остаетс  посто нной и конечной при изменении скорости входного , воздействи . Выбор требуемой часто .ты скольз щего режима определ ет ширина зоны неоднозначности в характейистике релейного элемента 15, котора  регулируетс  коэффициентом перелачи в цепи с выхода блока 11 умножени  на сумматор 16. Таким Образом, а пре„„о«.н„ой еледщеи системе за счет .аедени, в 38 характеристику релейного элемента 15 зоны неоднозначности обеспе 4иваетс  реальна  конечна  частота смены структуры в режиме скольжени , что повышает надежность системы, а за счет параметрической перестройки ширины зоны неоднозначности в характеристике релейного элемента пропорционально 6 реальна  частота смены структуры, остаетс  посто нной при изменении скорости входного воздействи . Формула изобретени  Бесконтактна  след ща  система посто нного тока по авт. св.If отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности системы , в ней выход элемента сравнени  соединен с входом релейного элемента через второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока множени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР - 35501;кл. G 05 В 11/26, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР Л70783,кл: G 05 В 11/10,Т8.оА.73. л - . ITTTwl
3. 3.Автбрское свидетельство СССР S.as.ji, (,ог°„)

   ФИ&.3