SU974334A1 - Система автоматического управлени телескопом - Google Patents

Description

1 - , . Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  объeKtaMH с малими углами поворота (т.е углами, меньше одного оборота выход ного вала силового редуктора ), и может быть использовано при управлении радио и оптическими телескопами, антеннами радиолокационных станций и т.д. Известна система автоматического .управлени , содер)хаца  измерительный редуктор, двигатель выборки механиче ких люфтов, исполнительный двигатель выход которого механически св зан с нажимным винтом и первым входом измерительного редуктора, управл емый источник питани , выход которого электрически св зан со входом двигател  выборки механических люфтов, пе первый вход - с выходом задатчика на пр жени  поко  двигател  выборки механических люфтов, а второй вход с выходом тахогенератора, оход которого механически соединен с выходом измерительного редуктора, выход двигател  выборки механических люфтов механически соединен со вторим входом измерительного редуктора 1 . Недостатками известной cиcтe AЫ  вл ютс  ее низкие точность и быстродействие . Известна также система управлени  телескопом с компенсацией лофта в редукторе, содержаща  исполнительный двигатель (двигатели), редуктор , нагрузку, усилители, двигатель (двигатели ), создающий электромеханическую отт жку редуктора,задатчик характеристики электромеханической редуктором и измерительный блок, на первый и вторые входы которого поступают соответственно сигналы управл ющего воздействи  и корректирующих обратных св зей, третий вход измерительного блока электрически соединен с выходом нагрузки. 397 а выход через усилитель сигнала ошибки соединен со входом исполнительного двигател , первый выход которого механически соединен с первым входом редуктора, второй вход редуктора ме ханически соединен с выходом двигател , создащего электромеханическую от т жку редуктора, а выход редуктора со входом нагрузки, первый вход усили тел  канала компенсации люфта соединен с выходом задатчика характеристики электромеханической отт жки редуктора , а выход - со входом двигател , создающего электромеханическую отт жку редуктора 21 В этой системе компенсаци  люфтов в механической передаче (редукторе) (Осуществл етс  с помощью введени  в ; (систему управлени  двигател  выборки/ люфтов механической передачи, который создает принудительный нат г в элементах механической передачи. Сигналы управлени  на двигатель выборки люфтов механической передачи поступают от задатчика характерис тики компенсации люфта или, при другой схеме управлени , от задатчика напр жени  поко  (посто нного по величине и знаку) и от тахогенератора, соединенного чррез редуктор с нагруз кой. в первом случае обеспечив1аетс  изменение величины в элементах механической передачи { в случае редуктора - в зубь х шестерен и в эл ментах св зи редуктора с объектом ре гулировани  ) по сигналам от зэдатчик характеристики компенсации люфта, ко торый учитывает ожидаемо(г изменение момента на валу объекта регулировани  (нагрузки ), т.е. при этом полага ют, что закон изменени  моментов объекта регулировани  заранее известен в процессе работы системы управлени . Во втором случае, когда на вход двигател  выборки люфтов механическо передачи поступают сигнал от задатчи ка напр жени  поко  ( посто нный по величине и знаку.) и сигнал от тахогенератора , измер ющего скорость исполнительногр двигател , обеспечиваетс  посто нство величины нажати  в элементах механической передачи. В обоих случа х исполнительный двигатель оказываетс  нагруженным значительным дополнительным моментом от двигател  выборки люфтов механическо передачи, что приводит к дополнительным энергетическим затратам на управление . При малых углах поворота объекта регулировани  ( меньше одного оборота выходного вала редуктора) и при посто нной пол рности сигнала от задатчика начальной компенсации люфта в известной системе осуществл етс  неравномерный односторонний износ выходных шестерен редуктора. Кроме того , когда момент, воздействующий на выход механической передачи, измен етс  по сло хному закону, не учитываемому задатчиком характеристики компенсации люфта, тогда люфты в механической передаче оказываютс  нескомпенсированными , что приводит к уменьшению точности и быстродействи  известной системы. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  система автоматического управлени  телескопом , содержаща  последовательно соединенные первый сумматор, первый усилитель , первый исполнительный двигатель , редуктор, выходной .вал которого соединен со входом телескопа выход которого соединен с одним из входов первого сумматораj и последовательно соединенные источник опорного напр жени , второй сумматор, вюрой усилитель и второй исполнительный двигатель, выход которого соединен со вторым входом редуктора, первый вход которого через датчик скорости соединен со вторым входом второго сумматора 31. Недостатками известной системы  вл ютс  ее низкие точность и быстродействие . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  системы , Поставленна  цель достигаетс , тем, что в системе, содержащей последовательно соединенные первый сумматор, первый усилитель, первый исполнительный двигатель и редуктор, выходной вал которого соединен со входом телескопа , выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, и последовательно соединенные источник опорного напр жени , второй сумматор, второй усилитель и второй исполнительнь1Й двигатель, выход которого соеди|1ен со вторым входом редуктора, дополнительно установлены последовательно соединенные датчик момента и нели5Э нейньй корректирующий блок, выход которого подключен ко второму входу вто рого сумматора, а вход датчика момента подключен ко второму выходу пер вого исполнительного двигател . На фиг. 1 представлена функциональ на  схема системы; на фиг. 2 - примерное расположение шестерен в редукторе . Система автоматического управлени  телескопом содер) первый сумматор 1, первый усилитель 2, первый исполнительный двигатель 3, датчик момента Ц, нелинейный корректирующий блок 5, источник опорного напр жени  (у, элемент управлени  7 ключ 8, знакоинвертирующий элемент 9i второй усилитель 10, второй исполни тел ьнь)й двигатель 11, редуктор 12,телескоп 13 суммирующий элемент 14, второй сумматор 15, вал телескопа 16, вал первого исполнительного двигател  17, вал второго исполнительного двигател  18 шестерни редуктора 12, зубь  шестерен 22-29, М, М ,Мд - моменты соответственно, телескопа первого и второго исполнительных двигателей, Q ,i. ,f.- скорости, соответственно , телескопа, первого и второго исполнительных двигателей. Отдельные блоки системы имеют следующее функциональное назначение. . Датчик момента h производит ное измерение усили  (момента ) исполнительного двигател  3 по параметру, пропорциональному усилию (моменту), например, если исполнительный двигатель 3  вл етс  двигателем посто нного тока с независимым возбуждением . то косвенное измерение момента осуществл етс  по току  кор , если г гидродвигатель, то. - по перепаду давлени  и т.д. Нелинейный корректирующий блок 5 обеспечивает нелинейную монотонно убывающую зависимость своего выходного сигнала от момента на валу исполнительного двигател  3. Например, в частном случае, величина выходного сигнала блока 5, обратно пропорциональна величине выходного сигнала датчика момента 4. Дл  нормального функционировани  системы необходимо, чтобы выходной сигнал блока 5 равн лс  нулю при максимальном моменте на валу доигател  3Источник опорного напр жени  6 выполн ет функции з.эдатчика началь ной компенсации люфта, т.е. служит дл  обеспечени  компенсации люфта при включении системы в работу, а таюхе при малых и нулевых моментах телескопа 13 и при совпадении направлений гюментов исполнительного двигател  3 и телескопа 13. Элемент управлени  7 представл ет собой полуавтоматический (например, кнопочныйJ пульт с индикацией, оператор которого может осуществл ть управление ключом 8 в зависимости от графика наработки механического редуктора 15, если таковой имеетс . Ключ 8 - элемент электронного или релейного типа. Нар ду с элементами 7 и 9 ключ 8 предназначен дл  выполнени  подготовительных предпусковых операций. обеспечиваю1чих подачу на входы суммируодего элемента 1t положительных или отрицательных сигналов с выходов блока 5 и источника 6, что, в свою очередь, обеспечивает поло хительный или отрицательный момент Нд двигате л  11 (т.е.. момент, воздействующий, соответственно, на зубь  22, 23, 26, 27 или , 25, 28, 29 шестерен редуктора 12 ), что необходимо дл  обеспечени  равномерности износа зубьев шестерен редуктора. Переключение зна,ков выходных сигналов блока 5 и источника 6 может осуществл тьс  раз в сутки, в мес ц, в год и т.д. перед началом работы системы и в процессе ее работы не производитс . Суммирующий элемент Ti представл ет собой пропорциональное звено с двум  суммирующими (пр мыми) входами , причем слагаемые на его входах имеют одинаковые знаки. Элементы 7, 8, 9 и 1 функционально вход т в состав сумматора 15. Принципиально указанный сумматор 15 может иметь другойконструктивный состав. Например, он может быть реализован на дифференциальных операционных усилител х. В этом случае изменение знаков выходных сигналов блока 5 и источника 6 мо)хет осуществл тьс  переключением указанных сигналов с пр мых на инвертирующие входы операционного усилител . Система работает следующим образом . В начале работы системы выбираетс  направление момента, создаваемого

797 вЗА8

двигателем 11 в соответствие с графи- равный нулю, работает следущим ком наработки редуктора 12, что не- образом.

о5хс;4имо дл  сбесп че.ни  равномерно Момент со знаком плюс двигатего износа выходного органа механичес- л  11 прикладываетс  к выходному элекой передачи (например, выходной шее- 5 менту редуктора 12, с которым мехатерни в редукторе 1. ). Дл  этого с элемента управлени  7 на управл ющий вход ключа 8 подаетс  управл ющий сигнал, собтветствущий полученному графику наработки редуктора 12 дл  обеспечени  выбранного направлени  момента двигател  11. Ключ 8 в зависимости от значени  управл ющего сигнала пропускает сигналы со своего первого входа, куда подклю чем выход источника опорного напр женил б, и со своего второго входа, куда подключен выход нелинейного корректирующего блока 5, либо,COOTветственно , на первый и второй свои выходы откуда они поступают на первый и второй пходы суммирующего элемента 1, либо на третий и четвертый свои выходы , откуда ОНИ через знако-инвертирующий элемент 9 поступают на те же, первый и второй входы суммирующего элеменгга 14, с выхода которого поступает на ВХОД усилител  1 О ,, который усиливает его по мощности. , При выполнении механической передачи в виде редуктора 12, у которого выходным элементом  вл етс  зубчата  шестерн  19, выбор направлени  момента, создаваемого двигателем 11 выборки люфтов механической передачи, осущест вл етс  в тех случа х, когда выходна  шестерн  19 поворачиваетс  на углы , меньшие одного оборота. .« Предположим, что в соответствие с требовани ми регламента и-графика наработки редуктора 12 подан сигнал от элемента управлени  7 на управл ющий вход ключа 8, такой, что выход источника опорного напр жени  б подключаетс  к первому входу, а выход нелинейного корректирующее го блока 5 - ко второму входу суммирующего элемента 1, мину  знакоинвертирующий элемент 9. В этом случае по сигналу от источника опорного напр жени  6 (посто нному по величине и знаку) исполнительный двигатель 11 создает момент со знаком плюс пор дка 0,1 от номинального момента, создаваемого исполнительным двигателем 3Система в режиме стабилизации, когда на первый вход первого сумматора 1 поступает эффектный сигнал. нически св зан телескоп 13, и стремитс  осу1нествить перемещение тедескопа 13. Информаци  о перемещении телескопа 13 поступает по цепи главной обратной св зи (ГОС) со знаком минус на второй вход первого сумматора 1, который формирует сигнал ошибки, поступающий через усилитель 2 сигнала ошибки на вход исполнительного двигател  3 со знаком, противоположным знаку сигнала, поступающего на первый вход суммирующего элемента Н канала компенсации люфта от источника опорного напр х ени  6. Это привоДит к тому, что исполнительный дай гатель 3 развивает момент, противополо : ный по направлению и равный по |величине моменту, создаваемому исполнительным двигателем 11 (о нашем случае со знаком минус ). Таким образом, телескоп 13 о режиме стабилизации при отсутствии моментов внешних сил находитс  в состо нии поко  и люфт редуктора 12 выбран. При воздействии на телескоп 13 внешнего момейта, направление которого противоположно направлению момента , создаваемого исполнительным двигателем 3, этот момент воспринима исполнительным двигателем 3 и юфт не образуетс . При этом общий момент исполнительного двигател  3 возрастает, датчик момента 4 производит косвенное измерение величины (момента) исполнительного двигател  3 по параметру, пропорциональному усилию (моменту(например,если исполнительным двигателем  вл етс  двигатель посто нного тока с независимым возбуждением, то по току  кор , если- гидродвигптель, то по перепаду давлени  и т.д.), но в этом случае нелинейный корректирующий блок 5, обладаюьчий обратно пропорциональной характеристикой, не передает сигнал на второй вход суммирующего элемента 14, тем самым разгружа  двигатель выбора П, который в этрм случае получает сигнал только от источника опорного напр жени  6 (посто нный по величине). При воздействии на телескоп 13 внешнегр момента, направление которого -совпадает с направлением мо997

мента, создаваемого исполнительным двигателем 3, этот момент воспринимаетс  двигателем 11 и люфт в редукторе 12 не образуетс , В этом случае общий момент исполнительного двигател  3 уменьшаетс , информаци  об этом Передаетс  датчиком момента i нелинейному корректирующему .блоку 5, который формирует форсированный сигнал, пропорциональный уменьшению момента исполнительного двигател  3, поступащий на второй вход суммирующего элемента 1 той пол р ности, что и сигнал, поступающий от источника опорного напр жени  6 на первый вход суммирующего элемента .1 При этом возрастает ьюмент двигател  11, располагаема  скорость и момент которого должны быть не меньше, соответственно, скорости и момента исполнительного двигател  3 и компенсируетс  люфт редуктора 12.

Система в сопровождени , при котором на первый вход первого сумматора 1 поступает задающий сигнал , работает следующим образом.

При пол рности задающего сигнала одинаковой с пол рностью сигнала ошибки, возникаю1цей в режиме стабилизации , момент исполнительного двигател  3 возрастает, не измен   своего направлени . Телескоп 13 начинает двигатьс , при этом направление вращени  исполнительного двигател  3 совпадает с направлением его момента, а направление вращени  двигател  11 противоположно направлению развиваемого им момента. Таким образом Исполнительный двигатель 3 осуществл ет движение телескопа 13, преодолева  момент двигател  11.

Возникающий внешний момент, воздействуюи1ий на телескоп 13, не создает люфта в редукторе 12, так как в данном случае его компенсаци  осу- , щестпл етс  аналогично описанной в режиме стабилизации.

Система в режиме автосопровождени  , когда пол рность задающего сигнала противополомна той ,. которуУ) имеет сигнал ошибки, возникший в режиме стабилизации, работает следующим образом .

Задающий сигнал такой пол рности вызывает уменьшение сигнала ошибки по отношению к тому сигналу, который имел место в режиме стабилизации. При этом по цепи - датчик момента и нелинейный корректирующий блок 5, на

10

второй вход суммирующего элемента 1 поступает форсированный сигнал, который возрастает пропорционально возрастанию задающего сигнала этой же пол рности. Таким образом, двигатель 11 берет на себ  роль исполнителного двигател  3 У него в этом случае направление вращени  и направле-, ние момеИта совпадает. Направление момента и направление вращени  исполнительного двигател  3 в этом случае противоположны, и он в данном случае осуществл ет дополнительную нагрузку двигател  11 моментом, которы соответствует моменту исполнительного двигател  3 в режиме стабилизации.

Возникающий внешний момент, воздействующий на телескоп 13, не создает люфта в редукторе 12, так как осуществл етс  его компенсаци  способом, аналогичным описанному в режиме стабилизации . Таким образом, вне зависимости от режима работы системы автоматического управлени  и от направлени  движени  ее выходного вала редуктора 12 и знака внешнего возмущающего момента, моменты, развиваемые исполнительными двигател ми 3 И 11 всегда направлены навстречу друг другу и имеют каждый свой знак, завис щий от знака напр жени  с источника опорного напр жени  6.

Указанные выше отличительные особенности предлагаемой системы позвол ют обеспечить разгрузку исполнительного двигател  3 и равномерный износ выходного органа редуктора 12, а также повысить точность и быстродействие системы примерно на «.

Кроме того, отличительные особенности предлагаемой системы позвол ютобеспечить р д дополнительных положительных эффектов, а именно: уменьшить требовани  к точности изготовлени  редуктора 12 и расширить область применени  системы, а также обеспечить возможность выбора направлени  момента , создаваемого двигателем 11 в .соответствии с графиком его фактической наработки.

Claims (3)

1. «Формула изобретени 

   Система автоматического управлени  телескопом, содержвща  последовательно соединенные первый сумматор, первый усилитель, первый исполнительный двигатель и редуктор, выходной вал котороГ-о соединен с входом телескопа , выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, и последовательно соединенные источник опорного напр жени , второй сумматор, второй усилитель и второй исполнитель ный двигатель, выход которого соедине с вторым входом редуктора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  системы, в ней установлены последовательно соединенные датчик момента и нелинейный корректирую1ций блок, вы97 t ход которого подключен к второму входу второго сумматора, а вход датчика момента подключен к второму выходу перного исполнительного двигател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 360112, кл. G 05 G 23/00, 1973.
2. 2.Sietens Zeitschrift, 197. Т-11, р.828-833.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 515003, Ю1. G 05 В 11/01, 197 (прототип).

   hl.i