Обратимая следящая система Советский патент 1985 года по МПК G05B11/00 

Изобретение относятся к автоматическому управлению и может быть ис пользовано при создании копирую1цих манипуляторов с активным отражением усилия.

Цель изобретения - повьшение динамической точности системы.

На нертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задающий орган 1, включающий первые усилитель 2, двигатель 3, редуктор 4, датчик 5 положения и датчик 6 скорости, и исполнительный орган 7, содержащий вторые усилитель 8, двигатель 9, редуктор 10, датчик 1 1 ..положения, датчик 12 скорости и объект 13. Устройство содержит также сумматор 14, первый нелинейный элемент 15, первый и второй детекторы 16 и 17 знака, детектор 18 нуля, первый, второй и тре тий элементы НЕ 19, 20 и 21, первый и второй элементы И 22 и 23, элемент ИЛИ 24, ключ 25 и второй нелинейный элемент 26.

Система работает следующим образом.

Сигнал на выходе детектора 18 нуля в зависимости от знака сигнала рассогласования с имеет уровень логической единицы или логического нуля.

Сигналы на выходах первого и второго детекторов 16 и 17 знака скорое ти также имеют уровень логической единицы или логического нуля в зависимости от направления вращения задающего и исполнительного органов 1 и 7 соответственно.

Когда система находится в таком состоянии, что задающий и исполнительный органы 1 и 7 движутся в одном направлении, сигналы на выходах первого и второго детекторов 16 и 17 знака скорости имеют одинаковые значения логической единицы или нуля в зависимости от направления движения. В этом случае рассогласование в системе dy имеет такой знак, что соответствующий ему сигнал на йыходе детектора 18 нуля также имеет значение логической единицы или нуля соответственни.

При неподвижном состоянии задающего и исполнительного органов и 7 сигчалы на выходах первого и второго детекторов 16 и 17 знака скорости соответствуют логическому нулю. Первый

01 2

и второй детекторы 16 и 17 знака скорости, детектор 18 нуля, элементы НЕ 19, 20 и 21, первый и второй элементы И 22 и 23, элемент ИЛИ 24 соединены таким образом, что на выходе элемента ИЛИ 24 логическая единица появляется только в двух случаях, когда значения сигналов на выходах детектора 18 нуля первого и второго

детекторов 16 и 17 знака скорости будут в комбинациях 101 или 010 соответственно. Эти комбинации возникают в тех случаях, когда движение исполнительного органа соответствует сигналу рассогласования сигналы на выходах блоков 18 и 17 имеют одинаковые значения: две единицы при движении в одну сторону и два нуля при движении в другую, а задающий

орган 1 движется навстречу исполнительному органу 7 (значения сигнала на выходе блока 16 соответствуют нулю в первом случае и единице - во втором ).

Когда валы задающего и исполнительного органов 1 и 7 находятся в согласованном положении, oCp oi- и (Лг О, оператор начинает изменять положение вала задающего органа 1.

При этом в начальный момент движения оператор выбирает люфт в кинематических передачах, который может быть весьма незначительным. Прикладываемый при этом момент оператора пренебрежимо мал. Положение вала задающего Органа 1 изменяется, T.e. и, следовательно, появляется отличное от нуля рассогласование с/ . По сигналу рассогласования включается первый нелинейный элемент 15 типа реле с нулевой нейтральной точкой. Таким образом, еще до начала вращения первого и второго двигателей 3 и 9 (т.е. при южения оператором необходимого момента) включается нелинейная коррекция, компенсирующая отрицательное влияние сухого трения. Это приводит к значительному уменьщению пиков ощибок системы в начальный

момент ее движения.

Поскольку в начальный момент движения системы исполнительный орган 7 некоторое малое время находится в покое (комбинация сигналов 110 или

000), и далее, после того как значение сигнала рассогласования превысит . некоторый малый уровень, при движении задающего органа 1 в одном нап3равлении, исполнительный орган 7 бу дет двигаться в ту же сторону, что и- задающий (комбинация сигналов 111 или 000 в зависимости от направлени движения), то, следовательно, сигна на выходе элемента И 24 будет равен логическому нулю, ключ 25 будет закрыт, а сигнал на выходе второго не линейного элемента 26 равен нулю. Таким образом, в начальный момент движения системы при движении в одном направлении второй нелинейный элемент 26 никакого влияния на работу системы не оказывает. Предлагаемая коррекция позволяет уменьшить ошибки системы и при изменении направления движения ОСС, Если оператор примет решение изменить направление движения системы и изменит знак прикладьшаемого им мо мента, то система начнет движение в сторону уменьшения имеющегося рассог ласования (встречное движение задающего и исполнительного органов 1 и 7) .При этом в начальный, момент реверса оператор выбирает люфт в кинематичес ких передачах. До тех пор, пока рассогласование не изменит свой знак, сигнгш на выхо де первого нелинейного элемента 15 также сохраняет свой знак. Из-за того, что в начальный момент реверса (при неизменном знаке рассогласования) задающий.орган 1 изменяет направление движения, изменяется знак момента, обусловленного сухим трением, сигнал с выхода первого нелинейного элемента 15 уже не только не компенсирует сухое трение, а складывается с ним, т.е., в начальный момент реверса (до/ того момента, как рассогласование изменит свой знак) оператор должен был бы ощущать двойной момент трения. Однако в предлагаемой системе, как .только задающий орган 1 изменит направление движения, изменится значение сигнала на выходе первого детектора 16 знака скорости, комбинация сигналов примет вид 101 или 010. В этом случае сигнал на выходе элемента И 24 примет значение единицы. Под действием этого сигнала ключ 25 откроется и соединит вход второго не линейного элемента 26 с выходом пер014вого нелинейного элемента 15. Это приводит к тому, что вход первого усилителя 2 с выхода второго нелинейного Элемента 26 типа реле с нулевбй нейтрапоной точкой будет подан сигнал, компенсирующий и сукое трение, и сигнал с выхода первого нелинейно-, го элемента 5. Таким образом, в предлагаемой системе в отличие от прототипа оператор не будет ощущать двойного момента треНйя в начальный момент реверса. Как только величина рассогласования изменит свой знак, изменится значение сигнала на выходе детектора 18 нуля, комбинация сигналов примет вид 001 или ПО. В этом случае сигнал на выходе элемента И 24 примет значение логического нуля, ключ 25 закроется, а сигнал на выходе второго нелинейного элемента 26 станет равным нулю, т.е. второй нелинейный элемент 26 опять перестанет влиять на работу схемы. в это же время не только величина рассогласования изменит свой знак, изменится знак и сигнал на выходе первого корректирующего элемента 15. После этого отрицательное влияние сухого трения на задающем органе. 1 будет компенсироваться сигналом с первого элемента 15. Если при этом двигатель 9 сохраняет прежнее направление вращения (за счет инерционности нагрузки и кинематических частей), то сигнал с выхода первого элемента 15 не компенсирует момент трения на исполнительном органе 7, а увеличивает его вдвое и тем самым способствует скорейшему торможению двигателя 9 и изменению направления его вращения, а следовательно, и уменьшению пиков ошибок по положению. Как только двигатель 9 на исполнительном ор гане изменит направление вращения на противоположное, сигнал с выхода первого элемента .15 опять, будет являться компенсирующим для момента сухого трения и на исполнительном органе. Применение изобретения позволяет повысить динамическое точностные характеристики обратимой следящей системы при передаче момента на задающий орган.

ОБРАТИМАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая на задающей стороне последовательно соединенные первый усилитель и двигатель, кинематически связанный через первый редуктор с первыми датчиками положения и скорости, на исполнительной стороне последовательно подключенные вторые усилитель и двигатель, кинематически связанный через.второй редуктор с вторыми датчиками положения и скорости, причем выходы первого и второго датчиков положения соединены с соответствующими входами сумматора, подключенного выходом непосредственно к первым входам и чер.ез первый нелинейньй элемент - к вторым входам первого и второго усилителей, третьи и четвертые входы крторьтх подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков скорости, о т л и чающаяся тем, что, с целью повьппения динамической точности системы, она содержит последовательно соединенные первый детектор знака, первый элемент НЕ, первый элемент И, элемент ИЛИ, ключ и второй нелинейный элемент, последовательно подключенные второй детектор знака и второй элемент НЕ, а также последовательно соединенные детектор нуля третий элемент НЕ и второй элемент И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, третий вход - к выходу первого детектора (Л знака, а выход - к второму входу элемента ИЛИ, выход сумматора соединен с входом детектора нуля, подключенного выходом к второму входу первого элемента И, третий вход котороtstoA го соединен с выходом второго детектора знака, выходы первого и второго датчиков скоростиподключены к вхоО) дам соответствующих детекторов знака, со выход первого нелинейного элемента соединен с вторым входом ключа, а выход второго нелинейного элемента подключен к пятому входу первого уси.лителя.