Самонастраивающаяся система регулирования скорости Советский патент 1985 года по МПК G05B13/02 

00

о эо j;

4;ib Изобретение относится к системам автоматического управления, а именнс к управлению автоматизированными электроприводами постоянного тока, может быть использовано в электроприводах подач металлорежущих станков с ЧПУ, в робототехнических комплексах и является усовершенствованием устройства, описанного в авт.св. № 1007083. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик системы по управляющему воздействию. На чертеже изображена функциональ ная схема самонастраивающейся системы регулирования скорости. Самонастраивающаяся система регулирования скорости содержит задатчик 1 скорости, первый сумматор 2, регулятор 3 скорости, второй сумматор 4, регулятор 5 тока, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик 9 тока с шунтом 10, эталонную модель 11, третий сумматор 12, первое дифференцирующее звено 13, второе дифференци рующее звено 14, первьш усилитель 15 с переменным коэффициентом, второй усилитель 16 с переменным коэффициен том, первый выпрямитель 17, третье дифференцирующее звено 18, второй выпрямитель 19, регулирующее устройство 20 и объект 21 регулирования. Самонастраивающаяся система регулирования скорости работает- следующи образом. Последовательно соединенные задат чик 1 скорости, первый сумматор 2, регулятор 3 скорости, второй суг-шатор 4, регулятор 5 тока, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик 9 тока с шунтом 10 образуют двухконтурную систему с подчиненньм регулированием параметров. В самонастраивающейся системе.регулирования скорости применен блок самонастройки, включающий в себя эта лонную модель 11, третий сумматор 12 первое дифференцирующее звено 13, второе дифференцирующее звено 14, первьш усилитель 15 с переменным коэффициентом усиления, второй усилитель 16 с переменным коэффициентом усиления, первый выпрямитель 17, третье дифференцирующее звено 18 и второй выпрямитель 19. Вход эталонной модели 11 подключен к выходу задатчика 1 скорости и моделирует переходную характеристику в системе регулирования скорости. При изменении параметров объекта регулирования, например при изменении электромеханической постоянной времени вследствие увеличения или уменьшения момента инерции объекта, определение ошибки регулирования осуществляется на сумматоре 12, на входы которого поступают сигналы с выхода эталонной модели 11 и с выхода датчика 8 скорости. Ошибка регулирования с выхода сумматора 12 поступает на первый выпрямитель 17, предназначенный для получения модуля ошибки регулирования. Ошибка регулирования с вьпсода сумматора 12 также подается на дифференцирующее звено 18, после чего продифференцированньш сигнал ошибки регулирования поступает на второй выпрямитель 19, предназначенный для получения модуля первой производной ошибки регулирования. Выходной сигнал первого выпрямителя 17 поступает на управляющий вход первого усилителя 15 с переменным коэффициентом усиления. С помощью первого дифференцирующего звена 13 осуществляется получение первой прбизводной выходного сигнала задатчика 1 скорости, причем данный сигнал через первый усилитель 15 поступает на второй сумматор 4, как положительная параллельная связь. Регулирование величины производной, поступающей на вход второго сумматора 4 через первый усилитель 15, производится в функции ошибки регулирования. Выходной сигнал второго выпрямителя 19 подается на управляющий второго усилителя 16 с переменньм коэффициентом усиления. С помощью второго дифференцирующего звена 14 осуществляется получение второй производной выходного сигнала задатчика 1 скорости. Дважды продифференцированный сигнал задатчика 1 скорости через второй усилитель 16 с переменным коэффициентом усиления поступает на второй сумматор 4, как положительная параллельная связь. Регулирование величины второй производной, поступающей на вход второго сумматора 4 через второй усилитель 16, производится в функции первой

3

производной от ошибки регулиро вания.

При малых ошибках регулирования, когда динамическая характеристика самонастраивающейся системы регулирования скорости (выходной сигнал датчика скорости) соответствует заданной динамической характеристике (на выходе эталонной модели 11), ошибка регулирования на выходе третьего сумматора- 12 близка к нулю выходные сигналы первого и второго выпрямителей 17 и 19 равны нулю и коэффициенты усиления первого и второго усилителей 15 и 16 близки к нулю. При этом производные, вводимые первым дифференцирующим звено

13и вторым дифференцирующим звеном

14на второй сумматор 4, равны нулю и контур самонастройки не влияет на работу системы регулирования скорости.

При несоответствии заданной динамической характеристики системы (си нал на выходе эталонной модели 11) и динамической характеристики системы (сигнал на выходе датчика 8 скорости) появляется ошибка регули|рования на выходе третьего сумматора 12. Этот сигнал поступает на вход первого выпрямителя 17, которы выходным сигналом увеличивает коэффициент усиления первого усилителя 15. При этом возрастает и величина сигнала производной от задающего сигнала, получаемого первым дифференцирующим звеном 13 и увеличенный сигнал поступает на вход второго сумматора 4. При ошибке регулирования на выходе второго сумматора 12, равной постоянной величине, сигнал с выхода третьего дифференцирующего звена 18 равен нулю, так как производная от константы равна нулю. Выходной сигнал второго выпрямителя 19, поступающий на управляющий

808444

вход второго усилителя 16, тоже равен нулю, а значит равен нулю и коэффициент усиления второго усилите ля 16. При этом вторая производная, 5 вводимая дифференцирующим звеном 14 на второй сумматор, также равна нулю и, следовательно, на работу системы регулирования скорости она не влияет. Таким образом, при ошибке регулирования на выходе второго сумматора 12, равной постоянной величине, в контуре самонастройки системы регулирования скорости действует только первая производная выходного сигнала задат15 чика 1 скорости, формируя динамические процессы в системе.

При ошибке регулирования с изменяющейся величиной на выходе третьего дифференцирующего звена 18 появляется 20 сигнал, который через второй выпрямитель 19 поступает на управляющий вход второго усилителя 16, увеличивая его коэффициент усиления. Дважды продифференцированный сигнал задатчика 25 1 скорости, усиленный вторым усилителем 16, поступает на второй сумматор 4 вместе с первой производной выходного сигнала задатчика 1 скорости, усиленной первым усилителем 15. В Q этом случае в самонастраивающейся системе регулирования скорости обеспечивается большая инвариантность по управляющему воздействию и происходит форсировка динамических процессов в системе регулирования скорости и улучшение динамических характеристик по управляющему воздействию.

Таким образом,, предлагаемая само-, настраивающаяся система регулирования скорости позволяет существенно улучшить динамические характеристики по управляющему воздействию за счет введения первой и второй производной от задающего сигнала на вход регулятора тока при учете характера динамической, характеристики системы.

САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМ РЕГУЖРОВАНИЯ СКОРОСТИ по авт. ев. № 1007083, отличающаяся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик системы по управляющему воздействию, в нее до-. полнительно введены последовательно соединенные второе дифференцирующее звено и второй усилитель с перемен- . ным коэффициентом усиления, а также последовательно соединенные третье дифференцирующее звено и второй выпрямитель, причем вход второго дифференцирующего звена подключен к выходу первого дифференцирующего звена, а выход второго усилителя к четвертому входу второго сумматора, вход третьего дифференцирующе- . i го звена подключен к выходу третьего сумматора, а выход второго- выпря(Л мителя - к второму управляющему входу второго усилителя.