Самонастраивающийся электропривод Советский патент 1986 года по МПК G05B11/00 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления электроприводами и может быть использовано при управлении различными объектами с различными инерционными характеристиками.

Цель изобретения - повышение точности работы.электропривода.

На чертеже схематически изображен саморгастраившощийся электропривод, ( сигнал задающего воздействия, В - рассогласование электропривода, ( и ы - соответственно угол и скорость вращения вала редуктора, i - выходной сигнал датчика тока, U - сигнал управления двигателем, U - усиливаемый сигнал),

Самонастраивающийся электропривод содерх-сит первое дифференпирукщее звено., первый умножитель 2, первьй сумматор 3, первый усилитель А, электродвигатель 5 с редуктором, датчик 6 тока, второй сумматор 7, интегратор 8, делитель 9, датчик 10 скорости-, объект 1 1 управления, датчик 12 положения, измер итель 13 рассогласования,- в горой усшштель 14, - нелинейный элемент 15, например, типа реле с нулевой нейтральной точкоЙ апериодическое звено 1 б второго порядка, второе дифференцирующее звено 17, апериодическое звено 18, второй умножитель 19, .третье дифференцирующее звено 20.

Самонастраивающийся электропривод работает следующим образом.

Сигнал Ь ошибки с измерителя 13 рассогласования после коррекции в. блоках 1 и 2 и 16-20 через усилитель 4 поступает па электродвигатель 5, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала и. Электропривод при работе с различными объектами обладает переменным моментом инерции Т,которьш может меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и часто приводит к неустойчивости его работы. В результате возникает задача, связанная с обеспечив а- нием инвариантности динамических свойств электропривода к изменениям момента инерции нагрузки.

Если коэффициент усиления второго усшштеля 14 равен К,/К,(где К - коэффициент В язкого трения,

478312

электромагнитный коэффициент), то выходной сигнал нелинейного элемента 15 определяется выражением (| М.,}

где М.

- величина моsigno/)/K, , .„ х.., мента сухого трения, интегратор 8 описьгоается передаточной функцией Wri(p)K ,./Р и на его выходе получим

сигнал, равньй

1 1

10 К,„ (i-(.lM,,f signo()/K -K,o(/K,Jdt.

где i, и

- соответственно время начала и конца одного, конкретного рабочего цикла.

Момент Mggp развиваемый двигателем (при отсутствии на выходном валу внешнего и шарнирного моментов), определяется выражением М 1К -IЛt)+/M /signd(t)+K,c/ (t)

(1) где ,1 - суммарньй момент инерции

Bceix вращающихся частей привода,-приведенный к валу редуктора. Из выражения (1) легко получить:

.„(1- - signet- |ь--с1) (2)

После интегрирования левой и правой частей уравнения (2) будем иметь: t,

,-„ I (1- /|й signed- Ь-с.- )dt

J. )п (з)

Из выражешт j| видно, что его : правая часть точно совпадает с сигналом, получаемым на выходе интегратора 8,

Для получения сигнала, равного J, необходимо сигнал с выхода интегратора 8 поделить нас/(3), что и делается в делителе 9, на выходе которого формируется сигнал, соответст- вующий величине 3.

Передаточная функция апериодического звена 16 второго прядка имеет

В1Щ

W,g (Р)/Г()()„ где Т и - некоторые достаточно малые постоянные времени, определяемые конкретными свойствами электропривода.

Передаточная функция первого 1 и третьего 20 дифференцирутощих звеньев имеет вид

W,, (Р) (Т Р+1); W,.ЛР)

К,.

«Р/(),

где L - индуктивность якорной цепи.

Передаточная функция второго дифференцирующего звена I7 имеет вид

j

W(P) Р/(),

эм

где R - активное сопротивление якорной обмотки двигателя. Передаточная функция апериодического звена 18 имеет вид

W(P)f /(Т,Р.1).. -зм

У итьшая, что на выходе делителя 9 формируется сигнал, равный величине 3, передаточную функцию корректирующего устройства, расположенного между измерителем 13 рассогласования и первым усилителем А, можно представить в виде

W (Р)

IT ЗР.-bfip -l Sti S.M.

(4)

S(P}. (Т,Р+)(Т;Р+Г) Поскольку электродвигатель 5 с редуктором точно описывается передаточной Функцией

VT (рЬ ) 5 и(Р) ЛL

V

К-,

Р%Р-Р 1

(5)

где К Г/К„

ЭМ м

передаточное .отношение редуктора, то для реализации поставленной цели в прямую цепь привода необходимо ввести.именно последовательное корректирующее устройство (4). В этом случае передаточная функция прямой цепи электропривода имеет вид

(Р)1}- №Д

(6)

(т;р+1)

где К - коэффициент усиления первого усилителя 4.

Из выражения (б)видно, что параметры передаточной функ.ции W(P) являются постоянными, не зависящими от переменных параметров момента инерции нагрузки. Так как величина J в выражении (5) является переменной, то необходимо каждый раз подстраивать параметр I и в выражении W (Р) под соответствующее текущее значение. Это и делается в корректирующем устройстве с помощью умножителей 2 и 19.

5 Формула изобретения

10

15

20

Самонастраивающийся электропривод, содержащий датчик скорости, последовательно соединенные первое дифференцирующее звено, первый умножитель, первый сумматор, первый усилитель, электродвигатель с редуктором, датчик тока, второй сумматор, интегратор и делитель, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, механически соединенного с выходным валом редуктора, который соединен также с объектом управления и датчиком положения, выход которого подключён к отрицательному входу измерителя рассогласования, выход делителя соединен с вторым входом первого умножителя, а второй и тре-. тий отрицательные входы второго сумматора подключены соответственно к выходам второго усилителя и нелиней-, ного элемента, входы которых подключены к выходу датчика скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы электропривода, в него введены апериодическое звено второго порядка, последовательно соединенные второе дифференцирующее звено, апериодическое звено и второй умножитель, и третье дифференцирующее звено, выход которого соединен с входом первого дифференцирующего звена, выход апериодического звена второго порядка соединен с вторым входом первого сумматора, второй вход второго умножителя подключен к выходу делителя, третий вход первого сумматора соединен с выходом второго умножителя, а входы апериодического звена второ- гд порядка, второго и третьего дифференцирующих звеньев подключены к выходу измерителя рассогласования.

25

30

35

40

45

ts

br

i

л

,/:

Lf

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления объектами с переменными инерционными характеристиками. Цель изобретения - првытение точности работы электропривода. Цель изобретения достигается тем, что в электропривод введены два дополнительных контура. Первый контур содержит последовательно соединенные второе дифференцирующее звено,апериодическое звено и второй умножитель, а второй контур содержит апериодическое звено второго порядка. Такое построение электропривода позволяет обеспечить инвариантность работы привода к вариациям значений электромеханических параметров электродвигателей. 1 ил. с О)

rn

Составитель П, Кудрявцев Редактор А. Ренин Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 4124/47 Тираж 836. Подписное

ВНШПТП Государственного комитета СССР

но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,