Электромеханический следящий привод постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования электромеханических следящих приводов постоянного тока и может быть использовано в различных системах приборной автоматики, высокочастотных позицией-- ных электроприводах.

Цель изобретения - повышение точности отработки задания.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Привод содержит измеритель 1 рассогласования , усилитель-ограничитель 2, фильтр 3 низких частот (апериодический элемент), первый сумматор 4, линейный усилитель 5 сигнала,дифференцирующий элемент 6, генератор 7 высокочастотных колебаний, второй сумматор 8, усилитель 9 постоянного тока, электродвигатель 10 постоянного тока, механическую передачу 11, измеритель 12 углового положения.

В позиционном контуре устройства реализуется нелинейный закон управления, который описывается передаточной функцией

WH(P) -

TiKi

о

Јъ О 05 О 00

L2 К, + K,q

К, К

1

кгр q

т т„ 2.

где К, - коэффициент усиления усилителя-ограничителя;коэффициент усиления усилителя;

оператор дифференцирования; коэффициент гармонической линеаризации первого усилителя-ограничителя ; постоянная времени интегрирования;

постоянная времени дифференцирования.

Величины и Тг остаются посто- янными при работе привода в линейной зоне по ошибке по цепи первого усилителя-ограничителя. При этом коэффициент .гармонической линеаризации равен единице, что обеспечивает интегральный закон управления и значительное повышение крутизны в зоне малых ошибок привода, а также линеаризует нелинейную статическую характеристику электродвигателя с исполнительным механизмом по скорости. Е переходных режимах, когда ошибка нарастает, одновременно снижается эквивалентный коэффициент усиления K,q и.увеличивается постоянная времени Т„, что обеспечивает гарантированные запасы устойчивости при ограничениях по располагаемому моменту электродвигателя, в отличие от линейных законов управления. При этом коэффициент гармонической линеаризации

q -- (arc sin+

+ ---л 1

- &

где а - амплитуда ошибки на входе

первого усилителя-ограничителя;

b - ширина линейной зоны первогХ усилителя-ограничителя. Работает привод следующим образов. Сигнал управления поступает по входному каналу на измеритель 1 рассогласования, где он сравнивается с сигналом измерителя 12 углового положения, пропорциональным углу поворота объекта регулирования.Сигнал ошибки с измерителя 1 рассогласования поступает на два параллельных канала, один из которых содер

5

0

5

0

5

0

5

0

5

жит включенные последовательно усилитель-ограничитель 2 и фильтр 3 низких частот (апериодический элемент),) а другой - линейный усилитель 5 сигнала, причем сигналы обоих каналов суммируются на сумматоре 4, что позволяет осуществить нелинейное усиление сигнала ошибки в зависимости от его амплитуды и частоты и тем самым реализовать высокоточный закон управления на частотах управляющих воздействий при обеспечении гарантированных запасов устойчивости в переходных режимах. Сигнал с сумматора 4 поступает на дифференцирующий элемент 6, позволяющий обеспечить запасы устойчивости позиционного контура привода. Сигналы с дифференцирующего элемента 6 и генератора 7 складываются на сумматоре 8, что позволяет ввести в позиционный контур привода высокочастотные вынуждающие колебания, осуществляющие вибрационную линеаризацию сил сухого трения и люфта в механической передаче 11. Сигнал с сумматора 8 поступает на усилитель 9 постоянного тока, где усиливается по мощности. Сигнал с усилителя 9 постоянного тока поступает на якорную обмотку электродвигателя 10 постоянного тока. Электродвигатель 10 через механическую передачу 11 обеспечивает заданное перемещение объекта регулирования.Вал электродвигателя через механическую передачу соединен с измерителем 12 углового положения, выходным сигналом которого является напряжение постоянного тока, которое сравнивается на измерителе 1 рассогласования с управляющим приводом сигналом.

Таким образом, в предлагаемом приводе за счет введения последовательно соединенных генератора сигнала вибрационной линеаризации и второго сумматора, включенного в пози- ционный контур привода, в механической подсистеме (электродвигатель - исполнительный механизм - измеритель углового положения) возникают высокочастотные вынужденные колебания, стабильные в любых условиях эксплуатации привода. Введение режима высокочастотных вынужденных коле-1 баний позволяет существенно повысить точность устройства за счет эффекта вибрационной линеаризации сил сухого трения и люфта в исполнительном механиэме, а также за счет частичной линеаризации статической характеристики электродвигателя с исполнительным механизмом по скорости.

Полная линеаризация нелинейной статической характеристики электродвигателя с исполнительным механизмом по скорости, а также уменьшение составляющих ошибки, обусловленных динамичностью управляющих воздействий и ограничением по располагаемому моменту двигателя в переходных режимах работы, достигается за счет введения в позиционный контур привод усилителя-ограничителя.

Формула изобретения

Электромеханический следящий привод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, связанный через .механическую передачу с измерителем углового положения и выходом привода, усилитель постоянного тока, подключенный первым и вторым выходами соответственно к входу и выходу якорной обмотки электродвигателя постоянного тока, диффе5

0

5

ренцирующий элемент, линейный усилитель сигнала и измеритель рассогла-- сования, вычитающий вход которого соединен с выходом измерителя углового положения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности отработки задания, в него введены генератор высокочастотных колебаний, два сумматора, усилитель-ограничитель и фильтр нижних час IT, выход измерителя рассогласования соединен с входом усилителя-ограничителя и входом линейного усилителя сигнала, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, связанного входом с выходом усилителя - ограничителя,выход первого сумматора через дифференцирующий элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных колебаний, а выход соединен с входом усилителя постоянного тока, причем суммирующий вход измерителя рассогласования является входом электромеханического следящего привода.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования электромеханических следящих приводов и может быть использовано в различных системах приборной автоматики, высокоточных позиционных электроприводах. Целью изобретения является повышение точности отработки задания. Поставленная цель достигается введением генератора высокочастотных колебаний, двух сумматоров, линейного усилителя сигнала, усилителя - ограничителя и фильтра низких частот, что позволяет компенсировать влияние сил сухого трения и люфта в механической передаче, соединяющей вал электродвигателя с объектом регулирования, линеаризировать нелинейную статическую характеристику электродвигателя с исполнительным механизмом по скорости, а также уменьшить влияние ограничения по располагаемому моменту электродвигателя в переходных режимах. 1 ил. (Л