Двухкоординатный следящий привод Советский патент 1992 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к двухкоор- динатным следящим приводам регулирования положения объекта относительно плоскости горизонта.

Следящий привод предназначен для автоматического измерения и выдачи электри- ческих сигналов, пропорциональных функционально или линейно углам отклонения объекта от определенного базового положения, например плоскости горизонта, по двум взаимно перпендикулярным координатным осям.

Известен двухдвигательный привод (авт.св. СССР № 1012195, кл. G 05 В 11/00) имеющий два идентичных канала управления, каждый из которых содержит последовательно соединенные предварительный усилитель, детектор, усилитель мощности, двигатель и редуктор, а также нагрузку: соединенную с выходами редукторов первого и второго каналов управления, при этом первые входы предварительных усилителей объединены и являются входом привода;

привод снабжен двумя детекторами, входы которых соединены с выходами усилителей мощности, а выход - с выходами дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторыми входами предварительных усилителей.

Приврд содержит два быстродействующих реверсивных электродвигателя, один из которых поочередно работает в генераторном режиме, создавая на другой двигатель дополнительный тормозной момент для уменьшения динамической ошибки из- за влияния люфта редуктора, а также отрицательную обратную связь по скорости.

Однако привод имеет недостаточное быстродействие, обусловленное наличием дополнительного тормозного момента, уменьшающего динамическую ошибку привода.

Известна двухканальная следящая система (авт.св. СССР № 1193636, кл. G 05 В 11 /01), имеющая два идентичных канала управления, каждый из которых содержит последовательно соединенные задатчик.

сл

С

сумматор, усилитель, силовой привод, выход которого кинематически соединен с соответствующим входом объекта регулирования, датчик угла, подключенный выходом к второму входу сумматора, причем выход первого силового привода кинематически соединен с входом третьего датчика угла (в качестве которого используется четырехполюсный синусно-косинус- ный вращающийся трансформатор (СКВТ), а выход второго силового привода - с тахо- генератором; выходы СКВТ итахогенерато- ра подключены к соответствующим входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к третьему входу сумматора первого канала управления.

Эта следящая система также имеет недостаточное быстродействие, обусловленное реверсированием силового следящего привода, а также сложностью из-за наличия двух реверсивных электроприводов, сложно связанных между собой.

Целью изобретения является повышение быстродействия отработки углов наклона.

Для этого в двухкоординатном следящем приводе редуктор выполнен с дополнительным выходом, а в каждый канал регулирования введены две электромагнитные муфты, два ключа, компаратор, преобразовательугол-напряжение, кинематически связанный с датчиком угла наклона, причем электрический выход датчика угла наклона соединен с входом компаратора, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, информационные входы которых соединены с источником питания, выходы ключей соединены с входами соответствующих электромагнитных муфт, ведущие полумуфты которых соединены кинематически между собой и с дополнитель- ным выходом редуктора, а ведомые полумуфты кинематически связаны с входом преобразователя угол - напряжение.

На чертеже показана функциональная схема двухкоординатного следящего привода.

Двухкоординатный следящий привод содержит общий электродвигатель 1, общий редуктор 2 с двумя кинематическими выходами 3 и А в перпендикулярных направлениях, два идентичных канала регулирования 5 и 6, расположен ййх ё двух вз аимШГперпен- дикулярных плоскостях х и у объекта 7.

Каждый канал регулирования содержит две электромагнитные муфты 8 и 9, датчик 10 угла наклона, преобразователь 11 угол- напряжение, компаратор 12, два электронных ключа 13.

В электромагнитных муфтах 8 и 9 ведущие полумуфты 14 кинематически связаны зубчатыми колесами 15 и 16 между собой, а зубчатым колесом 15 - с соответствующим

кинематическим выходом 3 (4) общего редуктора; ведомые полумуфты 17 кинематически связаны зубчатыми колесами 18 и 19 с зубчатым колесом 20, жестко соединенным с осями датчика 10 и преобразователя

11.

Датчик 10 угла наклона кинематически связан с преобразователем 11 и расположен на одной оси с ним. В качестве датчика 10 угла наклона может быть использован

датчик типа ДЖМ, а в качестве преобразователя 11 - синусно-косинусный вращающийся трансформатор или другой преобразователь, выдающий электрические сигналы, пропорциональные функционально ипи линейно углам отклонения объекта 7 от плоскости горизонта.

Датчик 10 подключают к компаратору 12 Выходы компаратора 12 через электронные ключи 13 связаны с управляющими входами электромагнитных муфт 8, 9.

Привод работает следующим образом Электродвигатель 1 через кинематические выходы 3 и 4 редуктора 2 постоянно вращает зубчатые колеса 15, 16 и ведущие полумуфты 14 электромагнитных муфт 8, 9 обоих каналов.

При определенном базовом положении объекта 7 и датчиков 10 обоих каналов, например в плоскости горизонта, сигналы датчиков 10 равны нулю, электронные ключи 13 закрыты, электромагнитные муфты 8 и 9 отключены них ведомые полумуфты 17 не вращаются. При этом преобразователи 11 выдают нулевые электрические сигналы

по каждому каналу

При отклонении объекта 7 от плоскости горизонта в общем случае по обеим осям х и у вместе с ним отклоняются датчики 10 обоих каналов. Сигнал датчика 10 каждого

канала, фаза которого зависит от направления наклона, поступает на компаратор 12 и в зависимости от фазы сигнала открывает соответствующий электронный ключ 13, при этом включаеться соответствующая электромагнитная муфта 8 или 9, замыкающая кинематическую цепь привода и передающая вращение от полумуфты 14 на ось датчика 10, возвращая его в первоначальное положение и поворачивая вместе с ним ось

преобразователя 11.

При возврате датчика в первоначальное (горизонтальное) положение сигнал с него уменьшается до нуля, соответствующая электромагнитная муфта отключается, разрывая кинематическую цепь привода; при

этом ось преобразователя 11 оказывается повернутой на угол наклона объекта 7 и с преобразователя 11 снимаются электрические сигналы, пропорциональные функционально или линейно (в зависимости от типа преобразователя) углу отклонения объекта.

Изобретение повышает быстродействие привода без снижения точности отработки углов за счет возможности увеличения угловой скорости отработки уг- лов наклона путем исключения реверсирования и перерегулирования привода, а также кинематической развязки (отсоединения) инерционной высокоскоростной части привода по окончании отработки углов на- клона объекта.

Упрощается электромеханическая и электронная части привода за счет замены следящих приводов по каждому каналу одним нерегулируемым, более простым и де- шевым, приводом - общим на оба канала, исключения присущих следящим приводам сумматоров, усилителей, элементов обратной связи и т.п. и, благодаря этому, сокращения количества применяемых элементов, устройств и снижения массогабаритных и стоимостных показателей привода; повышается надежность привода за счет функциональной простоты и малого количества элементов,

Формула изобретения

Двухкоординатный следящий привод, содержащий закрепленные на платформе двигатель, кинематически связанный с редуктором, и два канала регулирования, причем каждый канал регулирования содержит датчик угла наклона, соответствующий оси платформы относительно плоскости горизонта, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, редуктор выполнен с дополнительным выходом, в каждый канал регулирования введены две электромагнитные муфты, два ключа, компаратор, преобразователь угол-напряжение, кинематически связанный с датчиком угла наклона, электрический выход датчика угла наклона соединен с входом компаратора, первый и второй выходы которого соеди- нены с управляющими входами соответствующих ключей, информационные входы которых соединены с источником питания, выходы ключей соединены с входами соответствующих электромагнитных муфт, ведущие полумуфты которых соединены кинематически между собой и с дополнительным выходом редуктора, а ведомые полумуфты кинематически связаны с входом преобразователя угол-напряжение.

Изобретение может быть использовано в точных следящих системах по развороту и контролю положения различных объектов значительной массы (зеркала, астровизиры, телескопы и др.). Целью изобретения является повышение быстродействия привода. Для этого редуктор выполнен с дополнительным выходом, а в каждый канал регулирования введены электромагнитные муфты, два ключа, компаратор, преобразователь угол-напряжение. В результате обеспечивается функционирование двухкоординатного следящего привода на основе одного нерегулируемого нереверсивного электродвигателя и увеличивается угловая скорость обработки углов наклона объекта. 1 ил

IS

.

AU/7

Tz/л

fl

и

17