Следящая система Советский патент 1980 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автома гике и может быть использовано в автоматических системах дистанционн передачи угла промышленного и специ сильного назначения. Известны устройства потенциометрической синхронной связи с неограниченным углом поворота Ц. и 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задающий и принимающий потенциометры, подключе ные к первому источнику напряжения подвижные контакты которых соединен соответствено с первым и вторЕлм входами первого сумматора 2. Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью. Цель изобретения - повышение точ нести устройства. Эта цель достигается тем, что в известное устройство потенциометрической синхронной связи введены второй сумматор, ключ, элемент И, нуль-орган, второй и третий источники напряжения и первый и второй концевые выключатели, первые входы котогых механически соединены соответственно с подвижными контактами задающего и принимающего потенциометров , выход первого концевого выключатбгля подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу второго сумматора, выход второго концевого выключателя - к четвертому входу первого сумматора и ко второму входу второго сумматора, второй и третий источники напряжения соединены соответственно с первым входом ключа и первым входом нуль-«органа, вход которого соединен с подвижным контактом задающего потенциометра, первый ЕХОД элемента И соединен с выходом нульоргана, второй вход - с выходом второго сумматора, а выход - со вторым входом ключа, выход которого подключен к пятому входу первого сумматора. На фиг.1 представлена функциональная схема следящей системы; на фиг.2 - графики изменения потенциалов, снимаемых с движков потенциометров в зависимости от угла поворот а f-fCd.). Схема содержит задающий .потенxtHOMBTp 1, принимающий потенциометр 2, первый cyN&iaTop 3, первый и второй койцевые выключатели 4 н 5, ключ б, элемент И 7; нуль-орган 8, второй сумматор 9, первый, второй и третий источники напряжения 10, 11 и 12, кроме того, обозначены потенциалы, снимаелвле с подвижных контактов задающего и принимающего потенциометра Ч (Ч з ) и fjf углы поворота подвижных контактов задающего и принимающего потенциометровс и «ij/ угол поворота между выводами залэющего и принимающего потенциометров сС . Устройство работает следующим образом, Предположим, что угол поворота об между выводами задающего 1 и принима щего 2 потенциометров равен 180, нагрузка не влияет на форму графиков Ч f ( d- ) и 2 f 0 г) ; потен; циалы Н , t Чз измеряются относительно точки нулевого потенциала ошибка сравнения по абсолютной вели чине потенциала % и половинного напряжения питания .третьего источника питания 12 равна нулю; углы срабатывания первог-о и второго концевых выключателей 4 и 5 точно равны о и I80f концевые выключател разомкнуты в пределах 0-180° и замк нуты в пределах 180°- потенциалам 4 2 I Ча знак приписан до входа в первый сумматор 3 в соответ ствии с состоянием первого и второг концевых выключателей 4 и 5, т.е. п тенциалы Ч , Ч.1 и / положительны при разомкнутых концевых выключателях 4, 5 ,соответственно и отрицательны, при замкнутых концевых выключателях 4 и 5, соответственно. Рассмотрим формирование сигнала рассогласования 6 при изменении угла поворота ct , в следующих пределах; -90° oL 90 , 90 0.1 270°. При изменении угла поворота о, в пределах от -90°до 90 потенциал f. , меньше по абсолютной величине питающего напряженияи |ц)2третьего источника напряжения 12, при этом с нуль-органа 8 через элемент И 7 на ключ 6 подается запрещающее напр жение, в результате чего потенциал 4, равен нулю. Сигнал рассогласования, формируе мый в первом сумматоре 4 по закону .,,V определяется из выражения E- rfevc.) .V ( Это выражение остается верным п абсолютной величине угла рассоглас вания (.2) меныией 90 (см.фиг Г1ри изменении угла поворота oi-i, в пределах от 90 дО 270 потенциал больше по абсолютной величине поло вины питающего Напряжения (Unin этом нуль-орган 8 вырабатывает разреШакниий сигнал, подаваемый на вход элемента И 7. При разных знаках (состояниях) первого и второго концевых выключателей 4 и 5 на выходе второго сумматора 9 вырабатывается йде один разрешающий сигнал, подавае уый также на элемент И 7. .При одинаковых знаках первого и второго концевых выключателей 4 и 5 второй сумматор 9 вырабатывает запрещающее напряжение. При наличии двух разрешающих сигнсШов элемент И 7 вырабатывает на выходе разрешающий сигнал, подаваемый на ключ б, через который в этом случае пропускается на вход сумматора 3 потенциал if.,, , равный удвоенному, напряжению питания (2 и пит) второго источника напряжения 11. Перед окончательным суммированием (1) потенциалу 4j , приписывается знак в соответствии с состоянием второго концевого выключателя 5 (положительный при разомкнутом концевом выключателе и отрицательный при замкнутом выключателе 5). Таким образом, при разных знаках (состояниях) первого и второго концевых выключателей 4 и 5 компенсируется скачок потенциала . з величину 2 ипит7при изменении угла, поворота cL в пределах от 90 до 270 . Сигнал рассогласования (1) для. этих пределов изменения угла пояор 5та t будет определяться из выражения .T л .-с-. -180 -18o °Г при 180 (oi-f и ) 270° или при 90° ( н } -.,180° 27Q 90° ct 180 ,,J.-,, Х-™,) -(60 2 mu - Cri , при(90° 180 (180 ct 270 Выражения 3,4,5 ос:таются верными при абсолютной величине угла рассогласования (d - меньшей 90 f см. фи г. 2) . Окончательный сигнал рассогласования для любых значений в устрой стве определяется из выражения ( 90°. В общем случае угол поворота между выводами потенциометров 1 и 2 может быть меньше 180, при этом на величину угла рассогласования ( ct oL.} накладывается следующее ограни чение (ot - d-2. ) Т а коэффициент величины напряжения сигнала рассогласования К, входящий в выражение сигнала рассогласования б в общем виде . K(di - ct) , будет изменяться в пределах и пит 1 к- tJ пчт i К На основании изложенного, нагруз т.е. входные сопротивления первого сумматора 3 и нуль-органа 8, должны выбираться с учетом допустимого сни ния коэффициента К (8,9); при ошибк сравнения по абсолютной величине потенциала ф и половинного напряне равной питания 0допуск на максимально допустимый угол рассогласования ( (6, цолжен быть уменьшен на величину этой ошибки; ошибка в углах срабатывания первого и второго концевых выключателей 4 и 5 приводит к увеличению погрешности устройства синх ронной связи вблизи углов о и ci на величину этой О{11ибки, в связи с этим погрешност-ь первого и второго концевых выключателей 4 и 5 должна быть меньше величины погрешности функциональной зависимости задающего и принимающего потенциометров 1и 2, которая, как правило, не меньше 0,3 - 0,5. Погрешность концевых выключателей порядка 0,1 легк достижима при применении, например, оптронов; знаки потенциалов 4 ,f2 i Чт, г могут быть приписаны как непосредственно в первом сумматоре 3, так и определяться фазой переменног напряжения питания или полярностью постоянного напряжения питания при раздельном питании каждого потенцио етра, ключа 6 и нуль-органа В. Использование в изобретении кокцевых выключателей и логической обработки сигналов позволяет применить в нем простейший тип кольцевого потенциометра, причем погрешность передачи угла практически не превышает погрешности функциональной зависимости потенциометра и не содержит методических ошибок; по сравнению с известными устройствами погрешность синхронной связи в изобретении снижена в 3 и 4 раза. Формула изобретения Следящая система, содержащая источник напряжения, соединенный с задающим и принимающим потенциометрами, подвижные контакты которых соединены соответстве.нно с первым и вторым входами первого сумматрра, отличающаяся тем7 что, с целью повышена я точности ycTf of ства, оно содержит второй сумматор, ключ, элемент И, нуль-орган, второй и третий источники напряжения и первый и второй концевые выключатели, первые входы которых механически соединены соответственно с подвижными контактами задаиощего и принимающего потенциометров,выход первого концевого выключателя подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу второго сумматора, выход второго концевого выключателя к четвертому входу первого сум1.1атора и ко второму входу второго сумматора, второй и третий источники напряжения соединены соответственно с первым входом ключа и первым входом нуль-органа, вход которого соединен с подвижным контактом згщающего потенциометра, первый вход элемента И соединен с выходом нуль-органа, второй вход - с выходом второго сумматора, а выход - со вторым входом ключа, выход которого подключен к пятому входу первого сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сверчиик Д.В. Дистанционные передачи. М., Энергия, 1974, с.64. 2.Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., Энергия с.28 (прототип).

Фиг,1

и m при 90 d, -90

( ц ) при 80 а/

ГУ, - ; 70 80

/Гъ

d, 90

Фиг. 2