Следящая система Советский патент 1981 года по МПК G05B13/02 

(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к следящим системам с бесконтактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в системах автоматичес кого регулирования. Известна бесконтактная следящая система постоянного тока, содержащая тахогенератор на выходном валу, выход которогоотключается от контура системы на тех интервалах времени, на которых знак скорости двигателя не соответствует состоянию реле реверса. Наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая релейный элемент, последовательно соединительные измери тель рассогласова ния, усилитель, первый двухполупериодный выпрямитель, первьй сумматор широтно-импульсный модулятор, двигатель постоянного тока с реле реверса и редуктор, выходом соединенный с пер вым входом измерителя рассогласования последовательно соединенные тахогене- ратор, первый блок умножения и первый однополупериодный выпрямитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход усилителя через дифференциатор соединен с первым входом первого сравнивающего элемента, второй вход которого подключен к выходу усилителя, выход реле реверса соединен со вторыми входами двигателя постоянного тока и первого блока умножения . Недостаток указанной системы состоит в ее низком быстродействии, так как в режиме вынужденных движений в системе возникает скользящий режим по линии скольжения, имеющей малый наклон. Цель изобретения - повышение быс-тродействия системы. Указанная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные второй двухполупериодный выпрямитель и второй сравнивающий

элемент, последовательно соединенные второй однополупериодный выпрямитель и второй блок умножения и последовательно, соединенные третий однополупериодный выпрямитель,, третий блок умножения и второй сумматор, выход которого соединен со входом реле реверса, второй вход - с выходом второго блока умножения, выход второго сравнивающего элемента соединен Герез релейный элемент со входами второго и третьего однополупериодных выпрямителей, а второй вход - с выходом первого двухполупериодного выпрямителя, выход тахогенератора сое динен со входом второго двухполупериодного выпрямителя, выход дифференциатора соединен со вторым входом второго блока умножения, а выход первого сравнивающего элемента,соединен со BTOpbW входом третьего блока умножения .

На фиг. 1 представлена структурна схема системы; на фиг. 2 - траектории движения системы в переходном режиме при отработке сигнала с положительной постоянной скоростью заводки.

Следящая система содержит измеритель 1 рассогласования, усиЛитель 2, дифференциатор 3, первый выпрямитель 4, первый сумматор 5, широтно-импульс ный модулятор б, бесконтактный двигатель 7 постоянного тока, редуктор 8, тахогенератор 9, первый, блок JO ножения, первый однополупериодный выпрямитель 1 1 , реле 12 реверса первьш сравнивающий элемент 13, второй блок 14 умножения, третий блок 15 умножения, второй сумматор 16, второй сравнивающий элемент 17, релейный элемент 18, второй однополупериодный выпрямитель 19, третий однополупериодный выпрямитель 20, второй выпрямитель 21 .

На фиг., 2 приняты обозначения , где © - производная от угла рассогласования ,

© - угол рассогласования следящей системы;

Й SjL - линии фазовой плоскости 6,9, на которых изменяются знаки сигналов на выходе первого сравнивающего элемента 13 и дифференцирующего звена 3; а,Ь,с,о и

d,e,f,g,h,o -характерные точки фазовых траекторий;

1,2,3,Л - характерные точки кривой получения реле 12 реверса.

При скачкообразном сигнале систем работает следующим образом.

Появивщееся в результате скачка рассогласование усиливается усилителем 2, преобразуется первым выпрямителем 4 и через второй сравнивающий элемент 17 переводит в соответствующее положение релейный элемент 18. Сигнал с выхода усилителя 2 преобразуется диффepeнциpyюlTJлм звеном 3 и через второй блок 14 умножения и второй сумматор 16 переводит в соответствующее положение реле 12 реверса. Одновременно сигнал с выхода первого выпрямителя 4 через первый сумматор 5 и широтно-импульсный модулятор 6 поступает на двигатель 7. Двигатель

7вращается в необходимом направлении и отрабатывает рассогласование. При этом сигналы на выходах второго выпрямителя 21 и первого однополупериодного выпрямителя равны нулю, так как напряжение на выходе тахогенератора 9 равно нулю в течение всего переходного процесса, обусловленного скачкообразным сигналом.

В режиме отработки, например линейно нарастающего сигнала, в системе реализуется такой алгоритм управления, когда напряжение с выхода первоговыпрямителя 4 складывается с выходным напряжением первого однополупериодного выпрямителя 11 на интервалах времени, где знак напряжения с выхода тахогенератора 9 совпдает с положением реле 12 реверса.

Подбор параметров дифференцирующего звена обеспечивает такое положение линий S и Sfj , что на линии S в системе возникает скользящий режим. Ширина зоны скольжения (участок 2 и 3 на линии S.) зависит от скорости заводки входного сигнала.

В переходном режиме при отработке линейно-нарастающего сигнала следящая система работает следующим образом.

Движение из точки а (фиг.2) происходит по фазовой траектории, соответствующей работе системы при подключенном инвариантном входе, когда состояние реле 12 реверса соответствует знаку сигнала рассогласования

8точке Ь происходит переключение 5 реле 12 реверса и движение продолжается по траектории, характеризующей работу системы при отключенном инвариантном входе, когда состояние реле 12 реверса не соответствует знаку сигнала рассогласования до точки С. Дальнейшее движение происходит по линии ОС (фиг.2) в начало координат, так как в системе возникает скользящий режим. Причем быстродействие системы увеличивается по . сравнению с известной системой, так как движение происходит по траектории сЬ с большей скоростью, а скользящий режим возникает вблизи начала координат. Подбором параметров системы обеспечивают высокое быстродействие системы и монотонность пер ходного процесса в широком диапазон изменения скорости заводки входного сигнала. Возможно движение системы, когда первое переключение происходи на линии 5„. В этом случае движени происходит в колебательном режиме (траектория d,e,f,g,h). Однако на участке-h,о возникает скользящий ре жим. В установившемся движении х:истема работает в скользящем режиме, при ко тором напряжение тахогенератора 9 с большой частотой подключается к сумма тору 5. Предлагаемая система имеет высокие динамические показатели, что обуславливает ее экономическую эффективность. Формула изобретения Следящая систс la, содержащая реле ный элемент, последовательно соедине ные измеритель рассогласования, усилитель, первый двухполупериодныи пыпрямитель, первый сумматор, широтноимпулЬсный модулятор, двигатель постоянного тока с реле реверса и редуктор, выходом соединенный с первым входом измерителя рассогласования, последовательно соединенные тахогенератор, первый блок умножения и первый однополупериодный выпрямитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход усилителя через дифференциатор соединен с первым входом первого сравнивающего элемента, второй вход которого подключен к выходу усилителя, выход реле реверса соединен со вторыми входами двигателя постоянного тока и первого блока умножения, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьш1ения быстродействия системы, она содержит последовательно соединенные второй двухполупериодныи выпрямитель и второй сравнивающий элемент, последовательно соединенные второй однополупериодный выпрямитель и второй блок умножения и последовательно соединенные третий однополупериодный выпрямитель, третий блок умножения и второй сумматор, выход которого соединен со входом реле реверса, второй вход - с выходом второго блока умножения, вьгход второго сравнивающего элемента соединен через релейный элемент со входами второго и третьего однополупериодных выпрямителей, а второй вход с выходом первого двухполупериодного выпрямителя, выход тахогенератора соединен со входом второго двухполупери . одного вьшрямителя, выход дифференциатора соединен со вторым входом второго блока умножения, а выход первого сравнивающего элемента соединен со вторым входом третьего блока умноженЬя.