Бесконтактный следящий привод постоян-НОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК G05B11/01 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД ПОСТОЯННОГО

I

Изобретение относится к области автоматического регулирования, может быть испол эовано при создании следящих систем из основе бесконтактных двигателей постоянного тока, оптимальных по быстродействию при сгупенчйтых и линейно изменяющихся входных воздействиях.

В основном авт.свид.Н 566235 описан бесконтактшж следяидай привод постоянного тока, содержаишй последовательно соединенные измеритель рассогласования, предварительный усилитель, первый выпрямитель, шнротно-импульсный модулятор, двигатель постоянного тока и редуктор, выход которого соединен с одним из входов измерителя рассогласования, выход двигателя через последовательно соеданенные первый тахогенер дтор, второй выпрямитель, блок сравнения и первый блок сигнатуры соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого через второй блок сигнатуры соединен с выходом предварительного усилителя, выход - со BTOpbiM входом ДЕ:игателя поТОКА

стоянного тока, выход первого выпрямителя соединен со вторым входом блока сравнения.

Недостатком привода является невысокое быстродействие, в процессе работы привод переключается на пропорциональный закон управления. При этом входные воздействия отрабатываются приводом в скользящем режиме, что затягивает время его переходного процесса.

Целью изобретения является повышение

10 быстродействия привода.

По-тавленная цель достигается тем, что в приводе установлены последовательно соединенные первое нелинейное корректирующее устройство и втсфой блок умножения и поISследовательно соедннашые второй тахогенератор, третий выпрямитель и второе иелииейное корректирующее устройство, выход которого соединен с входом блока сравнения, четвертый вход которого соединен .с

выходом третьего выпрямителя, пятый вход с выходом первого нелинейного корректирующего устройства, а шестой вход - с выхпдом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, вход второго тахогенёратора соединен с одним из входов измерителя рассогласоваиия Вход первого нелинейного корректирующего устройства соеданен с выходом первого тахоге нератора. Структурная схема предлагаемого привода приведена на чертеже, где обозначены измеритель рассогласования 1, предварительный усилитель 2, первый выпрямитель 3, широтноимпульсный модулятор 4, двигатель постоянного тока 5, редуктор 6, первый тахогенератор 7, второй выпрямитель 8, блок сравнения 9, первый и второй блоки сигнатуры 10, И, первый, второй и третий блоки умножения 12, 13, 14, второй тахогенератор 15, третий вьшрямитель 16, первое и второе нелинейные корректирующее устройства 17, 18, исполнительная часть двигателя 19, xj - лыходной сигнал i-ro функционального блока. Следящий привод работает следующим образом. Измеритель рассогласования 1 выявляет рас согласования X., между угловыми положениями входного ©4 и выходного &Q валов привода, которое усиливается в предварительном усили теле 2 (коэффициент усиления усилителя 2 в бирается, исходя из требования к динамике привода и, в частном случае, например, может быть равен единице) и через выпрямитель 3 подается на модулятор 4, который формирует сигнал управления для двигателя постоянного тока 5. Функционально двигатель постоянного тока 5 может быть представлен в виде последовательного соединения блока умножения 14 и исполнительной части двигателя 19 Вал двигателя постоянного тока 5 через редуктор 6 соединен с измерителем рассогласования 1. Для организации оптимального пер ключения по каналу реверса, содержащему блок сигнатуры (реле реверса) 11, ко входу которого подключен выход измерителя рассогласования 1, и блок умножения 12, выход которого соеданен со вторым входом блока умножения 14, выходной сигнал Хц блока умножшия 12 формируется как произведение двух сомножителей, один из которых представляет собой знак ошибки системы Xit и получается на выходе блока сигнатуры (реле реверса) 11, а другой - знак алгебраической суммы линейных и нелинейных комбинаций кюдулей сигналов ошибки системы хз первой производной от входного сигнала Xt« скорости двигателя xs, который определяется на выходе блока сравнения 9 блоком сигнату ры 10, выход которого подключен к вт( му входу блока умножения 12. Для получения требуемой алгебраической суммы указанных сигналов в блоке сравнения 9 выходной вал двигателя 5 соединен с последовательно соединенными синхронным тахогенератором 7, выпрямителем 8 и нелинейным корректирующим устройством 17, а первый вход измерителя рассогласования 1 связан с последовательно соединенными синхронным тахогенератором 15, выпрямителем 16 и нелинейным корректирующим устройством 18. Выходы выпрямителя 16 и нелине1|ного корректирующего устройства 17 подключены ко входам блока умножения 13. Выходные сигналы первого, второго и третьего выпрямителей 3, 8, 16, корректирующих устройств 17, 18, а также блока умножения 13 суммируются с соответствующими знаками в блоке сравнения 9, формируя требуемый выходной сигнал Х9 элемента сравнения 9. При наличии входного воздействия 0 gt на входе измерителя рассогласования 1, знак направления вращения двигателя 5 определяется только знаком сигнала Xj, так как сумма сигналов на выходе элемента сравнения 9 всегда в начальный момент дает положительный знак и, следовательно, в блоке умножения 12 происходит умножение на +1 знака ощибки привода хц, выделяемого блоком сигнатуры (реле реверса) 11. Смена знака управляющего воздействия х, 2 происходит при смене знака в блоке сравнения 9 и, как следствие, в блоке сигнатуры 10, блоке умножения 12 и блоке умножения 14. При обработке приводом ступенчатых входных воздействий & А в нем реализован оптимальный алгоритм вида Xij sign t Хэгде Х,7 Х,2 - In (1 + Xiz), так как в этом случае сигнал с выхода выпрямителя 16 равен нулю, т.е. сигнал на выходе блока умножения 13 и корректирующего устройства 18 та1гже отсутствует. В результате дл организацин оптнмального по быстродействию переходного процесса при ступенчатых и лш{ейноизмеш1инцихся входасых воздействиях в приводе реализован алгоритм управления вида Хц хц sign 1хз-Хи ,+ Х, + Х,7 Xit.Xi7 - Xiel. . где х,7 In (1 + Хц); Xl8 (1 + х,) In (1 + Xi«). Таким образом, в качестве, нелинейных корректирующих устройств 17 и 18 в приводе применяются устройства с логарифмическими характеристиками. Правомочность использования такого алгоритма управления базируется на прещюжении о том, что входные воздействия отрабатываются приводом при нулевых, начальных услоэиях. В этом цгчае, если Х| - ошибка привода, а X, - ее первая производная, можно записать следующее равенство: и, используя метод фазовой плоскости, . получить искомое выражение переключающей функции, в которое входят доступные измере нию координаты и величины Xi«, Хз и Xg, а также нелинейные логарифмические функции одной переменной х,, и х,,. Таким образом, в предложенном приводе за счет введения новых блоков н связей осуществлена оптимизация времени переходного процесса, т.е. в 5 раз повышено быстро действие привода. Реализация введенных в привод блоков не

встречает технических трудностей и можетJQ

быть осуществлена с использованием современных средств микрозлектроники.

входов измерителя рассогласования, вход первого нелинейного корректирующего устройства соединед с выходом первого тахогенератора. Формула изобретения Бесконтактный следящий привод постоянного тока по авт. свид. № 566235, отличающийся тем, что, с целью повышенкя быстродействия привода, в нем установлены последовательно соединенные первое нелинейное корректирзоощее устройство и второй блок умножения и последовательно соединенные второй тахогенератор, третий выпрямитель и второе нелинейное корректирую устройство, вькод которого соединен с третьим входом блока сравнения, четвертый вход которого соединен с выходом третьего выпрямителя, пятый вход - с выходом первого нелинейного корректирующего устройства, а шестой вход - с вькодом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, вход второго тахогенератора соединен с одним из