Следящая система позиционирования Советский патент 1982 года по МПК G05B11/01 

(54) СЛЕДЖЦ Я СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к системам автоматического управления электродвигателем постоянного тока и может применяться для управления перемещением различных объектов, к которым предъявляются повыпенные требования по точности позиционирования и качеству процесса регулированияf в частности для управления гидравлическими насосами переменной производительности.

Общим недостатком следящих систем является наличие зоны нечувствительности и вытекающей отсюда ошибки позиционирования.

Основным источником зоны нечувствительности является трение в исполнительном механизме следящей системы. Общепринятым способом уменьшения зоны нечувствительности является повышение коэффициента усилия системы. Однако при значительном его увеличении система становится неустойчивой.

Известны следящие системы позиционирования, в которых исключение перерегулирования и останова двигателя при приближении к заданной позиции достигается тем, что устройство автоматически выбирает режим торможе7 ния и работает в режиме ретулирова- .

ния, поддерживая постоянным по величине момент торможения 1,

Указанное устройство сложно и обеспечивает заданную точность позиционирования только при наличии установившейся скорости движения исполнительного органа и при отсутствии внешних возмущений.

Наиболее близким по технической

10 сущности к предлагаемому является устройство управления позиционным электроприводом, содержащее последовательно включенные электродвигатель, вал которого кинематически связан с

15 датчиком положения, блок сравнения, второй вход которого соединен с датчиком перемещения, усилитель, выход которого соединен с входом электродвигателя. Для увеличения точности

20 позиционирования и качества регулирования в схему устройства введены регулятор скорости с задатчиком и датчиком скорости, регулятор тока с датчиком тока, датчик малых рассог25ласований, блок умножения, блок деления, датчик статического момента, задатчик полного момента, ключи,сумМ тор, сравнивающее устройство 2.

Известная система сложна, а сле30довательно, недостаточно надёжна.

Цель изобретения - повыше1 е наце ности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в следящую систему, содержащую блок сравнения, входы которого подключены к выходам задатчика и датчика положения, а выход через усилитель -.к входу исполнительного механизма, введены генератор-импульсов и блок управляемой обратной связи, управляющий, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информ 1ционные вход и выход соединены соответственно с выходом и вторым входом усили -еля. .

Такое устройство позволяет осуществить нелинейную коррекцию коэффициента усиления в функции величины рассогласования, реализуемую с помощью периодического изменения величины отрицательной обратной связи.

На фиг.1 представлена блок-схема следящей системы позиционирования; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Следящая система позиционирования содержит исполнительный механизм 1, датчик 2 положения, блок 3 сравнения задатчик 4 положения, усилитель 5, блок 6 управляемой обратной связи, к управляющему входу которого подключен-, выход генератора 7 импульсов

Следящая система позиционирования работает в двух режимах, ойределяе- мых величиной отрицательной обратной связи усилителя: в режиме глубокой обратной связи, выбранной из условия требований к устойчивости системы, и в режиме слабой обратной связи, выбранной из условия требований к чувствительности и точности системы.

Для того, чтобы ослабление обратной связи и, следовательно, увеличение коэффициента усиления системы не привели к неустойчивости системы, оно выполняется периодически во время подачи от генератора управляющих импульсов, время действия которых выбрано достаточно Малым по сравнению с постоянной времени системы.

В предлагаемой системе позиционирования периодическое изменение обратной связи усилителя влияет на работу системы только при малых рассогласф ниях задатчика и датчика положения , так как в режиме больших рассогласований усилитель при любой величине обратной связи будет находиться в насыщении, определяя- максимальную скорость отработки рассогласования.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала на необходимое перемещение (фиг.2, конец участка t) меняется величина задающего сигнала (фиг.2а) на выходе задатчика 4 положения.

Блок 3 сравнения соавнивает этот сигнал с сигналом U. (фиг. 26), снимаемым с выхода датчика 2 положения,

и разность после ее усиления усилителем 5 () подается на вход элек1родвигателя исполнительного механизма 1 и через блок б управляемой обратной связи (и) на второй вход

0 усилителя 5, осуществляя отрицательную обратную связь по напряжению ,усилителя. Происходит отработка электродвигателем заданного рассогласования. Изменяется сигнал отрицательной обратной связи по положению U, снимаемый с датчика 2 положения, кинематически связанного с электродвигателем.

На управляющий вход блока 6 обратной связи поступают импульсы от генератора 7 импульсов (U-,) . При отсутствии управляющих импульсов система работает с глубокой отрицательной обратной связью, обеспечивая коэффициент

5 усиления системы KQ, выбранный из условия требованийустойчивости системы. При поступлении импульсов от генератора 7 импульсов на управляющий вход блока 6 обратной связи отрицательная обратная.связь по напряжению усилителя ослабляется, коэффициент усиления системы увеличивается до величины К, выбранной из условия требований к точности отработки системы.

5 При большом Сигнале рассогласования (фиг.2, участок t) усилитель 5 находится в насыщении, обеспечивая максимальную скорость позиционирования, и изменение коэффициента усиления системы на этом участке не влияет на работу системы (фиг.2а).

При подходе к заданной точке позиционирования (фиг.2, участок tj) и уменьшении сигнала рассогласования

5 усилитель 5 периодически работает или в режиме насыщения с коэффициентом усиления К. или выходит из насыщения при коэффициенте усиления К (фиг.2е). Скорость отработки рассогQ ласования на этом участке (t) периодически меняется.

При дальнейшем уменьшении р ссогЛасования (фиг.2, участок t4) система нечувствительной к рассогласованию при коэффициенте усиления К. Дотягивание электродвигателя до точки позиционирования, т.е. сведение зоны нечувствительности к минимуму, происходит только при коэффициенте усиления KO, т.е. при подаче управляющих импульсов.

В момент, когда система приходит в точку позиционирования (фиг.2, участок tg), сигнсш рассогласования и выходной сигнал усилителя становятся практически равными нулю. Электродвигатель останавливается практически без перерегулирования, так как время действия управляющего импульса мало. Использование блока управляемой обратной связи, управляемого генератором, выгодно отличает предлагае мую систему от известной, так как позволяет уменьшить зону нечувствительности системы при помощи более простой и надежной электрической схемы. Формула изобретения Следящая сиегема позиционировани содержащая блок сравнения, входы ко торого подключены к выходам задатчи ка и датчика положения, а выход через усилитель - к входу исполнительного механизма, отличающая с я тем, что, с целью-повышения надежности, в нее введены генератор импульсов и блок управляемой обратной связи, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информационные вход и выход соединены соответственно с выходом и STOpoM входом усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 452803, кл. G 05 В 11/01, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 528542, кл. G 05 В 11/01, 1975 (прототип).