Система управления с переменной структурой
Формула | Описание | Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Формула
Система управления с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, первый усилитель, выпрямитель, второй усилитель, первый блок умножения, ко второму входу которого через элемент сравнения и первый релейный элемент подключен выход первого усилителя, двигатель постоянного тока, выходной вал которого связан с датчиком скорости и датчиком положения, выход которого подключен к второму входу первого измерителя рассогласования, а выход датчика скорости подключен к входу третьего усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения качества переходных процессов, дополнительно введены последовательно соединенные датчик тока, вход которого соединен с выходом двигателя постоянного тока, второй измеритель рассогласования, интегратор, блок деления, к второму входу которого подключен выход датчика скорости, четвертый усилитель и второй блок умножения, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, а вход второго блока умножения подключен к выходу третьего усилителя, причем к второму входу второго измерителя рассогласования подключен выход сумматора, к первому входу которого подключен выход измерителя внешнего моментного возмущения, к второму входу сумматора через пятый усилитель подключен выход датчика скорости, подключенный через второй релейный элемент к третьему входу сумматора.
Описание
Цель изобретения повышение быстродействия и улучшение качества переходных процессов системы.
На чертеже представлена структурная схема системы управления с переменной структурой.
Входом системы является первый вход первого измерителя рассогласования 1, последовательно с которым соединены первый усилитель 2, выпрямитель 3, второй усилитель 4, первый блок умножения 5, ко второму входу которого через элемент сравнения 6 и первый элемент 7 подключен выход первого усилителя 2, двигатель постоянного тока 8, выходной вал которого связан с датчиком скорости 9 и датчиком положения 10, выход которого подключен ко второму входу первого измерителя рассогласования 1. Выход датчика скорости 9 через последовательно соединенные третий усилитель 11 и второй блок умножения 12 подключен ко второму входу элемента сравнения 6. Выход датчика тока 13 двигателя через последовательно соединенные второй измеритель рассогласования 14, интегратор 15, блок деления 16, ко второму входу которого подключен выхода датчика скорости 9, и четвертый усилитель 17 подключен ко второму входу блока умножения 12. Ко второму входу второго измерителя рассогласования 14 подключен выход сумматора 18, к первому входу которого подключен выход измерителя внешнего моментного возмущения 19, ко второму входу сумматора 18 через пятый усилитель 20 подключен выход датчика скорости 9, а к третьему входу сумматора 18 через второй релейный элемент 21 подключен выход датчика скорости 9.
Система работает следующим образом. Для двигателя справедливо отношение

где Км коэффициент крутящего момента двигателя;
i ток двигателя;
J момент инерции его ротора, приведенный к выходному валу;

Мн момент нагрузки на валу. В общем случае
Мн Мвн + Мс.т. + Мв.т.,
где Мвн внешний момент, действующий на вал двигателя; Мс.т. и Мв.т. соответственно моменты сухого и вязкого трений, определяемые известными соотношениями


Кв.т. коэффициент вязкого трения.
Настройка коэффициента передачи пятого усилителя 20, равным Кв.т., и выходного уровня второй релейного элемента 21, равным Мт, а также измерение внешнего момента Мвн позволяет получить на выходе сумматора 18 значение Мн. При выборе коэффициента передачи датчика тока 13, равным Км на выходе второго измерителя рассогласования 14 сигнал имеет вид Км Мн, т.е. соответствует левой части соотношения (1). Интегрируя (1) по времени, получим

для медленно меняющегося J. С учетом (2) выходной сигнал блока деления 16
Uбд KJ,
где K Kgm/Kм

U4 J/Jном. (3)
В случае, когда J Jном, согласно (3) Uн 1 и предлагаемая система работает как система-прототип. При подаче на ее вход задающего воздействия двигатель 8 начинает разгоняться и при достижении им определенной скорости выходной сигнал второго блока умножения 12 превышает выходной сигнал первого усилителя 2. В результате выходной сигнал элемента сравнения 6 меняет знак и релейный элемент 7 переключается. Частота двигателя 8 уменьшается, что вызывает уменьшение сигнала с выхода датчика скорости 9 и соответственно с выхода второго блока умножения 12. Опять происходит смена знака сигнала на выходе элемента сравнения 6 и релейный элемент 7 снова переключается и т.д. Возникает скользящий режим, при котором выходной сигнал измерителя рассогласования 1 уменьшается монотонно, без перерегулирования. Достаточным условием существования скользящего режима является выполнение соотношения
K1K3KдсU4


где K1, K3 соответственно коэффициенты передачи первого 2 и третьего 11 усилителей;
R сопротивление цепи якоря двигателя 8;
K

Наименьшему времени переходного процесса соответствует равенство (4). Из этого условия выбирается коэффициент
K3= IномR/KмK

При отклонении момента инерции J от номинального значения Jном правая часть в соотношении (3) увеличивается в J/Jном раз. Однако в отличие от системы-прототипа условие существования скользящего режима (4) остается справедливым, поскольку его левая часть за счет умножения на величину Uн, согласно (3) изменяется во столько же раз, что физически означает подстройку коэффициента передачи цепи обратной связи по скорости вращения двигателя 8. Таким образом, в предложенной системе управления с переменной структурой при значительных вариациях приведенного момента инерции двигателя удается организовать монотонные скользящие переходные процессы, затухающие с наибольшей возможной скоростью для текущего значения момента инерции.
Система управления с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, первый усилитель, выпрямитель, второй усилитель, первый блок умножения, ко второму входу которого через элемент сравнения и первый релейный элемент подключен выход первого усилителя, двигатель постоянного тока, выходной вал которого связан с датчиком скорости и датчиком положения, выход которого подключен ко второму входу первого измерителя рассогласования, а выход датчика скорости подключен ко входу третьего усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения качества переходных процессов, дополнительно введены последовательно соединенные датчик тока, вход которого соединен с выходом двигателя постоянного тока, второй измеритель рассогласования, интегратор, блок деления, ко второму входу которого подключен вывод датчика скорости, четвертый усилитель и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу элемента сравнения, а вход второго блока умножения подключен к выходу третьего усилителя, причем ко второму входу второго измерителя рассогласования подключен выход сумматора, к первому входу которого подключен выход измерителя внешнего моментного возмущения, ко второму входу сумматора через пятый усилитель подключен выход датчика скорости, подключенный через второй релейный элемент в третьему входу сумматора.
Рисунки
Заявка
3787909/24, 18.07.1984
Дальневосточный политехнический институт им. В. В. Куйбышева
Дыда А. А, Филаретов В. Ф
МПК / Метки
МПК: G05B 11/01
Метки: переменной, структурой
Опубликовано: 27.11.1996
Код ссылки
<a href="https://patents.su/0-1218798-sistema-upravleniya-s-peremennojj-strukturojj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Система управления с переменной структурой</a>
Предыдущий патент: Энергоустановка
Следующий патент: Способ изготовления поршней двигателя внутреннего сгорания
Случайный патент: Способ сборки резьбового фланцевого соединения