Следящая система с люфом

Ооюв Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30,10.78 н открыт, Лак В. Б, Житк рдена Ленина и ордена Трудового Красногоее техническое училище имени Н. Э. Бауман 1) Заявите Московское намени выс 54) СЛ ЕДЯ Изобретениему управлению следящих сис кой передаче, ельный режин 0 относится к автоматическои может быть использовано темах с люфтом в механичедля которых автоколебаработы является недопустимым.Известна следящая система с нелинейной коррекцией 11, Она состоит из регулятора, двигателя, охваченного жесткой обратной связью, редуктора и объекта модели двигателя, подключенной ко входу двигателя и нелинейной корректирующей цепи, состоящей из последовательно включенных дифференциатора и релейного элемента, на вход которой поступает сигнал ошибки системы, а выход соединен со входом двигателя. Выходной сигнал нелинейной корректирующей цепи достаточно быстро перемещает вал двигателя в зоне люфта. Это позволяет осуществлять компенсацию люфта в механической передаче для медленно меняющихся входных воздействий. Однако в силу того, что входным сигналом нелинейной корректирующей цепи является ошибка системы, вал двигателя мож"т совершать неконтролируемые дви;кения внутри зоны люфта, например, при постоянном входном воздействии на систему. Прц этом вал двигателя, обладая определенной энергией, может осуществлять силовые моментные возБ. В, Никанчиков и В. А, Челышев ИСТЕМА С ЛЮФТОМ деиствия на вал нагрузки, что может привести к колебаниям объекта управления при постоянном входном воздействии и снижает точность работы всей системы. Наиболее близким техническим решением к изобретению является следящая система 2, состоящая из регулятора, двигателя, редуктора, обьекта управления и нелинейного корректирующего элемента типа зона нечувствительности, на вход которого поступает сигнал ошибки системы, а выход соединен со входом регулятора. Применение последовательного корректирующего элемента типа зона нечувствительности обеспечивает низкий коэффициент усиления в прямой цепи регулятора при малой величине регулируемой координаты и приводит к устранению автоколебаний, вызванных люфтом. Однако этот метод коррекции, обеспечивая устойчивую работу системы, приводит обычно к значительному ухудшению точностных и динамических характеристик скорректированной системы.Предложенная система отличается тем, ;.о нее введены второй сумматор, нелинейное звено типа насыщение и дифферени втор, причем выходы датчиков угла двигателя и объекта управления связаны со входами второго сумматора, выход которого через последовательно соединенныенелинейный элемент и дифференциатор подключены ко входу первого сумматора. Такое построение системы исключает колебательное движение объекта управления, вызванцое возмущающим воздействием 5 двигателя, и тем самым повышает точность работы системы.На чертеже представлена структурная схема предложенной скорректированной следящей системы с люфтом и приняты 10 обозначения: 1 - регулятор; 2 - двигатель с датчиком угла; 3 - нелинейное звено типа зона нечувствительности - модель люфта; 4 - механическая передача без люфта и объект управления с датчиком уг ла; 5 - нелинейное звено типа насыщение; 6 - дифференциатор; 7 и 8 - первый и второй сумматоры; а/1/ и а/1/ - углы поворота валов двигателя и нагрузки.При расцеплении валов двигателя и объекта управления (вал нагрузки) вал двигателя попадает в зону люфта, при этом главная обратная связь отключается, и система оказывается разомкнутой и неуправляемой, что может привести к появлению 25 автоколебаний. Поэтому, если в моменты расцепления валов двигателя и нагрузки на двигатель подавать форсирующий сигнал, заставляющий его прижиматься к валу нагрузки, то главная обратная связь З 0 не будет отключаться. Сигнал (а - а), поступающий на вход нелинейного корректирующего устройства, как раз и несет информацию о моменте расцепления валов двигателя и нагрузки. 35Передаточная функция двигателя 2 приближенно может быть представлена в видефд (РКр(т,р+ 1)40где Тд - электромеханическая постояннаявремени двигателя, обусловленная моментом вращающихся частей на валу двигателя.Параметры нелинейного корректирующего устройства (элементы 5 и 6) выбирают,исходя из условияЮ,Р=Ю-(р)=р(т,р+1),5053 - 1 Ф С 5 - 1)где У,(Р) - передаточная функция дифференциатора 6;Кз и К, - коэффициенты усиления линейных участков нелинейных характеристик звеньев 3 и 5;С, - величина насыщения нелинейного звена 5; 2 о - величина зоны нечувствительности звена 3 (величина зоны люфта).При этом поведение скорректированной нелинейной следящей системы с люфтом чолностью совпадает с поведением исходной линейной системы (без люфта), если пренебречь неидеальностью дифферейцйатора 6.Физический смысл разработанной линейной коррекции заключается во введении форсирующего воздействия на двигатель; как только появляется рассогласование между углами поворота валов двигателя и нагрузки, срабатывает нелинейное корректирующее устройство, на двигатель поступает форсирующее воздействие, и он выбирает зону люфта.Передаточная функция реального дифференциатора имеет видр(1+ т,р)Р К (1+ Тф,р) (1+ Tф,р)Время прохождения двигателем зоны люфта под действием корректирующего сигнала определяется постоянными времени Tф, и Tф которые всегда можно выбрать достаточно малыми, чтобы ими пренебречь, по сравнению с протяженностью реальных процессов, происходящих в следящей системе, Тогда двигатель выбирает зону люфта практически мгновенно, и динамические характеристики скорректированной следящей системы с люфтом определяются характеристиками исходной линейной системы (без люфта).В процессе эксплуатации следящей системы люфт в механической передаче увеличивается, что приводит к ухудшению точностных характеристик, Предложенная следящая система с нелинейным корректирующим устройством позволяет повысить точность работы системы с люфтом и тем самым удлинить срок эксплуатации между профилактическими ремонтами механической передачи.Ф о р мул а изобретенияСледящая система с люфтом, содержащая последовательно соединенные регулятор, первый сумматор, двигатель с датчиком угла, механическую передачу объект управления с датчиком угла, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены второй сумматор, нелинейное звено типа насыщение и дифференциатор, причем выходы датчиков угла двигателя и объекта управления связаны со входами второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейный элемент и дифференциатор подключены ко входу первого сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Лвт. св. Мо 318907, кл. 6 0511 11/12, 1970,2. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления. Под ред. Е. П, Попова и Ю. И. Топчеева. М Машиностроение, 1971,521550 Редактор Л. Тюрина Заказ 1697/17 Изд. Мо 328 Тираж 987 Подписное 11 ПО Государственцого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Составитель Г. Романченко Техред В. Рыбакова Корректоры: Л. Орлова и А. Степанова