Устройство для регулирования скорости многомассового упругого механизма

(22)Заявлено 08.04.80 (21) 2906394/18-24с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл,С 05 В 13/62 тоеудврстееиый комитет СССР ао делан изобретений и открытийЮ.В.Постников Г.Г. Соколовский, В.М.Ст совсКИЙ;Д.А.Шустов О.С.Викторов, А.И.Говорушин И.Н.Князев,Б.П.Рысков и Б,В.Панкратов1Ленинградский ордена Ленина электромехаическиеинститут им. В,И, Ульянова (Ленина)(7) Заявитель 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ МНОГОМАССОВОГО УПРУГОГО МЕХАНИЗМА Изобретение относится к системам автоматического регулирования, а именно к устройствам управления эле. ктроприводами наведения радиотелескопов и может быть использовано при построении систем управления различных механизмов и машин, в которых соединение электродвигателя с исполнительным механизмом и элементов исполнительного механизма между собой осуществляется через упругие связи. Известны устройства, использова.ние которых в упругих системах управления электроприводами позволяет15 получить плавное и быстрое движение исполнительной оси механизма 1.1Недостатком этих устройств является необходимость острой настройки.Изввстно такие устройство, использующее обратную связь по упругому моменту на валу механизма, обеспечивающее эффективное демпфированиеколебаний 23. Однако это устройство требует использования магнитоупругого измерителя крутящего момента, что технически возможно далеко не всегда.Наиболее близким по т ех очес.койсущности к предлага:-мо,1 у .обретениюявляется устройство для р, ,пирования скорости многомассового упругогомеханизма, содержащее пос.1: в .довательно соединенные регулятор, электродвигатель и первый датчик скорости,первый выход которого подключен кпервому входу регулятора и второйдатчик скорости, кинематически связанный с многомассовым упругим механизмом, а также последовательносоединенные масштабирующий блок, сумматор и дифференцирующий блок, выходкоторого подключен ко второму входурегулятора, вход масштабирующего блока соединен со вторым выходом первого датчика скорости, а второй входсумматора подключен к выходу второго датчика скорости 33, 90026545 10 15 20 25 Недостаток известного устройствасвязан с тем, цто реальные дифференцирующие блоки обладают запаздыванием (конечной инерционностью), из-зачего осуществляемое ими дифференцирование не является точным. Есличастота собственных упругих колебаний системы двигатель-механизм близка к зоне частот, где сказываетсявлияние запаздывания дифференцирующего блока, то реализовать расчетную глубину обратной связи по ускорению исполнительной оси механизма не удается из-за неустойцивостиустройства. 8 связи с этим приходится уменьшать глубину обратной связипо ускорению, в результате чего обес"печить высокую плавность движенияисполнительной оси механизма не удается,Цель изобретения - уменьшение колебательности движения исполнительнойоси механизма и повышение быстродействия устройства,Указанная цель достигается тем;что н устройство. содержащее последовательно соединеннь 1 е регулятор, электродвигатель, первый датчик скорости, масштабирующий блок и первый сумматор, а также дифференцирующий блокЗои второй датчик скорости, кинематицески связанный с многомассовым упругим цеханизмом, причем второй выходпервого датчика скорости соединен спервым входом регулятора, введеныинвертор и последовательно соединенные фильтр и второй сумматор, выходомподклюценный к второму входу регулятора, а вторым входом - к выходу дифФеренцирующега блока, вход которогосоединен с первым выходом второгодатцика скорости, второй выход которого через инвертор подключен к второму входу первого сумматора, вь 1 ходомсоединенного со входом фильтра.Благодаря особенности исполнения, 45в предлагаемом устройстве, в отличиеот известных, сигнал обратной связипо ускорению исполнительной оси механизма пропорционален идеальнойпроизводной от скорости исполнительной оси, т.е, исключается запаздывание дифференцирующего блока.На цертеже схематично изображенопредлагаемое устройство,Устройство содержит электродвигатель 1 с замкнутым контуром регулирования тока, регулятор 2 и первыйсумматор 3. Второй датчик скорости кинематицески связан с исполнительной осью механизма 5, а первыйдатчик скорости 6 - с валом электродвигателя 1. Для выравнивания уровней сигналов датчиков скорости применен масштабирующий блок 7, входкоторого включен на первый выходдатчика скорости 6, а выход соединенс первым входом сумматора 3. Входдифференцирующего блока 8 подключенна первый выход датчика скоростиблагодаря чему сигнал на его выходе пропорционален определенномус запаздыванием ускорению исполнительной оси механизма 5, связанногос электродвигателем через упругоезвено 9, Ко второму входу сумматора 3 подключен через инвертор 10 второй вход датчика скорости 11. Ко входам второго сумматора 11 подключенвыход первого сумматора 3 черезфильтр 12 и выход дифференцирующегоблока 8. Ко входам регулятора 2 подсоединень 1 второй выход датчика скорости 6 и выход сумматора 11,Устройство работает следующим образом,Сигнал, задающий необходимую скорость, подается на вход регулятора 2, т.е. на вход замкнутого контура регулирования скорости, образованного обратной связью с первого датчика скорости 6 на вход регулятора 2. Скорости электродвигателя 1 (сд 4 ) и исполнительной оси механизма 5 1 и в двухмассовой упругой системе связаны между собой выражением где ЬТ 1 - постоянная времени упругихколебаний исполнительнойоси механизма при закрепленной оси вала электродвигателя.Напряжение на выходе дифференцирующего блока 8 связано со скоростью исполнительной оси механизма 5 передаточной функцией Тр /(1, +1) где 1 характеризует запаздывание при реальном дифференцировании с постояннои времени Т,Если выбрать постоянную времениФильтра 12, представляющего собойапериодическое звено, равной 1. , тосигнал на его выходе будетСА Ь Д Р )1"р+1 р+100265 4датчика скорости соединен с первымвходом регулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, цто, с целью уменьшения колебательности движения исполнительной оси механизма и повышения быстродействия устройства, оносодержит инвертор и последовательносоединенные Фильтр и второй сумматор,выходом подключенный к второму входу 6 регулятора, а вторым входом " к вы"ходу дифференцирующего блока, вход "которого соединен с первым выходомвторого датчика скорости, второй .выход которого через инвертор подключен 5 к второму входу первого сумматора,выходом соединенного со входом Фильт-ра. 5 9Сигнал на выходе второго сумматора 11 определится какПри Х = Т /Т выходной сигнал9сумматора 11 будет пропорционален идеальной производной от скорости исполнительной оси механизма Тро) . Введение его с требуемым коэффициентом усиления на второй вход регулятора 2 обеспечивает плавное и быстрое изменение скорости исполни": тельной оси механизма,Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает плавное движение исполнительной оси при вцсоком быстродействии, в результате чего ошибка наведения радиотелескопа может быть снижена в 2-3 раза, а быстродействие повышено в 3- 4 раза. Формула изобретения Устройство для регулирования скорости многомассового упругого механизма, содержащее последовательно соединенные регулятор, злектродвига" тель, первый датчик скорости, масштабирующий блок и первый сумматор, а также дифференцирующий блок и второй датчик скорости, кинематически связанный с многомассоеым упругим механизмом, причем второй выход первого Источники информации,2 в принятые во внимание при экспертизе1. Борцов Ю.А. и др. Коррекциясистем подчиненного регулированияс помощью активных фильтров. Извес".тия вузов, серия "Энергетика", 1972,г 8.2, Борисов А,И. и др. Демпфиро"вание механических колебаний в элект"проприводах постоянного тока с ис"пользованием магнитоупругих измерений момента. -"Электротехническаяпромышленность" .Сер. "Электропривод", 1977, вып. 3 (56), с. 9.3. Авторское свидетельство СССРЬ 601671, кл. С 05 0 1362, 1977прототип.ПИ Заказ 12181/ ж 907 Подписное иал ППП "Патент", ,Ужгород,ул.Проектная,4