Устройство для управления следящим приводом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А 19 0 С 05 В 19/18 ОПИ 0 ТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ видетельство СССР В 19/18, 1979 фаз. ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ, содержащее генератор, соединенный с входом Формирователя сигналов задания, выходы которого соединены с входами датчика об ратной связи, например вращающегося о трансформатора, связанного с приводом, вход которого соединен с выходомпервого сумматора, первый и второйвыходы датчика обратной связи соедине.Фны соответственно с первым и вторым детекторами, вторые входы которыхсоединены с выходом генератора, а выход первого детектора соединен с триг гером Шмидта, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены последовательно соединенные источник напряжения смещения, второй сумматор, усилитель, диод и первый ключ, последовательно соединенные первый инвертор и второй ключ и второй инвертор, выход которого подключен к выходу триггера Шмидта и к второму входу второго ключа, соединенного выходомс первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выхо", дом первого ключа, а третий вход - с выходом первого детектора, причем выход второго инвертора соединен с вторым входом первого ключа, вход первого инвертора подключен к первому входу первого ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу второго детектора.Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих системах, например, в системах числового програм.много управления станками, датчик 5 .обратной связи в которых имеет синусный и косинусный выходы, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор.Наиболее близким по технической 1 О сущности к предлагаемому является устройство, содержащее формирователь сигналов задания в виде синусно-косинусного цифроаналогового преобразо" вателя, вход кагорого соединен с гене 15 ратором синусоидальных колебаний, а выходы - с. входами датчика обратной связи, в качестве которого использован вращающийся трансформатор, связанный с приводом, вход которого соединен с выходом сумматора, выходы вращающегося трансформатора соединены с первым и вторым детекторами, вторые входы которых соединены с выходами генератора, а выход первого детектора 25 соединен с триггером Шмидта Г 13. 30 Недостатком известного устройстваявляется низкая помехоустойчивостьк импульсным помехам,ф Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, для управленияследящим приводом, содержащее генератор, соединенный с входом формиро"35вателя сигналов задания, выходы которого соединены с входами датчика обратной связи например вращающегосятрансФорматора, связанного с приводом,4 Овход которого соединен с выходом первого сумматора, первый и второй выходы датчика обратной связи соединеньсоответственно с первым и вторым детекторами, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а выхода 5первого детектора соединен с триггером Шмидта, введены последовательносоединенные источник напряжения смещения, второй сумматор, усилитель,диод и первый ключ, последовательносоединенные первый инвертор и второйключ и второй инвертор, выход которага подключен к выходу триггера Шмидтаи к второму входу второго ключа, соединенного выходом с первым входом пер 5ваго сумматора, второй вход которогосоединен с выходом первого ключа,а третий вход - с выходом первого детектора, причем выход второго инвертора соединен с вторым входом первого ключа, вход первого инвертора подключен к первому входу первого ключа, а второй вход второго сумматора подключен к выходу второго детектора.Применение аналоговых элементов исключает сбой системы от импульсных помех, длительность которых меньше постоянной времени привода. Управляющее воздействие на входе привода (О ), формируемое устройством в этом случае, имеет видБдвп, при-Э(2РР П 1, = Паз 1 пЧ-БосОЯЧ, при Р/244 Р (1)ц зпЧ+Уцсоь 4, прн 7(-Р/2 где По - максимальное значение напряжения на выходах детекторов, Ч - величина рассогласования между заданным значением угла и положением привода. Зона допустимого рассогласования такого устройства составляет 135. Управляющее воздействие, как функция рассогласования, в этой зоне не имеет разрывов, что по сравнению с разрывной функцией, как правило, соответствует большей устойчивости замкнутой систе-. мы,Усиление сигнала второго детектора при помощи усилителя, включенного последоватыьно с диодом позволяет расширить зону допустимого рассогласования до величиныагссц(-К), где 135 О агесй (-К) ( 180 С. Кроме того, увеличение крутизны передаточной характеристики, а следовательно, и добротнос ти системы, при больших рассогласованиях позволяет улучшить динамические свойства следящей системы. При этом добротность системы при малых рассогласованиях не изменяется. Управляющее воздействие в этом случае имеет видП,з 1 пЧ, при -3 ф суЯд Ц, = УоздпЧ-КУдсоБЧ, при 3 Ц 2(ЧМ(2) Оо 81 ПУ+КПосозУу при -7 С Р(-Л(21 где К - коэффициент усиления усилителя.Включение между выходом второго детектора и диодом второго сумматора, второй вход которого соединен с источ ником напряжения смещения, позволяет путем добавления постоянной составля- . ющей к сигналу детектора сместить в зону меньших рассогласований точку излома кривой управляющего воздейст-.120 4ствие, формируемое устройством с сумматором, установленным перед усилителем, имеет вид цозп , при -агссоз (- - -) 4 М агссоз (- );цсм ц мццоЦозп К(ЦосозфЦо ) пРи агссоз (- цч"-)(Ф(Яцоц,з 1 пМ+К(ц, созЧ+цс, ), при И С Я( - агссоз (- - -),цо1 О(3) где ц - напряжение источника смещесмния.На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - зависимости напряжений ц ц , ц цп от 15угла рассогласования в устройствосодержащее максимальный набор элемен.тов.Устройство содержит генератор 1,формирователь 2 сигналов задання,датчик 3 обратной связи, привод 4, пер-.вый сумматор 5, первый 6 и второй 7детекторы, триггер Шмидта 8, второйсумматор 9, источник 10 напряжениясмещения, усилитель 11, диод 12, пер 25вый ключ 13, первый инвертор 14, второй ключ 15 и второй инвертор 16.Устройство работает следующим образом,Формирователь 2 сигналов задания Зфпреобразует синусоидальное напряжение,поступающее от генератора 1, в двамодулированных по амплитуде напряжения; одно - по синусному, второе -по косинусному закону от задаваемого 35угла, .В этом случае на первом и втором выходах датчика 3 обратной связи,в качестве которого использован вращающийся трансформатор, формируютсянапряжения, модулированные по амплитуде, соответственно по синусному ипо косинусному закону от величины угфла рассогласования, т.е., от разностимежду углом положения вала привода 4и углом задания. Эти напряжения посту-.45пают на входы детекторов 6 н 7 являющихсяв данном случае фазочувствительными выпрямителями, с выходов которых снимаются выпрямленные напряжения 50 ц=ц зпЧ, ц =цосозЧ;где ц - максимальное значение напряожений;Ч в . угол рассогласования(фиг 2), 5 Управляющее напряжение на входе при",- вода 4 формируется из напряжений ц и ц, в соответствии с выражением 31091+вия, н этим уменьшить ее нелинейность,т.е. отношение производных после идо точки излома. Управляющее воздей(3) следующим образом, Сигнал ц постоянно поступает на вход сумматора 5и следовательно на вход привода. Сигнал Ц, поступает на второй сумматор 9 и смещается на величину напряжения ц , поступающего с источника 10 напряжения смещения, и усиливается усилителем 11. Диод 12 пропускает только отрицательную составляющую сигнала с выхода усилителя. Эта,составляющая поступает на вход суиматора 5 через ключ 13 при отрицательном значении рассогласования или черезинвертор 14 и ключ 15 при положительном. Триггер Шмидта 8, выявляющий знак напряжения Ц , управляет ключом 15 непосредственно., а ключом 13 - через инвертор. Зависимость управляющего воздействия на приводе 5 от рассогласованиуш соответствии с выражением (3) .йредставлена кривой ц на фиг,2. Положение .точки изломапркривой определяется величиной напряжения Ц , которое должно быть отрицательным. При Ц =0 излом йроисходит при Ч =90 и значение Ц определяется выражением (2), Усилейие сигнала при помощи усилителя 11-позволяет увеличить вону допустимого рассогласования и крутизну кривой при больших рассогласованиях.,Последнее способствует боаее быстрой обработке больших рассогласований.1В качестве базового объекта длясравнения рассмотрим устройство управления приводом в одной из наиболеесовременных, серийно выпускаемых сис"тем ЧПУ станками систем типа ИЦО-П.Устройство управления приводаии вэтой системе обеспечивает зону допустимого рассогласования теоретически90, практически с учетом запаса 60 .При управлении современныии быстроходными станкаии такая зона накладывает ограничения на величины ускорений и перепадов скоростей при управлении станком. Применение в системе дискретных устройств расширяет зоны до1091120 Составитель П.Кудрявцевактор Ю.Середа Техред И,Кузьма Корректор Ю.Макаренко 1/43 Тираж 842ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и3035, Москва, Ж, Рауш Заказ 3 Подписноомитета СССРоткрытийкая наб д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная пустимого рассогласования неприемлемо из-за их низкой помехоустойчивости и нарушения устойчивости системы при некоторых скоростях. Применение предлагаемого устройства позволяет рас ширить эту зону до 150-170 о, что в данном случае вполне достаточно. При этом не происходит ухудшения других параметров системы.Прйменение предлагаемого устройст б ва в системе ЧПУ ИЦО-П позволяет увеа 6личить производительность системы в среднем на 1% за счет увеличения ускорений и перепадов скоростей между ,соседними кадрами программы. Экономия 15 за счет повышения производительности в этом случае составит 420 рублей в год на систему при дополнительных затратах 75 рублей.Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства составит 345 рублей на систему в год. При планируемом выпуске систем в таком исполнении 70 единиц в год годовой экономический эффект составит Ох 375=26 тыс, 250 руб. Кроме того, увеличение допустимых перепадов скоростей позволит сократить число кадров в программе и упростить ее составление.