Самонастраивающаяся следящая система

(51)5 С 05 В 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский политехнический институт им. С.МКирова(56) Авторское свидетельство СССР к, кл. С 05 В 13/02, 1971.Михалев А.С., Миловзоров В.П. Следящие системы с бесконтактными двигателями постоянного тока. - М.:-Энергия, 1979, с, 50, рис. 2-13.(57) Изобретение относится к областиавтоматического регулирования объьетами с изменяющейся инерционностью иможет быть использовано в электромеханических:. системах. Изобретениепозволяет поддерживать практическиполную компенсацию инерционности двигателя, а следовательно, получить постоянные запасы устойчивости и показатели качества системы вне зависимости от изменения момента инерции навалу двигателя, Система содержит блокисравнения 1, 12, инерционные фильтры2, 8, 15, блок выделения модуля 3,усилители 4, 14, блок умножения 5,двигатель 6, тахогенератор 7, блокизмерения амплитуды 9, блок типа50 316440Изобретение относится й областиавтоматического регулирования объектами с изменяющейся инерционностью иможет быть использовано, например, вэлектромеханических системах.Цель изобретения - повьппение качества системы с нестационарным моментом инерции на валу двигателя.На фиг. 1 представлена структУРная схема следящей системы; нафиг. 2 - Фаэочастотные характеристики контура самонастройки и двигателя..Следящая система (фиг. 1) содержит первый блок 1 сравнения, первыйинерционный Фильтр 2, блок 3 выделения модуля, первый усилитель 4, блок5 умножения, двигатель б, тахогенератор 7, второй инерционный Фильтр8, блок 9 измерения амплитуды, блок10 типа "люфт", дифференцирующее звено 11, второй блок 12 сравнения, релейный элемент 13, второй усилитель1.4, третий инерционный Фильтр 15, редуктор 16 и задатчик 17.25Самонастраивающаяся следящая сис. тема работает следующим образом.Принцип работы системы основанна компенсации нестационарной инерционности двигателя 6 путем созданияна выходе блока 5 умножения фазовогоопережения, практически равного повеличине фаэовому запаздыванию двигателя. В следящей системе блок 3 выделения модуля, первый усилитель 4,35блок 5 умножения, релейный элемент13, второй блок 12 сравнения, второйусилитель 14, дифференцирующее звено 11, третий инерционный Фильтр 15и блок 10 типа "люфт" Функциональнообразуют псевдолинейное корректирующее устройство, Фазовое опережение вфазовом канале псевдолинейного корректирующего устройства является результатом вычитания из выходного сигнала второго усилителя 14 фазоотстающего сигнала, полученного послепрохождения выходным сигналом первого инерционного Фильтра 2 через последовательно соединенные третийинерционный Фильтр 15, блок 10 типа"люфт" и дифференцирующее звено 11,Получение .информации о фазовом запаздывании двигателя 6 для самонастройки основано на жесткой связи55между Фазовой и амплитудной частотными характеристиками двигателя,имеющего передаточную Функцию апериодического звена. Как известно,894увеличение фазового запаздывания с ростом частоты в таком звене происходит одновременно с уменьшением коэффициента передачи. Таким образом, информация о Фазовом запаздывании двигателя поступает в псевдолинейное корректирующее устройство в виде амплитуды сигнала с выхода тахо- генератора 7, установленного навалу двигателя 6.Наличие после тахогенератора 7 функционально необходимого инерционного Фильтра 8 ослабляет сигнал с выхода тахогенератора 7, искажая тем самым информацию о Фазовом запаздывании двигателя б в сторону его увеличения, Известно, что чрезмерное увеличение Фазового опережения в системе с псевдолинейным корректирующим устФ ройством приводит при отработке ступенчатых воздействий к переходнйм движениям типа скользящих, В этих режимах движение выходной координаты представляет собой медленное монотонное изменение средней составляющей и наложенные на нее пульсации (высокочастотные колебания). Такие переходные процессы обычно более продолжительны и поэтому нежелательны, С целью недопущения в следящей системе перекомпенсации инерционности двигателя б, а следовательно, и режима типа скользящего к второму входу блока 10 "люфт" подключен третий инерционный Фильтр 15 с постоянной времени, равной постоянной времени второго инерционного фильтра 8. Третий инерционный фильтр 15, согласуя амплитуды сигналов на входах блока 10 типа. "люфт", вносит при этом частотозависимое фазовое отставание. Компенсация этого фазового отстава ния осуществляется дифференцирующим звеном 11, стоящим после блока 10 типа "люфт" и имеющим обратные частотные характеристики по сравнению с третьим инерционным фильтром 15.На основе метода гармонической линеаризации находят основные выражения, поясняющие принцип самонастройки в предлагаемой следящей системе,Коэффициенты гармонической линеаризации блока 10 типа "люфт" определяются следующим образом:1 п 1Ч = - (- +1+ - з 1 п 2 И ф722.ф1Ч=соз 1;1 =агсз 1 п(1-2 К),где К=А 1/А д - отношение амплитуд сигналов А 1 на первом иА на втором входах бло-ка 10 типа "люфт",Определим К через параметры элементов системы 1 О КИКтНь 8 Ж) Н 2 Ы)К.= - С Ь(2)Н 5(Цгде К - коэффициент усиления первого усилителя 4;.К - коэФфициент передачи тахотггенератора 7;Н 6(я) - амплитудно-частотная характеристика двигателя 6; Н (Я) и НИ 3 - амплитудно-частотныехарактеристики соответствен Оно второго и третьего инерционных фильтров 8 и 15,Коэффициент усиления К третьего инерционного фильтра 15 связан с коэффициентом К второго фильтра 8 выра жением К =:.КК(3)где К - коэффициент усиления второго усилителя 14.1К=К К К.г 1 (4) где К - коэффициент передачи двигаДЬтеля 6.Так как постоянные времени второго и третьего фильтров 8 и 15 равны,35 то можно записатьН (СО) =КН(Ц)нй 12)= -- , 16) Т Я+1 где Т - постоянная времени двигатеАь ля 6,то выражение (1) примет вид=агсз 1 п(1--- ) . (7)55 Таким образом, коэффициенты гармонической линеаризации блока 10 тип "люфт" не зависят от параметров втоТак как амплитудно-частотная характеристика двигателя 6 как апериоди ческого звена определяется выражениемТ,Я) =агсгд -- ф-д -- (9)Я 2(Тл 8 О)1-Ч,(ТЫ)На основании выражений (1), (4) и (9) строят график Ч 1(0) (фиг. 2) зависимости фазового опережения в фазовом канале псевдолинейного корректирующего устройства (на выходе блока 12 сравнения) от приведенной частоты. Данный график построен с учетом ослабления сигнала псевдолинейным корректирующим устройством (максимальная величина ослабления не превышает 4 дБ).Фазовое запаздывание двигателя 6 определяется известным образом:(Б) = - агсгр ц.г На основании выражения (10) строят график 1(И) зависимости фазового запаздывания двигателя 6 от приведенной частоты У. Из сравнения графиков (фиг. 2) следует, что фазовое опережение практически совпадает по величине с фазовым запаздыванием двигателя 6, Максимальное отклонение составляет 9 на приведенной частоте 0=2,24. Таким образом, на всем частотном диапазоне погрешность компенсации фазового запаздывания двигателя не превышает 107Таким образом, величина фазового опережения в фазовом канале псевдо- линейного корректирующего устройства при любом изменении постоянной времени двигателя остается практически равной величине фазового запаздываниядвигателя. Это позволяет поддерживать практически полную компенсацию инерционности двигателя, а следовательно, повысить качество системы,с нестационарным моментом инерции на валу двигателя,рого и третьего инерционных фильтров 8 и 15, а определяются только инерционностью двигателя 6.Частотная характеристика последовательного соединения третьего инерционного фильтра 15, блока 10 "люфт" и дифференцирующего звена 11 не зависит от постоянных времени линейных фильтров 8 и 15. Она определяется выражениемиЦи)=к 1 т,и) )ц И и)18)Фазовое опережение на выходе второго блока 12 сравнения находится следующим образом:1 б 44089 Формула изобретенияСамонастраивающаяся следящая система, содержащая первый блок сравнения, выход которого через последовательно соединенные первый инерционный фильтр, блок выделения модуля и первый усилитель подключен к первому входу блока умножения, первый и второй входы первого блока сравнения подключены к выходам задатчика и редуктора соответственно, второй блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующего звена, а вы-. ход второго блока сравнения через релейный элемент соединен с вторым входом блока умножения, выход которого через двигатель подключен к входам редуктора и тахогенератора, выход та" Составитель В.Пешков Техред Л.Сердюкова ктор Л,Пилипенк актор О.Юрковецка Подписное Заказ НИИПИ КНТ СССР и открытиям пб., д. 4/5 по изобретенияЖ, Раушская инат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 ательскии оизводствен 40 Тираж осударственного комите113035, Москва хогенератора подключен к входу второго инерционного Фильтра, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества системы с нестационарным моментом инерции на валу двигателя, в нее введены блок измерения амплитуды, второй усилитель, третийинерционный Фильтр и блок типа "люфт",выход которого подключен к. входудифференцирующего звена, выход первого инерционного фильтра через второйусилитель соединен с вторым входомвторого блока сравнения и через третий инерционный Фильтр с первым входом блока типа "люфт", выход второгоинерционного фильтра через блок измерения амплитуды соединен с вторымвходом блока типа "люфтф,