Позиционная система регулирования

Союз Соватских Социалистических Республик(21) 2358134/18-24 9 ЗО рисоединеиием з Гвоудвротввмомхтвт Воввтв Маотров СССР во делам изобрвтвей и отротйубликовано 15.12,78 бюллетень М 4 45) Дата опублкко ия описания 15.12.7 Петр(72) Авторы изобретени А, С. Гусев,Свердловское отдеавние Государственного ордена ТруКрасного Знамени проектного института фТажпромэиеим. Ф, Ь, Якубовского 71) Заявитель 54) ОЗИЦИОННАЯ СИС А РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение о системам автомат прягаемцм с цнф машинами, и мож управления механ металлургических ройствами, рольга танове раската и промышленности,тносится к позиционным ического управления, соровыми вычисднтельнцми ет быть использовано для измами прокатных станов заводов (нажнмными устнгами при безупорном ост.д.) н в других отраслях Известны системы автоматического регулирования, содержащие дискретный датчик положения, который соединен с цифровым измерителем сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с цифровым задатчикам, а выход через блок формирования сигнала управления и исполнительный механизм соединен с датчиком положения (т 1. 15Для повышения точности систем такого вида может быть использовано устройство для компенсации ошибки квантования, содержащее аналоговый интегратор скорости в пределах дискретных интервалов (2 и 20 корректирующие устройства, установленные в аналоговой части системы н содержащие трехпознционные реле 31. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является позиционная система регулирования, содержащая измеритель рассогласования, первый выход которого непосредственно н через релейный блок соединен с соответствующими входами пер вого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейный блок н блок ограничения сигнала управления соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом регулятора скорости, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора и входом интегратора, выход которого через цифровой датчик положения соединен со вторым входом измерителя рассогласования (4),В такой системе выходное напряжение изменяется ступенчато в функции рассогласования по положению, что вызвано кван. тованием сигнала положения. Возникает ошибка квантования по уровню, вследствие чего злектропрнвод системы в силу его инер. цнонностк и интегрирующих свойств отраба. тцвает заданное перемещение, как правило, с ошибкой на половину интервала кван. тования, что сопровождается переходом запределы нулевого дискретного интервала и толчком назад. Наблюдается также помеха квантования (пульсации), которая приводит к пульсациям тока якоря, повышенному нагреву двигателя, искажению характеристик регул яторов.Ошибка квантования по уровню составляет + 0,5 интервала квантования при юстнровке датчика положения на нуль В середине последнего (нулевого) дискретного иц. тервала, Вследствие чего перерегулирование составляет не менее интервала квантования.Из-за помех квантования, особенно прн 12-ти интервалах квантования и менее на путь торможения, пульсации тока достигают 100% и более. Кроме того, при наличии стаГиче( ких на) рузок Выб(р уа"(ооения (ыол- ЦЯЕТСЯ НИЖЕ РЕДЕЛ)(ОГО В СВЯЗИ С ЧЕМ тормОжение привода сопровождается увели" ченцем тока двигателя при уровне скорости рцже 3050% О мак(имальной пз-за пер- хода к лццеиному реуляторч (.". ОГ)анн)Н- ем коэффициента усиле(ня по условиям устоЙчивости. Прн )азгоне првода ускорение не контрОлиръется, из "зз чеГО возникают Ошибки, Отражаюииеся на тормОжении. Наличие статической нарузк приодит к не чувсгвителшости привода и рассо(л(сованию В 1 - 2 интерВала квантоВация, ТО 1)заносил( но увъч)е(ю п(н 1)(ост о (о тельно допустимОЙ,ЦЕЛЬЮ ИЗООЕТЕПЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЬППЕНИЕ точности системы. Эта достигается тем, что в предлааемой( системе устаОВл(ь два элемента Й, два ключа, элемент НЕ и третий сумматор, причем Выход измерителя рассогласоваш(я через первый и Второй кл(очц соединен с соответствующими Входами третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, Вход элемента НЕ соед(е с Выходом релейного блО- ка, а Выход - с первымн входами первого и второго злемеТОВ И, вторь(с Входы которых соеди(е(и с соответствующими знаковыми Выходами измерителя рассогласоввния, а Выходы - с управляющими входами соответствующих клюеЙ.На чертеже дана бло)(-схема, описываемой системы. Система содержит цифровой датчик 1 положения, измеритель 2 рассОГласОВация, нелинейный блок 3, блок 4 ограничения сигнала управления, регулятор 5 скорости, интегратор б, релейцый блок 7, элементы И 8 и 9,. клк)чи 10 и 11, элемент НЕ 12 и сумматоры 13 - 15, ф-цифровой сигнал задания положения; Бф - цифровой сигнал положения;- аналоговый сигнал положения; С - аналоговый сигнал рассогласования; з - сигнал задания скорости; в . - сигнал скорости;(. - ВыходиоЙ сигнал релейного блока 7;1 в - выходной сигнал третьего сумматора 15. Система работает следующим образом, Аналогов(Й сиГнал положения 5 реобразуется при помощи цифрового датчнка 1 положения в цифровой сигнал Бф и сравни.вается с цифровым сигналом задания положения 1 в измерителе 2 рассогласования,который содержит двоичный накапливао- ИЙ сумматор и преобразовагель код-аналог. На выходе измерителя 2 рассогласова.ння формируеся сигнал ра согласования Е В аналОГОВОЙ фор(е, котОрыЙ через первый сумматор 13 поступает на вход нелинейного блОка 3.Нелинейный блок представляет собойквадратичный реобразователь, реалнзуюший зав(сцмост грбуемо( о м бвенО О значения скорости от )ассогласования по ПОложию и корректипуюций ГпеобпазО- ватель, учитывающий ер(ионость систе- МЫ РВГУЛ(:.)ОВВ(я С(ОРОСТ ЧГО Г)ЛИЗКО описанию Опт)(мальнй В)азовоЙ траекорицВ :,(ОПТИН ( (АХ Я ИВыход целищ:Йцого блока 3 подключен кВХОду блока 4 ОГра)нчсия, Ь."О( ОГ)а(иче- ни Я ъет б(т( цып(л Р н (Я ( усилГель Огра)(идееие(амплитудь ВыхОдцси О сиГнала, состояц(и из релейного и интегрирующего операциоцых ус 1 Л)ге Й, Охва(еЫХ д (Хгр(пат(О( обратнои связ(ю ЦыходИ)Й сигнал блока 4 огранченця (С(гнал за. дания скопости гз ) подается па Второй с)мма Ор 1срав(Иае ся в (е с выходным сип(алом ь) регулчтора 5 скорост, Итег)втор 6 г 1)еобразуе Выхо,ной сБГНалрегулято 1)а 5 скорости В синае поло)кения Ь.СиГнал рассоГласования, С ВыхОда изх 1 р(трдя 2 рассогласоа(ии через (лючи 10и суцматор 15 порртр ца тр"Т входЗЭ первого сумм;(тора 13. Ключп 10 н 11 упра- ляотся Входными снгцаламн элементов И 8 и 9, на Входы котОрых подаются сиГцалы с дополпител;ных знакоВых Выходов измсрителя 2 рассогл(сог)а(я и выхода элемента НЕ 12. Вход элемента Ц. 12 дл к выходу трехпОзиционнОГО релейнОГО блока 7, котОрый соединвн с ВыхОдОм измерителя 2 рэссогласоваццч. Устройство, состоящее из элеме(лов И 8 и 9, ключей 10 и 11, элемента НЕ 12 ц сумматора 15, осуществляет подклю- . чение сиГнала рассоГласОвания Я иа Вход первого сумматора 13 только в (ом случае, когда сигнал рассогласования с ,по Величине не превышает уровень квантования по амплитуде Ь 5. Сигнал Ев совпадает по знаку с сигналом С и при помощи согласуюцего сумматора 15 устанавливается по Величине, достаточной Дя получения такого сигналаиз, при котором обеспечивается трогание исполнительцОГО механизма регулятора 5 скорости с места при наличии статической нагрузки. Уровень сип(ала Я ограничен сверху условнямн отработки сип(ала Ь 5 без пере- регулирования и может быть определен рас 637790четным путем или при настьоике для минималынй статической нагрузки, цто гарантирует системе требуемую точность во всем диапазоне нагрузок.Если Величиеьа сигнала рассоГласования С не превышает по величине 6 Я. то в зависимости от знака Е элементы И 8 и 9 выдают команду на отпирание соответствующего ключа 10 или 11,При отсутствии сигнала на выходе релейного блокапоявляется сигнал на выходе элемента НЕ 12, Сигнал Сх суммируется с сигналом Е и через нелинейный блок 3, блок 4 Ограничения и сумматор 14 передается на вход регулятора 5. При равенстве кулю сигнала рассогласования на знаковых выходах измерителя 2 рассогласования Отсутствуют Выходные СНГналы, что Вызывает запирание соответствующего ключа 1 О или 11, Приэтом выходной сигнал нелинейного блока 3раВен нулю, а сиГиал ю, умеиьшается ДО ну. ля с темпом Оыределенььым при помощи бло Обка 4. Исполкительнььй механизм регулятора скорости тормозится н останавлнвается В пределах нулсвоьо интервала кваьььования (заданной тоцности 1. При Величине сиГналаВЫХОД Ь бЛОКОВ СОВПа тр пня бЬОКИ- руются нулевыми сиГналами с ВыхОда элемента ЬЕ 12, так как ВЫКОднон сььгнал релейного блока 7 равен Зь, Благодаря этому оптимальная настройка контура регулировання в лннейной зоне (условие устойчивости) при отработке сигнала 6 2 Ь Ь сохраняется, .В ИО Одновременно ОбеспечнВается чувствитель ность системы к сигналу рссогласовани Е, равному Ь,Б. Выход измерителя 2 рассогсования через трехпознционный релейный блок 7 под- зз ключен также ко второму входу сумматора 13. Сягиал на выходе релейьього блока 7 по амплитуде равен О,ЖБ и по знаку противоположен знаку Е. Введением релейного блоха 7 достигается уменьшение входного сигнала нелинейного блока 3 по амплитуде на 0,5 ЬЬ. Благодаря этому блок 4 Ограничения изменяет свое напряжение в точном соответствии с истинным значением сигнала рассогласования по положению. Этим обеспечивается компенсация сигнала Е ошибки Интегрирования из-за квантования сигнала положения Я. Велицина сигнала Яь, равная 0,5 Л 5, выбрана исходя из условия фиксации нулю сигнала рассогласования В середине интервала квантования.ИДля сохранения чувствительности позиционной системы прн статнческих моментах нагрузки характеристику релейного блока 7 выбирают такой, цтобы при величинах сигнала рассогласования с, )ИЬ величина сигнала с, ь равнялась 0,5 ьь Ь. При уменьшении сигнала рассогласования с сигнал с.ь исчезает только в том случае, когда с. С ЬЬ,Такая характеристика позиционной системы не снижает ее чувствительность с точки зре.иия условий трогания при сигнале рассогласования С, равном Ь 5 при значительном стагнческом моменте иа выходном валу системы, так как при этом сигнал рассогласования полностью передается на вход нелинейного бьока 3Прн отработке больших рассогласований выходной сигнал нелинейного блока 3 ограиичнвается поуровню. Действие сигнала Еь проявляется только в том случае, когда выходной сигнал нелинейного блока 3 становится меньше величины ограничения, уста. навливаемой блоком 4.Использованне В предлагаемой системе новых элементов и связей позволяет повысить ее точность в два раза.Формила изобретенияПозицнонная снстема регулирования, со. держащая измернтель рассогласования, первый выход которого непосредственно и через релейпый блок соединен с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейный блок и блок ограниченияснгна. ла управления соедннен с первым Входом Второго сумматора, выход которого соединен с входом регулятора скорости, выход кото- рога сое"инен со вторым входом второго сумматора н входом интегратора, выход которого через цифровой датчик ноложения соедннен со вторым входом измерителя рассогласования, отличающаяся тем, что, с целью поиышення точности системы, в ней устаиовлены два элемента И, два ключа, эле. мент НЕ и третий сумматор, причем выход измерителя рассогласования через первый и второй ключи соединен с соответствующими Входамя третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, вход элемента НЕ соединен с выходом релейного блока, а выход - с первыми входами первого н второго элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими знаковыми выходами измерителя рассогласования, а выходы - с управляющими входами соответствующих клю. цей,Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе:Айзерман М. А. Теория автоматического регулирования. М., Наука, 1966;с, 46 - 53,2. Авторское свидетельство СССР302797, кл. Н 02 Р 3/26, 1970.3, Авторское свидетельство СССР251653, кл. Сь 05 В 5/01, 05.10.70.4. Авторское свидетельство СССР,207266, кл. Сь 05 В/12, 968,637790 Составитель Ю, ГладковТелред О, Луговая Корректор В. Сердв Тираж 991 Подписное КИПИ Государственного ком ао делам нзобрет 11 ЗОЗЬ, Москва, Ж 35,Филиал ПНП аПатентэ, г.Редактор А. ПейсоченкЗаказ 705/33 нтета Совета" М еиий и открыт Раушскаи наб Ужгород, ул,иннстров СССнй д. 4/5 роектнак, 4