Самонастраивающийся привод

(54) САМОНАСТРАИ Я ПРИВОД ни 1 О Ленинградский ордена Л им. В.И. Ульяно Изобрете е относится к системам, предназначенным для адаптивного управ ления нестационарным объектом при высоких требованиях к стабильности динамических свойств, качеству обработки внешних возмущений по моменту статических сопротивлений и быстродействию электропривода.Известно устройство, предназначенное для адаптивного управления нестационарными объектами, в котором сигналы с выхода фильтра и дифференцирующего устройства выходного сигнала поступают по двум шинам в. делитель с памятью, где они делятся один на другой. Выходной сигнал делителя устанавливает коэффициент передачи устройства согласования 1.Недостатком данной системы является предположение об известности входных воздействий и отсутствии низкочастотной переменной составляющей в полезном сигнале обратной связи. Однако в системах электропривода 2внешние возмущения по моменту статических сопротивлений являются неизвестными, а в полезном сигнале с выхода датчика скорости присутствует низкочастотная переменная составляющая, которая приводит к снижению быстродействия регулятора скорости из-за появления переменной составляю" щей в токе якоря с частотой пульсаций сигнала обратной связи по скорости. Кроме того, известное устройство отличается сложностью реализации.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является самонастраивающийся регулятор дляэлектропривода промышленного механизма, содержащий первый фильтр, сумматор, последовательно соединенные второй фильтр и первый дифференциатор и последовательно соединенные первый элемент сравнения, делитель, умножитель, регулятор, двигатель, третий фильтр и второй дифференциатор, вход которого соединен с пер85 45 50 55 вым входом первого элемента сравнения,подключенного вторым входом к входувторого фильтра, а выход умножителясоединен с входом первого Фильтра (21,Наличие низкочастотной переменнойсоставляющей в коэффициеите передачирегулятора приводит к повышеннойпульсации тока якоря, что ухудшаетусловия эксплуатации системы и снижает ее быстродействие,Цель изобретения - повьппение производительности механизма за счет повьппения быстродействия электропривода,Поставленная цель достигается тем,что привод содержит второй элементсравнения, первый вход которого соединен с выходом первого дифференциаторавторой вход - с выходом второго дифФеренциатора и вторым входом делителя, а выход через сумматор - со вторым входом умножителя, второй входсумматора соединен с выходом первогоФильтра.На чертеже представлена блок-схемасамонастраивающегося привода,Привод содержит самонастраивающийся регулятор 1, который включает всебя шины 2 и 3, первый элемент 4сравнения, вход 5 самонастраивающего"ся регулятора, второй фильтр 6, первый дифференциатор 7, делитель 8,выход 9 первого диеренциатора,второй диференциатор 10, выход второго дифференциатора 11, второй элемент 12 сравнения, умножитель 13,первый фильтр 14, регулятор 15 исумматор 16. Кроме того, привод содержит исполнительньпг элемент, состоящий из последовательно соединенныхисполнительного устройства 17, двигателя 18 и тахогенератора 19, соединенного с входом третьего ильтра 20скорости, подключенного к выходу21 самонастраивающегося регулятора 1.Самонастраивающийся привод работа"ет следующим образом.При подаче на вход регуляторасигнала управления он поступает навход первого элемента 4 сравнения,и с его выхода - на вход делителя 8,Начальные смещения делителя 8 и умножителя 13 выбраны так, что коэффициент передачи привода равен единице.Сигнал с вьгхода умножителя 13 поступает одновременно на вход первогофильтра 4,и регулятора 15. Параметрыфильтра 14 выбраны так, что его движение описывается уравнениями, анало 5 10 15 20 25 30 35 40 8 4гичцыми дифференциальным уравнениям подсистемы, состоящей из последовательно соединенных исполнительного устройства 17, двигателя 18, тахогенератора 19, фильтра 20 скорости, и дифференцирующего устройства 10 выходного сигнала. Параметры второго Фильтра 6 входного сигнала и первого дифференциатора 7 входного сигнала выбираются так, что сигнал на выходе дифференциатора 7 совпадает по Фазе и амплитуде с сигналом с выхода дифФеренциатора 10. Далее сигнал с выхода регулятора 15 поступает на вход исполнительного элемента и последовательно на вход исполнительного устройства 17. В зависимости от полярности входной сигнал открывает одну из двух групп исполнительного устройства 17, Изменяется ток в якорной цейи. Двигатель начинает изменять исходную скорость вращения. Информация о скорости снимается с тахогенератора 19 и через третий фильтр 20 поступает одновременно на элемент 4 сравнения и дифференциатор 10. В случае, когда коэффициент передачи объекта равен заданному, за счет равенства сигналов с выхода дифференциаторов 7 и 10 обеспечивается равенство нулю сигнала с выхода элемента 12 сравнения, а следовательно, обеспечивается равенство сигналов с выходов дифференциатора 10 и Фильтра 14. При этом коэффициент передачи регулятора, определяемый как отношение этих сигналов, равен единице.При равенстве сигналов управления на входе самонастраивающегося регулятора 1 и выходе ипьтра 20 скорости разгон двигателя 18 прекращается. Система находится в новом установившемся состоянии.В случае, когда коэффициент пе" редачи объекта отличается от заданного в и раз из-за неравенства коэфФициентов передачи подсистемы из элементов 17-20 и 1 О и Фильтра 14, сигнал с выхода дифференциатора 10 в и раз.меньше требуемого. При этом коэфициент передачи регулятора определяется из следующего отношения:. где 2;,- сигнал на выходе фильтра 14 в момент25 2 - сигнал на выходе первогодифференциатора 7 входногосигнала в моментсигнал на выходе второгодифференциатора 10 выходного сигнала в момент- начальные смещения на элементах 12 сравнения.Пусть в момент 1 1 на вход привода поступает сигнал управления, Тогда К(Ь) =1, так как он определяется тол ко начальными смещениями у . Для момента.справедливо К(1 ++ ,) К (Ь)Увеличение настраиваемого коэффициента приводит к пропорциональному увеличению сигналов гпи к на выходах Фильтров 14 и 6, Процесс самонастройки продолжается до величины К=в, при этомг) =2 М . ДанноеЯсостояние привода устойчиво, так как при К(М и происходит увеличение 1сигнала ошибки рассогласования относительно заданной траектории и самонастройка происходит в сторону увеличения коэффициента передачи привода. При К(М(ч имеем уменьшение сигнала ошибки рассогласования относительно заданной траектории и самонастройка происходит в сторону уменьшения коэффициента передачи привода.При скачкообразном изменении нагрузки привод отрабатывает возмущение по моменту статических сопротивлений следующим образом,На выходе дифференциатора 10 появляется сигнал 2(Ц и поступает одновременно на второй вход делителя 8 непосредственно и через элемент 12 сравнения и сумматор 16 - на второй вход умножителя 13На выходе элемента 4 сравнения появляется сигнал ошибки рассогласования, который последовательно преобразуется через делитель 8 и умножитель 13 с коэффициентом передачи, равным единице. Сигнал с выхода дифференциатора 9 равен нулю. С выхода умножителя 13 сигнал поступает одновременно на входы фильтра 14 и регулятора 15. Затем преобразуется в регуляторе 15 и поступает на вход одной из групп исполнительного устройства 17. Ток в якорной цепи начинает изменяться с целью компенсировать приложенную к двигателю 18 нагрузку. Информация о скорости двигателя с тахогенератора 19 через фильтр скорости 20 поступает в элемент 4 сравнения и дифференциатор 10, Одновременно сигнал с выхода фильтра 14 приводит к увеличению коэффициента передачи регулятора. При этом увеличивается сигнал с выхода регулятора15, Ток в якорной цепи возрастает.Скорость восстанавливается до заданной, За счет увеличения коэффициентапередачи самонастраивающегося регулятора 1 происходит быстрая компенсация момента по нагрузке и восстановление заданной скорости двигателя 18.При уменьшении сигнала рассогласования с выхода элемента 4 сравнениявеличина сигнала с выхода умножителя 13 также уменьшается. Последовательно уменьшается сигнал с выходафильтра 14. В установившемся состоянии коэффициент передачи самонастраивающегося регулятора 1 равен единице.Система движется с заданной скоростью. Сигнал задания на ток с выходасамонастраивающегося регулятора 1пропорционален новой величине нагрузки на двигатель 18. Быстродействие контура регулирования определяется уровнем и частотойпеременной составляющей в сигналеоскорости. В предлагаемом регуляторенизкочастотная переменная составляющая в полезном сигнале обратной связи по скорости не влияет на коэффициент передачи регулятора. С выходадифференциатора 10 выходного сигналанизкочастотная переменная составляю.щая поступает на второй вход делителя8 и одновременно через элемент 2сравнения и сумматор 16 на второй 40 вход умножителя 13Таким образом, вустановившемся режиме коэффициентпередачи регулятора равен единицеи не содержит низкочастотной составляющей.Технико-экономические расчетыпоказывают, что модернизация электропривода одного копировально-фрезерного станка позволяет увеличить производительность станка более,чем на157., что дает годовой экономический 50эффект около 9,3 тыс.руб, на одинстанок.Техникб-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения обусловлен улучшением технологических режимов и повьппением производительности оборудования в результате повьппения быстродействия системы электропривода.формула изобретения Составитель А. ЛащевТехред С.Мигунова Корректор Г. 0 дактор Е идон Заказ 10336В 1 943комитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5 Подписи а%ИПИ Государственного делам изобретени 5, Москва, Ж, Р 13 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 85Предлагаемое устройство рассчитано на работу в системах регулирования скорости спеременными параметрами объекта управления, например в условиях, когда коэффициент передачи объекта или маховый момент привода непостоянны. Автоматическая настройка регулятора позволяет повысить производительность и улучшить качество продукции.,Самонастраивающийся привод, содержащий первый фильтр, сумматор, последовательно соединенные второй фкльтр и первый дифференциатор и последовательно соединенные первый элемент сравнения, делитель, умножитель, регулятор, исполнительный элемент, третий фильтр и второй дифференциатор, вход которого соединен с первым входом первого элемента сравненияУподключенный вторым входом к входувторого фильтра, а выход умножителясоединен со входом первого фильтра,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействияпривода, он содержит второй элементсравнения, первый вход которого соединен с выходом первого дифферецциатора,1 О второй вход - с выходом второго дифференциатора и вторым входом делителя, а выход через сумматор - со вторым входом умножителя, второй входсумматора соединен с выходом первого15 фильтра,Источники информациипринятые во внимание.при экспертизе1. Патент ФРГ У 1815964,кл. Я 05 В 13/00, опублик. 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2660110/07,кл, ( 05 В 13/02, 979 (прототип) .