Следящая система

5 В 11/01 ПИСАНИ втосн(ену св ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский государственный уни верситет им, В,И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССР В 900255, кл. С 05 В 5/О 1, 1979.Теория систем с переменной структурой. / Под ред. С,В.Емельянова. " И.: Наука, 1979.Авторское свидетельство СССР по заявке Р 4083730/24-24, кл. С 05 В 11/01, 1986.(57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в следующих системах промышленных роботов.Цель изобретения - повышение динамической точности следящих систем сбесконтактными двигателями постоянного тока. Следящая система являетсясистемой с переменной структурой счетырьмя возможными структурами.Согласование входной и выходной осейсистемы происходит в следящем резимеПосле первого согласования отрицательная обратная связь, обхватывающая интегратор коррекции, не отк чается. Отключение происходит лишь принесовпадении знаков сигналов с выходаинтегратора и выхода фазоопереаающегозвена коррекции. Выпрямленный сигналинтегратора вводится в контур следящей системы без дополнительных коммутаций, В результате уменьшается величина перерегулирования, 3 ил.(4) гдеЕ(у, Б) Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в сле 4) дящих системах промышленных роботов.Цель изобретения - повышение динамической точности следящих систем с бесконтактными двигателями постоянного тока. ЫНа фиг,1 представлена функциональная схема следящей системы, на фиг.2 и 3 - переходные процессы характеризующие работу предлагаемой следящей системы, 15Приняты следующие 1 условные обозна;ения и сокращения: 9, ,О , 8 входной и выходной углы системы и рассогласование между ними; Пв, Н, ,1; - выходные сигналы первого усиля О геля, фазоопережающего фильтра и интегратора, Оо - напряжение на входеинтегратора 11 - напряжение на вхо 9де двигателя.Следящая система состоит из первого сумматора 1, первого усилителя 2, фазоопережающего фильтра (ФФ) 3, реле 4 реверса, бесконтактного двигателя 5 постоянного тока (БДПТ), широтно-импульсного модулятора (П 1 ИИ) 6, второго сумматора 7, редуктора 8, первого и второго выпрямителей 9 и 10, интегратора 11, третьего суммато. ра 12, второго усилителя 13, первого блока 14 умножения, однополярного 35 реле 15, второго блока 16 умножения и релейного элемента 17Система работает следующим образом. В сумматоре 1 определяется величина рассогласования между входным и выходным углами 98, - О , которая затем усиливается усилителем 2, выходное напряжение которого через ФФ 3 и реле 4 реверса определяет знак поступающего на первый вход БДПТ 5 управляющего напряжения, амплитуда которого определяется величиной выходного напряжения сумматора 7, через ШИМ 6 соединенного с вторым вхо" дом БДПТ 5, На первый вход сумматора 7 через первый выпрямитель 9 поступает сигнал, пропорциональный модулю сигнала рассогласования, на второй вход сумматора 7 через второй выпрямитель 10 - сигнал, про." норциональный модулю интеграла от сигнала рассогласования. Напряжение на входе интегратора 11 формируется по нелинейному закону с помощью ФФ 3, реле 4 реверса, сумматора 12, усилителя 13, блоков 14 и 16 умножения, однополярного реле 15 и релейного элемента 17 в соответствии с фиг,1 и имеет следующий внд: ЦВ-К, П;. при воп 11,Ф вхрп 11; ( 1 в при вп Б врп 11 где К - коэффициент усиления усилителя 13, .Тем самым на интервалах времени, когда знаки сигналов 11; и Ц противоположны, интегратор 11 через второй усилитель 13 и третий сум" матор 12 охватывается отрицательной обратной связью.Как следует из фиг, 1 и формул (1), предлагаемая следящая система является системой с переменной структурой, где в качестве фазовых координат выбраны х = Цв, у = 11, и х = О, Переключения с одной структуры на другую (всего возможны четыре структуры) происходят на плоскостях у = О и Тх + хО, где Т - постояннаявремени ФФ 3. Режим скользящих движений в системе возможен только на плоскости переключения которая должна удовлетворять условиюсуществования скользящего режима всистемах с переменной структурой С учетом уравнений динамики предлагаемой следящей системы:, =хйе фсй К 1КККча=Т Т Т е)- = -а - -х - -е-е - (К х+(УО вРпБ коэффициент передачи интег"ратора 11,при всрп у 1 вдрпБ;О при вдрк у вдрпБ,коэффициент усиления первого усилителя 2,электромеханическая постоянная времени БЛПТ 5, 1425595К - коэффициент передачиК - коэффициент передачи редуктора Зв 5К - коэффициент передачи отвыхода усилителя 2 до выхода выпрямителя 9а " скорость линейной заводки6;=ае. 1 ОИз формулы (2) путем дифференцирования получают КчТк Тк . ККЛКБ а а + (1 -- )х - " -15"(К х + 1 у)зз.рпБ. - (5) Так как при Б - "О, Тх = -х, то из формулы (5) следует 20 Юз" - Т а - А- В(хврпБ - Су 1 зрпБ,(6) гТ - Т,где А= --- ;ТТККрККсТТЭ 25 ВСКс Из формулы (6) следует, что прихО, у 0 и БЮ для существования скользящего режима должно выполняться условие:Б= -- а- (А+В) - С (О (7)КТкТ хэ 30 что дает достаточные условия существования скользящего режима А+В О, С О при аО. Последне соотношения действительно имеют место, поскольку В, С - положительны по своей физической сущности, АО при Т-Т. В этом случае условие существования скользящего режима (7) выпол. няется для всех Х О при у -а,Т Поскольку в положении равновесия системы х = х О, то в соответствии с третьим из уравнений (4) имеютКчТ у = К К а поэтому при -- К К 50о ТР почти вся поверхность Б является поверхностью скольжения.При подаче скачкообразного входно, го сигнала в системе возникает скользящий режим, при котором происходит первое согласование входной и " выходной осей системы. В момент времени С первого согласования осей в следящей системе может возникнуть перерегулирование из-за инерционньх свойств интегратора. В известной системе при 1 С, происходит отключение отрицательной обратной связи через усилитель 13 и сумматор 12, охватывающей интегратор 11, вплоть до момента времени 1 = 1 переключения реле 4 реверса за счет смены знака сигнала на выходе ФФ 3. Этому случаю соответствует кривая 9, на фиг.2, Аналогичным образом извест,ная система работает и при линейной заводке. Как видно из фиг.3 в этом случае отрицательная обратная связь также отключается при с. Тем самым при возникновении перерегулирований разряд интегратора 11 осуществляется только за счет сигналарассогласования х вплогь до смены знака напряжения У, При этом напряжение Б;, запасенное интегратором 11, не используется для увеличения напряжения П на входе интегратора 11 для уменьшения перерегулирования и ускорения разряда интегратора 11. В предлагаемой системе за счет подключения выхода интегратора 11 к входу релейного элемента 17 удается существенно улучшить динамическую точность следящей системы. Действительно, после первого согласования входной и выходной осей и возникновения перерегулирования (при ) отрицательная обратная связь через усилитель 13 и сумматор 12, охватывающая интегратор 11, не отключается до момента времени 1 =й , когда происходит переклю" чение реле 4 реверса, В этом случае на выходе интегратора 11 присутствует сигнал х - К у, имеющий противоположный знак накопленному интегратору 11 напряжению П причем х - К, ух, так как вз.ръхМдру. Это уменьшает величину перерегулиро вания, физически необходимую для разряда интегратора 11, увеличивает быстродействие и динамическую точность следящей системы.Формула изобретенияСледящая система, содержащая первый сумматор, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый выпрямитель соединен с первым входом второго сум 1425595матора, а также с последовательно соединенными фазоопережающим Фильт. ром и реле реверса, выход которого соединен с первым входом бесконтактного двигателя постоянного тока, второй вход которого через широтно- импульсный модулятор соединен с вы" ходом второго сумматора, а выход соединен через редуктор с вторым входом ;первого сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом второго выпрямителя, входом соединенного с выходом интегратора, вход которого связан с выходом третьего сумматора,к входам которого подключены соответственно выходы первого и второго усилителей, вход второго усилителя сое-,Бдинен с выходом первого блока умножения, к входам которого подключенывыходы интегратора и однополярногореле, вход которого соединен с выходом второго блока умножения, к входам10 которого подключены выходы реле реверса и релейного элемента, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью .повышения динамической точности, выход интегратора подключен к входу15 релейного элемента,1425595 Составитель В,ШевальТехред М.Ходанич Корректор М,Макси огули еда Заказ 4766/43 Подписноемитета СССР и открытииская наб., д. 4 303 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 866 И Государственног делам изобретени Москва, Ж, Рауш