Цифровая самонастраивающаяся следящая система

(19) ИО 114 С 05 В 13/О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАН ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 НОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИИ(7 1) Ленинградский механический институт им. Иаршала Советского Союза Устинова Д.ф.(56) Авторское свидетельство СССР У 935875, кл. С 05 В 13/02, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1206751, кл. С 05 В 13/02, 1986. (54) ЦИФРОВАЯ САИОНАСТРАИВАВЗЩАЯСЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕИА(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования .и исполнительным двухфазным асинхронным двигателем, когда к статической составляющей ошибки регулирования предъявляются жесткие требованияУ 1 в) в широком диапазоне изменения усло- . .вий эксплуатации. Цель изобретения " повышение точности. Цифровая самонастраивающаяся следящая система содержит первый сумматор 1, блок 2 управления, первый импульсный усили.тель 3, обмотку 4 управления, ротор 5 двухфазного асинхронного двигателя, датчик 6 обратной связи, второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждения, источник 9 постоянного напряжения, генератор 10 повышенной частоты, управляемый делитель 11 частоты, блок 12 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 13, первый регистр 14 памяти, второй йФ сумматор 15, элемент ИЛИ 16, элемент НЕ 17, элемент 2 И-ИЛИ 18, второй. регистр 19 памяти,. эталонную модель 20 и третий сумматор 21, Цель изобре- С тения достигается за счет введения элементов 16-18 и эталонной модели20 4 нл.Изобретение относится к автоматическому регулироваю и может бытьиспользовано в цифровых системахавтоматического регулирования с исполнительным двухфазным асинхроннымдвигателем, когда к статической составляющей ошибки регулированияпредъявляются жесткие требования вшироком диапазоне изменения условий 10эксплуатации.Цель изобретения - повышение точности.Сущность изобретения заключается, обеспечении возможности устранения 15.татической составляющей ошибкиегулирования системы, вызванной изменением широкого спектра зксплуатаЦионных Условиир кЯК ПРи .ТУпенчЯТОмртак и синусоиДЯльнОм вхОдных вОздействиях.На Фиг 1 представлена Функциональ-.ная схема цифровой самонастраивающейся следящей системы; на Фиг. 2 - эаьисимости момента на валУ и(к) рэлектромеханической постоянной времени Т Н) и коэффициента передачиК И) от частоты напряжения питаниядвухфазного асинхронного двигателя;иа Фиг. 3 - недопустимые виды динамического рассогласования выходных сигналов эталонной модели и системыр нариг, 4 - допустимые виды невязки.Цифровая самонастраивающаяся слецящая система содержит (Фиг, 1) первый"мматОР 1 р блок 2 УПРЯвленийр пеРвый импульсный усилитель 3, обмогку4 управления, ротор 5 двухфазногоасинхронного двигателя, датчик 6 обратной связи, второй импульсный усилитель 7, обмотку 8 возбуждения, источьик 9 постоянного напряжения, генератор 10 повышенной частоты, управляемый делитель 11 частоты, блок 12управления реверсивным счетчиком,реверсивный счетчик 13, первый регистр 14 памяти, второй сумматор 15,элемент ИЛИ 1 бр элемент НЕ 17, элемент 2 И-ИЛИ 18, второй регистр 19памяти, эталонную модель 20 и третийсумматор 21,50Система работает следующим образом.При поступлении на его вход дискретного входного воздействия произвольной Формы второй сумматор 15(Фиг, 1) вычисляет ошибку 9 (и) его отработки, суммируя значение входно" го сигнала на первом входе (пяраллельный прямой код Х(п со значением сигналя обратной связи (параллельный обратный код У(п, Код ошибки кор-ректируется в блоке 2 управления и преобразуется в широтно-модулированные импульсы несущей частоты управляюшего сигнала (для обмотки ч управления) и импульсный сигнал постоянной скважности для обмотки 8 возбуждения двухфазного асинхронного двигателяПервый 3 и второй 7 усилители производят, их усиление по амплитуде до напряжения источника 9 постоянного напряжения, пос" тупающего на входы опорного напряжения усилитепей 3 и 7, Таким образом, в соот" ветствии с сигналом рассогласования 8(п) двухфазным асинхронным двигате лем с некоторой ошибкой, зависящей от условий эксплуатации, возмущающих моментов и т,д., отрабатывается входное воздействие Х(п).Из теории следящих систем известно, что режимы движения реальных следящих систем при отработке ступенчатых воздействий и синусоидальных вблизи моментов реверса исполнительной оси характеризуются высоким значением статической составляющей ошибки регулирования. Признаком такой ситуации в,цифровых системах является равенство нулю первой разности входного воздействия (с учетом квантования по уровню), Производимое в системе изменение несущей затрагивает не только изменение крутизны моментной характеристики исполнительного двухфазного асинхронного двигателя, но и через коэффициент его передачи К(Е) влияет на добротность системы и может приводить (при снижении несущей) к ее уменьшению, а следовательно, увеличению динамической ошибки. Поэтому целесообразно воздействовать на статическую ошибку системы в кратковременные моменты ее превалирующего значения в общей ошибке системы, а именно, при у Х(п) =О.1Вычисление первой разности производится следующим образом, Входной сигнал Х(п) поступает на вход второго регистра 19 памяти, хранящего инФормацию о значении сигнала в предыдущий момент квантования Х(п), и первый вход третьего сумматора 21, вычисляющего первую разность 7 Х(п)" =Х(п)-Х(п)Абсолютное значение последней (беэ знакового разряда) подается на входы элемента ИЛИ 16, Фор"1425 б 01 10 5 1 О мирующего на выходе соответственносигналыи 1 В случае (9 Х(п) ) ==0 и (7 Х(п 31, которые инвертируются элементом НЕ 17 и используются впоследующем для организации интервалов насторойки несущей частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя. Параллельно с основнымконтуром системы входное воздействиеотрабатывается эталонной моделью 20,Выходные сигналы У(п) с выхода датчика б обратной связи и эталонной модели 20 Ущ(п) поступают, соответственно, на второй и первый входы первогосумматора 1, на котором вычисляетсяих динамическое рассогласование (невязка) 9 (п) = У (и) - У(п) .При отклонении параметров элементов системы от исходных значений сигнал динамического рассогласования отличен от нуля, что инициирует работу блока 12 управления реверсивным счетчиком, который анализирует знак величины где В8, 6- максимальное, минимальное и амплитудное значение невязки на интервале собственных колебаний системы.Алгоритм настройки несущей частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя определяется рекуррентным соотношением Е(п+1) = Г(п)+ьГ вЦп К где и - номер шага настройки частоты; Ь Г - шаг настройки частоты, выбираемый из условия сходимости алгоритма. По знаку величины 2 определяется направление изменения частоты напряжения питания двухфазного асинхронного двигателя. При ЕО в случае колебательного характера сигнала невязки 6 (п) (Фиг. Зд, е, ж), вызванного иелинейностью типа "люфт" или увеличением величины напряжения источника 9 постоянного напряжения, величина момента, соответствующая 1 ед. млад" шего разряда управляющего кода, превышает требуемое качество эталонной характеристики значение. На втором выходе блока 12 Формируется "1", вычитаемая из содержимого реверсивного счетчика 13, Это приводит к уменьшению значения делителя частоты, поступающего с реверсивного счетчика 13на первый вход элемента 2 И-ИЛИ 18 и проходящего через него на второйвход управляемого делителя 11 частоты в случае уровня "1" (7 Х(п) = 0) на выходе элемента НЕ 17. В результате частота импульсов генератора 10повышенной частоты, поступающих на первый вход управляемого делителя 11 частоты, делится последним на уменьшенный,целитель и воэврастает результирующее значение несущей частоты сигнальных импульсов питания с первого и второго выходов блока 2 управления соответственно для обмот-. ки управления и возбужцения двухфаэного асинхронного двигателя. В соответствии с графиком (фиг. 2) моментна валу двухфазного асинхронногодвигателя уменьшается, что приводит к снятию исходных колебаний сигналаневязки 8 (и),При Х (О в случае смещенного харакотера сигнала невязки О (п) (Фиг. За,б, в, г), вызванного, например, умень"шением величины напряжения источника 9 постоянного напряжения или увеличением возмущающих моментов на валунагрузки, крутизна моментной характеристики недостаточно велика. На первом входе блока 12 вырабатывается 1и производится , наоборот , увеличениена единицу содержимого реверсивногосчетчика 1 3 . Это приводит к уменьше"нию несущей частоты питания, увеличению момента на валу двухфазного асинхронного двигателя и устранению исходной невязки.При 2 = О в случае допустимойоформы невяэки 8 (и) (фиг. 4) на первом и втором выходах блока 12 вырабатываются сигналы "О", содержимое.реверсивного счетчика 13 и значениенесущей не изменяются50В случае отличия квантованного поуровню значения модуля скорости входного воздействия от нуля (7 Х(пМ,на выходе элемента ИЛИ 1 б формирует, ся сигнал "1", инвертируемый элементом НЕ 17 и запрещающий через входразрешения счета реверсивного счетчика 13 изменение его содержимого. Сигнал "0" с выхода элемента НЕ 17 поступает на второй вход элемента 2 ИИЛИ 18 и запрещает прохождение информации от реверсивного счетчика на второй вход управляемого делителя 1 1 частоты, Через третий вход элемента 2 И-ИЛИ 18 разрешается прохождение инФормации от первого регистра 11 памяти, в котором записан постоянный делитель, обеспечивающий на выходе управляемого делителя частоты им О пульсный сигнал номинальной частоты. В этом случае движение системы осуществляется при постоянной несущей частоте исполнительного двухфазного асинхронного двигателя и в соответст вии с Фиг. 2 не происходит изменение добротности, а следовательно и динамической точности системы.Таким образом, путем настройки несущей частоты напряжения питания 2 О двухфазного асинхронного двигателя по результатам анализа логической частью системы типа входного воздействия и,цинамнческого рассогласова ния выходньи сигналов эталонной моде ли и реальной системы при отработке ступенчатого и синусоидального воздействий производится изменение кру тийны моментной характеристики ис" полнительного элемента. Это придает 30 системе свойство адаптации и измевеф ние произвольных видов условий эксплуатации не только при ступенчатом, но и синусоидальном входном возцействии, что расширяет Функциональные возмоноти цифровой самонастраивающейся следящей системы по сравнению с известной. Формула изобретения,1 ОЦифровая самонастраивающаяся следящая система, содержащая первый сумматор, первый регистр памяти последовательно соединенные генера 45 тор повышенной частоты и управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, подключенный входами прямого и обратного счета соответственно к первому и второму выходам блока управления реверсивным счетчиком, второй сумматор, соединенный первым входом с входом системы, первым вхо" дом третьего сумматора и через второй регистр памяти с вторым входом третьего сумматора, второй вход "второго сумматора подключен к выходу датчика обратной связи, а выход - кпервому входу блока управления, пер-ч вый и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго импульсных усилителей, подключенных входами опорного напряжения к выходу источника.постоянного напряжения, а выходами - соответственно к обмотке управления и обмотке возбуждения двухфазного асинхронного двигателя, вал ко" торого соединен с валом датчика обратной связи, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности, введены эталонная модель, элемент НЕ, элемент 2 И-ИЛИ, элемент ИЛИ, подключенный входами к выходам третьего сумматора, а выходом - к входу, элемента НЕ, первый вход элемента 2 И-ИЛИ соединен с выходом реверсивного счетчика, второй вход " с выходом элемента НЕ и входом разрешения счета реверсивного счетчика,третий вход - с выходом первого регистра памяти, четвертый вход - свходом элемента НЕ, а выход " с входом управления управляемого делителя частоты, подключенного выходом к второму входу блока управления, первый вход второго сумматора через эталон ную модель соединен с первым входом первого сумматора, подключенного вторым вхоцом к второму входу второго .сумматора.1425601 Составитель В,БашкировТехредМ. Ходанич Корректор Г.Решетн Редактор Н.Тупица Подписи Заказ 47 бб Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4в Тираж Вбб ИИПИ Государственного по делам изобретений 5, Москва, Ж-З 5, Раушомитета СССРоткрытийая наб д. 4/5