Самонастраивающаяся система с приводом на муфтах

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (14 С 05 Б 13 02 Я СИСТЕМА С еа Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ У.СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Гончаров В.В., Донской Н,В.,Иванов А.Г, Тиристорные электропрйводы постоянного тока с интегральными микросхемами для станкострое-.ния. Электроника, 1981, 9 6,с. 20-24,Авторское свидетельство СССРУ 1071997, кл. О 05 В 13/02, 1984,(54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСПРИВОДОМ НА МУФТАХ(57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в электроприводах с нелинейными характеристиками, например в муфтовых электропри" водах. Оно позволяет повысить точность системы, содержащей привод на муфтах и контуры регулирования поло жения, скорости и тока, а также четыре сумматора, два интегратора,бло умножения и релейньй элемент, путем введения двух нелинейных элементов ОГРАНИЧЕНИЕ, двух блоков выделения модуля и второго блока умножения.1 ил.Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления электроприводами с нелинейными характеристиками, например электроприводами на гис 5терезисных электромагнитных муфтах.Целью изобретения является повыше ние точности системы.На чертеже изображена структурная 10схема самонастраивающейся системы сприводом на муфтах.В соответствии со структурной схемой система содержит задатчик 1, ре .гулятор положения 2, регулятор скорости 3, регулятор тока 4, усилительмощности 5, блок муфт 6 с установленными на нем датчиком тока 7 и датчиком скорости 8, механизм 9 с датчиком положения 10, второй сумматор 11, 20первый блок умножения 1 2, первый интегратор 13, третий сумматор 14, первый усилитель 15, первый ограничительный элемент 16, второй усилитель 17,.второй ограничительный элемент 18, 25первый 19 и второй 20 блоки выделения модсля, второй блок умножения21, первый сумматор 22,. релейный эпемент 23, второй интегратор 24 и четвертый сумматор 25, первый нелинейный 30элемент ОГРАНИЧЕНИЕ 26, содержащий1элемент 16 и усилитель 15, второйнелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ 27,содержащий элемент 18 и усилитель 17.Блоки 1-10 ббразуют основной кон 35тур регулирования положения, включающий в себя внутренние (подчиненные)контуры регулирования скорости и тока, а блоки 11-25 образуют устройство идентификации коэффициента передачи блока муфт. При этом блоки 11-14осуществляют косвенное измерение момента муфтового привода в виде выходного сигнала первого блока умножения 1 2 ф причем блоки 12 и 13 ббразуют настраиваемую модель привода,в которой блок умножения,12 реализует коэффициент передачи ток - момент,а первый интегратор 13 представляетсобой модель механической части впеременный моиент (вход) - скорость(выход).Непосредственную идентификацию коэффициента передачи выполняют блоки 21-25, причем сигнал оценкиэтогокоэффициента формируется на выходе второго интегратора 24,Самонастраивающаяся система с,приводом на муфтах работает следующимобразом. Задатчик 1 вырабатывает сигнал задания положения для механизма 9,сравниваемый в регуляторе положения 2 свыходным сигналом датчика положения .10. Полученный таким образом сигналошибки по положению преобразуется ре 4гулятором положения 2 в задающийсигнал для регулятора скорости З,который сравнивается в этом регуляторес выходным сигналом датчика скорости8. Выходной сигнал регулятора скорос"ти 3 служит задающим для регуляторатока 4, на .входе которого он сравнивается с выходным сигналом датчикатока 7. Выходной сигнал регуляторатока 4, проходя через усилитель мощности 5, поступает на обмотку управления первой или второй (в зависимости от полярности сигнала) гистерезисной муфты блока муфт 6. Под действием возникающего при этом момента,зависящего в соответствии с .регулировочной характеристикой муфты) оттока, протекающего через обмотку управления, соответствующая ведомаямуфта приходит во вращение и черезкинематическую цепь передает вращение меланизму 9, По окончании переходных процессов положение оси механизма 9 соответствует величине сигнала, вырабатываемого задатчиком 1, Номинальные значения настроечных параметров регуляторов положеня 2, скорости 3 и тока 4 выбраны таким образом что динамические свойства системы (быстродействие, динамические ошибки) удовлетворяют техническим тре -бованиям и считаются оптимальными.Кроме того, параметры перестраиваемого регулятора скорссти 3 выбраны так,чтобы коэффициент гередачи этого блока по первому и втсрому сигнальным.входам был равен нсминальному при подаче на настраиваемый вход сигнала,соответствующего ксэффициенту передачи блока муфт на границе зоны малыхтоков,Предположим, что задатчиквырабатывает линейно изменяющийся сигнал,в связи с чем диаграмма скоростипривода будет близка к прямоугольной,Нарастание тока вызывает увеличениесигнала, поступающего с выхода датчика тока 7 на первый вход сумматора11. Этот сигнал, проходя через блоки 11-13, вызывает увеличение выходного сигнала интегратора 13, представляющего собой оценку скорости при 1444 12вода. В суммяторе 14 из этого сигняля вычитается выходной сигнал датчика скорости Я (с одновременным усилением разности). Если коэффициент передачи блока умножения 12 по первому входу не вполне точно соотнетстнует фактическому значении коэФФициента передачи блока муфт (няпример, меньше его), то ня выходе сумматора 14 появляется отрицательный сигнал ошибки. Этот сигнал, вычитаясь н сумматоре 11 из сигнала от датчика тока 7 и проходя далее через блоки 11 - 13, дополнительно увеличивает выходной сигнал интегратора 13 до тех пор,пока сигнал ошибки не станет равен нулю. При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 14 по обоим входам и сумматора 11 по второму вхо - 20 ду ошибка между выходными сигналами блоков 13 и 8 всегда близка к нули.Следовательно, выходной сигнал интегратора 13, янляищегося моделью механической части приводя, отслеживает 25 значение скорости привода, а это означает, что выходной сигнал блока умножения 12 пропорционален моменту, передаваемому приводом.В начале разгона привод работает З 0 при больших значениях тока, поэтому нелинейные элементы 2 б и 27 входят в ограничение, т.е. на их выходах формируются постоянные сигналы, амплитуды которых олределяится параметрами35 ограничительных элементов 16 и 18, Эти параметры выбираются таким образом, чтобы отношение уровней ограничения усилителей 17 и 15 было равно примерному значению коэффициента переда чи блока муфт на границе эоны малых сигналов. Обозначим его как К,Выходной сигнал усилителя 15, пройдя через блоки 19 и 21, вычитается в сумматоре 22 из выходного сигнала .усилителя 17, прошедшего через блок 20. Пусть выходной сигнал интегратора 24 ранен небольному положительному значении (например, за счет начальной установки), а выходной сигнал релейного элемента 23 - постоянному положительному значению Ь (определяемому статической характеристикой блока 23), где ЬК, . Тогда выходной сигнал блока 21 больше сигнала блока 20 и на выходе сумматора 22 появляется отрицательный сигнал, в результате чего выходной сигнал релейного элемента 23 принимает значение - 11, Но тогда выход сумматора 22 снова стянет положителен, что заставит элемент 23 опять изменить свое состояние, и т.д, Таким образом, релейный элемент 23 начинает работать н скользящем режиме (реяльное скольжение с частотой переключений, определяемой неидеальностью блоков 21 23,25), поддерживая выходной сигнал сумматора 22 близким к нулю, Это очнячяет; что среднее значение выходного сигнала сумматора 25 пропорционально К, , Тяк как этот сигнал представляет собой сумму выходного и входного сигналов интегратора 24, то выходной сигнал интегратора 24 стремится к значении Кло экслоненцияльному закону, причем желаемая скорость сходимости может быть чаданя выбором коэффициента передачи интегратора 24, Поскольку выходной сигнал этого блока подается на входы блоков 3 и 12, то коэффициент передачи блока умножения 12 по первому входу ранен К, , я коэффициент передачи регулятора скорости 3 в соответствии с указанным принципом выбора его настроечных параметров равен номинальному, что соответствует оптимальной динамике системы.Эянерщение разгона привода сопровождается спаданием тока. При входе тока в зону малых сигналов выходные сигналы усилителей 15 и 17 выходят из ограничения и устройство идентифи" кяции вступает в работу, При иэменении тока изображающая точка перемещается по регулировочной характеристике муфты, что воспринимается устройством идентиФикации как изменение ее коэффициента передачи. Поскольку устройство идентификации обладает небольшой инерционностью, то выходной сигнал интегратора 24 отслеживает некоторое усредненное значение коэффициента передачи. При этом все процессы идентификации происходят аналогично тому, как было описано выше. При равенстве тока нулю, контур, образованный блоками 21-23,25, размыкается. Чтобы избежать этого, достаточно при реализации блоков модуля 19 и 20 предусмотреть на их выходах небольшие смещения. "В: соответствии с новым (меньшим) значением оценки К на выходе интегратора 24 коэффициент передачи регулятора ско. рости 3 увеличивается, так что кон5 144турный коэффициент передачи контураскорости остается примерно постоянным, Следовательно, динамическиесвойства этого контура запас устойчивости, полоса пропускания) и системы в целом остаются неизменными,Технические преимущества предлагаемой самонастраивающейся системыперед прототипом обусловлены отказомот использования в устройстве идентификации блока деления, При работеследящей системы с приводом на гистерезисных муфтах с механизмами,обладающими малым моментом статическихсопротивлений, например, при использовании их в антенных установках одной из основных проблем является возникновение незатухающих колебаний тока и скорости привода в режиме малыхтоков, Однако именно при малых значениях тока в прототипе трудно получитьдостаточную точность работы, блока деления и системы в целом. Поэтому устранение в предлагаемой системе блокаделения при сохранении эффекта самонастройки позволяет повысить точностьсистемы,4712 Формула изобретения Самонастраивающаяся система с приводом на муфтах, содержащая первый сумматор, последовательно соединенные задатчик, регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, усилитель мощности, блок муфт с датчиком тока, подключенным выходом к второму входу регулятора тока, и датчиком скорости, подключенным выходом к второму входу регулятора скорости, и механизм с датчиком положения, выход которого соединен с вторым входом регулятора положения, последовательно соединенные второй сумматор, 5первый вход которого подключен к выходу датчика тока, и первый блок умножения, последовательно соединенныепервый интегратор и третий сумматор,второй вход которого подключен к вы ходу датчика скорости, последовательно соединенные релейный элемент ичетвертый сумматор, и второй интегратор, выход которого подключен квторому входу первого блока умноже Б ния и к управляющему входу регулятора скорости, б т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повыщения точностисистемы, она дополнительно содержитпоследовательно соединенные первый 20 нелинейный элемент ОГРАНИЧЕНИЕ, первый блок выделения модуля и второйблок умножения, последовательно соединенные второй нелинейный элементОГРАНИЧЕНИЕ и второй блок выделения 25 модулИ, подключенный выходом к первому входу первого сумматора, второйвход и выход которого соединены соответственно с выходом второго блокаумножения и входом релейного элеменЗ 0 та, соединенного выходом с входомвторого интегратора, выход которогоподключен к второму входу четвертогосумматора, подключенного выходом, квторому входу второго блока умножеЗ ния, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход которого подключенк входу первого нелинейного элементаОГРАНИЧЕНИЕ, вход второго нелинейно-.40 го элемента ОГРАНИЧЕНИЕ соединен свыходом первого блока умножения ивходом первого интегратора..Производственн гра ическое Тираж 866 ВНИИПИ Государственного по делам иаобретений и 113035, Москва, Ж"35, Раушс