Следящий электропривод

(54) ЭЛЕ КТРОПРИВОД вЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСИОМУ Сви 4248734/24-2425.05.8723.12.88. Бюл. Р 47Белорусский государственныйерситет им.В.И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССРк: 900255, кл. С 05 В 5/01, 1979.Теория систем с переменной структурой,/Под ред, С.В.Емельянова. М.:Наука, 1970, с.32-43,62,Авторское свидетельство СУ 1352451, кл. С 05 В 11/01,(57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и нелинейными корректирую.щими устройствами и может быть использовано в следящих электроприводах станков с ЧПУ и промышленныхроботов. Целью изобретения являетсяповышение динамической точности.Сущность изобретения состоит в фортмировании нелинейного закона коммутации отрицательной обратной связи,через усилитель 19 охватывающей интегратор 9. Коммутация данной обратной связи осуществляется при противоположных знаках сигналов на выходах интегратора 9 и сравнивакщегоэлемента 22. Тем садним формируетсядополнительная плоскость переключения.Выпрямленный сигнал интегратора подключается к контуру системи без дополнительных коммутаций. 3 ил.+ У / ) 3 ХГс)п з Вход 11111 Т 6, 11 Я второй фазовый вход5.13: - через ЦРЛ 5 поступает управл 3 с)ее схх)5 жене сг)г.0) КОт 01)оефо Р МИГ) УР т СЯ 11 с ВЬГС ОДС С Уммс 1 тОР Я тЦЯ тЕРВЫЙ ВХОД СУММЯТОРЯ 4 ПОСТУПЯЕТнапрБсе ц 10 1 ) с ххода ЙЫ 1 )1)ямителяГ11 Я второй т;ход сумтатора 4 черезВторой 1)ыпря:итель 113 3 Остутае выходцое цатр 5)кешс ццтегрятрра 9 коТО)РГ)хПР)дСХГГГО 1 рВБОХ 0 С 1)а 31 тИВЯОЩЕХ 0 ЗЛЕЕЦТЯ 0 ПЕ;)БОГО УСИЛИТЕЛЯ19 тд трет,его б:ока 18 гм 0)кехия с)хБа ьнзартся отритгательцой обратнойСБЯЗ ЬЮ КОММУТ 1-УЕМОй ЦО ХЕЛИтЕЙ 1 ОМУзя 1 01 у которЙ с)О;зм 11 руртся с пОКОщьюолцотс)ллрцо) г регте7, Гокаи.3 с)ГГ сс 3 д;т Хс 33 зг = Тзс+ Г)иг.т т )Я3С .,) Е тт 3 ) с) дд) С тт а 3 т рттдтс тг т тт; Е гр с 0)т:т )1", сд )Е Хтт тЗ Отр 11) С т 3).ЦХ,; С)ЗЗт;д Сс) С) Стгзв 5., )3 ге Кт" ОцргБОЗ )або т;)р:) ХеУэ)тдт с) с) Р ас г 3 11 ззгс Битрлтрцсссзт ц",с сзаг 1)5.Х)ЕЕГЯЕТ ЦЕЗитИН З Ра ССОГЗХЯСО"ЧтинЦ = ГВ МГС)Эс тЗХС) 1)дтм .т БЬХОтт)ЫЬ 1ГГЗГ;1 я т, )С )37т 3 а - З",Ц)т с; Б Г " С) т 3 Г Э снапзяз 1)ение . кос)зого через с 1)азсзГогдеРес;цсц:;Хдзт фь 1;ит.) т 1 и Рез 10 12 )зе=-.БЕрС;а ОПЗЗЕ)-Елян.т тад:, ца)т)3)тЕНИ 5 с,цосттдгца)гт)ЦЕХ О На 1 В ОБЬПХ управ)Л 5 ЮГ) 1 оэс)33 ет передачи инте) ратора 9,"- коэффициент усиления контура коммутируемой обрат-,Цой с ВЯЗИ ОХБЯТЫВЯЮЩРйинтегратор 9;электромеханическая посояццая Бремени БДПТ 6:0613 хх 5 коэффициент передаЧЦ Э)ХРКТО)т)тБОДс- коэФфициент передачи помоменту нагрузки",мометгг нагрузки где .С, - 310 стоя:)и:-51 В 1)емени фязоохережцоего фильтра4 ббОО4фиг.2) в следящем электроприводевозникает устойчивый скользящий режим, что в фазовом пространствехарактеризуется движением изображакщей точки системы (1)-(4) вдольлинии АВ пересечения плоскостейБ = О и Я = О, где Б. =(у-у,)+ к;Т (х-х,). После достижения изображакщей точкой плоскости Б = О(точка Т на фиг.2) возникает скольжение и по плоскости Я = О. Это означает, что дальнейшее движение изображающей точки происходит вдоль линии 1, пересечения плоскостей Б, 0иБ =О.Характер завершения процесса отработки задающего воздействия я == сопя существенно зависит от наличия момента нагрузки, действующегона оси исполнительного двигателяследящего электропривода. Так, еслипри М = 0 переходный процесс завершается в скользящем режиме в начале координат пространства (у, х,х ), то при МФО завершения процессав скользящем режиме не происходит.При действии МфО М= сопят и я;= сопя из (2) путем дифференцирова- ЭО ния имеем О, при БуО,(4) где Б 2= - С,у + х 3 Б = мтм.м- Б ++У ) 81 Бп Б,)/Т -Т),35откуда, полагая Т= Т , получаемБ,= м тмм- Б/ +1 Т/ ) вТБп Б,/Т40 откуда следует, что при условии (3) Б е = О, и К,Т(1 с(ЕЕ - Се) 1 на плоскости Я = 0 выполняются условия существования скользящего режима. 45Расммотрим в фазовом пространстве (у, х, х) (Фиг,2) процесс отработки следящим электроприводом скачкообразного входного воздействия д = = сопят. Пусть начальным условиям 5 О системы уравнений (1)-(4) соответствует изображающая точка Т 4 в пространстве (у, х, х), Тогда при отработке входного воздействия д; = сопяТ изображающая точка системы уравнений (1)-(4) движетсяпространстве (у, х, х) из начального положения Т После попадания ее на плоскость Б= О (точка Т,(у х х,) на(9) з14 а закон коммутации отрицательной обратной связи, охватывающей интегратор 9, задается формулой гпри йу (3) С, - постоянный коэффициент,Ст ОТем самым напряжение на входеинтегратора 9 имеет вид 11 - 1 с П;, при Бу .О;(5) П при ЬуОе Переключение с одной структуры на другую (всего возможны четыре различееых структуры) в предлагаемом следящем электроприводе происходит на плоскостях Б,= О и Б = О, пересекающихся в фазовом пространстве (у х х) по лиееии Ь (фиг,2)в Так как плоскость Б, = О является плоскостью скольжения, получим условия существования скользящих движений на плоскости Я = 0 в предположении, что изображающая точка системы уравнений (1)-(4), характеризук)щая поведение следящего электропривода вОпространстве (у, х, х ), скользит по плоскости Я, = О. Из (4) путем дифференцирования имеем Б. с м, м / - /с, м,т++ 1)/Т у , (6) Из (/) и условия существования скользящих движений на плоскости Я = О следует, что при М 0 М= = сопя скольжение по линии 1. происходит при условии В противном случае возникает срыв изображающей точки с линии скольжения 1, в точке Тс(ус хс х 4) фазовые координаты которой определяются величиной действующего момента нагрузки М и значением коэффициента Су, = 1 сМ/(1+С 1); х,= С,ЫМП 1+С);х,= -С,1 М/Т,(1+С, )1.5 14Дальнейшее движение изображанцей точки системы (1)-"(4) в общем случае осуществляется по некоторому предельному, циклу, расположенному вблизи точки Т(у, О, 0), соответствующей положению компенсации интегратором действия постоянного момента нагрузки. Амплитуда подобных автоколебаний , при параметрах электропривода - Т,= =0,1 м, 1 с;= 10 с ; 1 с= 2; 1 с = 160; С = 0,001; Т = 0,05 с - приводит к ошибке слежения, не превьппающей 0,02 рад при р = М/М ." О, 1, где М, - пусковой момент БДПТ, а при р( О 1 может быть полностью скомпенсирована.На фиг.З изображены соответствун- щие кривые переходных процессов при скачкообразном и линейно изменяющемся входных воздействиях.Достигнутый результат не сопровождается существенным техническим усложнением системыи может быть достаточно просто реализован на основе сбвременных электронных средств.В результате использования предлагаемой нелинейной коррекции удается значительно снизить (или вообще устранить) перерегулирование, т.е, увеличить динамическую точность следящего электропривода. Формула изобретенияСледящий электропривод, содержащий измеритель рассогласования, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, подключенного через первый выпрямитель к первому входу сумматора, выход которого через широтно-импульснььй модулятор подключен к управляющему входу бесконтактного двигателя постоянного тока, соединенного через редуктор с первым входом измерителя рассог 46600ласования, а также первый сравнивакгщий элемент, первьп вход которогосоединен с выходом предварительногоусилителя, а выход - с входом интегратора, выход которого подключен квходу второго выпрямителя и к первому входу третьего блока умножения,выход которого подключен через первый усилитель к второму входу первого сравнивающего элемента, второйвход измерителя рассогласования через дифференциатор соединен с первымвходом первого блока умножения, выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход сумматорасоединен с выходом второго выпрямителя, выход предварительного усилителя через последовательно соединенные Фазоопережающий Фильтр и релесоединен с вторым входом первого блока умножения и с входом Фазовогоуправления бесконтактного двигателяпостоянного тока, кроме того, пер.вый релейный элемент, второй блокумножения и однополярное реле, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего блока умножения, а вход -с выходом второго блока умножения,первый вход которого подключен к вы"ходу первого релейного элемента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения динамической точности, в него введены второй усилитель,второй релейный элемент и второй 35сравниваюший элемент, первьп входкоторого подключен к выходу предварительного усилителя, выход черезвторой релейный элемент соединенс вторым входом второго блока умножения, выход интегратора подключенк входам первого релейного элементаи второго усилителя, выход которогоподключен к второму входу второгосравнивающего элемента.1446600 А, фИ авитель Г.Нефедо Корректор М.Шароши Ходани Редактор А.Ворови ехре 866 5/52 одписно За ог Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ИИПИ Государств по делам изобре 5, Иосква, Жомитета СССРоткрытийая наб., д.