Устройство для управления электромагнитным приводом

Я 1. Ц : 1 Кг,г Яр Я 1. д, (6) дд о Д о о Учитывая, что коэффициент передачи1усилителя"оо,т.е. Я - О, кваэиустановившееся решение уравнения (6) в соответствии с теоремой Тихонова равно1 и Кдг 1 ОПри подстановке в третье уравнение системы (4) полученного значения для тока в обмотке управления ЭИО:(7) 15К фсистема (4) преобразуется в линейную систему дифференциальных уравнений второго порядка: АЦ еЬЬЯ 1(8) 25 Таким образом, применение квадратичной обратной связи по току в соответствии с (5) позволяет не только линеаризовать исходную нелинейную30 систему уравнений (4), но и понизить ее порядок на единицу. Физически управление (5) означает, что обмотка управления ЗПО получает питание от регулируемого источника тока с пара болической характеристикой (7), Управлением для системы (8) является управлякщий сигналВеличину д будем искать в виде линейной функции задающего сигнала, сигнала обратной связи по положению и скорости подвижной части ЭИО:о 11 Н+Ы+.1 а р (Юзод 9) + 1 ац(Ь) м а(9) где а и акоэффициенты обратных Д 5 связей по положению и скорости подвижной части ЭИО соответственно.После подстановки в систему (8) значения 1, иэ выра кения (9) получим:391ж Я адо)=а зад Ю)+) ма -СД)(1 О)Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает линеаризацию нелинейностгй, присущих электромагнитным исполнительным органам и за счет этого достигается повышение динамических и статических характеристик данной системы управления.Устройство работает следукщим образом.Рассмотрим работу системы управления ЭИО 1 при изменении сигнала задания по полоаению от 9, до 9.В исходном состоянии подвианая часть ЭИО 1 занимает положение 00 а=9, при этом;Ц=.Ярд О, а в линейном управляющем регулирующем блоке 7 согласно выражению (9) вырабатывается сигнал 1 О, =СО. Ток, протекающий в обмотке 2 управления, равенСоздаваемый этим током моамент уравновешивается моментом соп ротивления,Пусть изменение полоаения от 9до Ц долано происходить с постоянной скоростью, тогда:1 од =Уасга=о приООг-Оф9,Од=6, +О,С)(,)д= ) при Осб - -с 1 Я Ф9 г 9 ц 9,Яад=о, при е ) -- .)с 11 ри изменении сигнала 8 заданияпо положению и сигнала 9 по скорости,на выходе линейного регулирующегоблока / появляется управляющий сиг- .нал, величина которого определяетсяиз выражения=СЕ+РЯ+.1 а(6, +Я,К-О)+.1. (Ы -а)В блоке 10 суммирования, которыйможет быть выполнен по известной схеме, управлякщий сигнал 1 суммируетсяс сигналом, поступающим с выхода блока 11 нелинейности, который реализуетквадратичную зависимость и моает бытьвыполнен на аналоговом перемножителеК 525 ИС 2 по известной схеме,Так как усилитель 3 обладает большим коэффициентом усиления, ток вобмотке 2 унранленыя практическимгновенно отрабатывает все измененияуправлякюегго сигнала и равен 1При превышении движущегося моо3 кмента исполнительного органа над мо"ментом сопротивления подвианая частьЭИО 1 приходит в движение. Движениеподвижной ЭИО 1 части будет происходить так, что 9 стремится к 0 , аЯ стремится кЯ гэа до тех пор, покаона не займет положения О =ОддиИ==Яда =О, прн этом управляющий сигналстанет пропорционален моменту ь С Э сопротивления. Ток в обмотке 2 управления будетравенЗЪ й1 С 8 гК КРассмотрим работу системы управления в статическом режиме, при 1 од =сопвС. Пусть сигнал с выхода блока 1011 нелинейности по абсолютной величине будет меньше, чем управляющий сигнал 1, тогда на выходе блока 10 суммирования будет присутствовать положительный сигнал ошибки, а к обмотке 152 управления через усилитель 3 будетприложено максимальное напряжение,в результате чего ток в обмотке 2 управления ЗИО 1 начнет возрастать дотех пор, пока сигнал на выходе блока 2011 нелинейности не станет больше управляющего сигнала 1 , В этот момент6усилитель 3 отключит обмотку 2 управления от источника питания, Под действием ЭДС самоиндукции через обмотку 2 управления, обратный диод усилителя 3 и датчик 4 тока будет протекать ток по тех пор, пока сигнал навыходе блока 11 нелинейности не станет меньше д, После этого нд выходе 30усилителя 3 снова появится напряжениеи описанные процессы повторятся,Таким образом, с учетом реальногоограничения напряжения усилителя 3,к обмотке 2 управления ЭИО 1 будет 35прикладываться напряжение Б=П в 1 п( --Кд) где 1) - напряжение ограничениядусилителя 3. Среднее значение токабудет поддерживаться эа счет поочередного подключенгч обмотки 2 управле ния к источникам +О . Возникающий приоэтом скользящий режим характеризуетсятем, что ток н обмотке управленияопределяется иэ выражения1. +ь 45српеременная составляющая,50обусловленная переключениемусилителя 3,Частота возникающих колебайий будет стремиться к бесконечности, дамплитуда - к нулю, Для снижения частоты переключения в усилителе 3 с55большим коэффициентом усиления ввепена положительная обратная связь, Здсчет изменения глубины положительнойобратной связи можно регулировать амплитуду и частоту переменной составляющей тока 1 так, чтобы ее амплитуда оставалась пренебрежимо малой, а частота переключений могла быть практически реализуемой.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает линеаризацию нелинейностей, присущих электромагнитным исполнительным органам и за счет этого достигается улучшение динамических и статических характеристик системы управления ЭИО 1Расчет и реализация алгоритма управления по сраннению с прототипом благодаря понижению порядка описывающих систему дифференциальных уравнений упрощаетсяФормула изобретенияУстройство для управления электромагнитным приводом, содержащее вывопы для подключения обмотки упранления, датчики тока обмотки управления и положения подвижной части исполнительного органа, пифференциатор вход которого связан с выходом датчикд положения, блок нелинейности, редлнзующий квадратичную здниспмость между током обмотки управления и моментом электромагнитного исполнительного принопа, вход которого связан с ныхопом датчика тока, и линс.йный регулирующий блок входы которого соединены соответственно с выходами датчика положения, дифференциатора и выводами для подключения источников здпающих сигналовпо положению и скорости о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в устройство введен усилитель с большим коэффициентом усиленияК 1(; где-э О и суммирующий блок, выход усилителя, через датчик тока соединен с обмоткой управления, его вход под" ключен к выходу блока суммирования, первый вход которого связан с блоком нелинейности, а второй вход подключен к выходу линейного регулирующего блока, которое вырабатывает упранлякзций сигнал согласно выражению:о=с-.1 де)9+ (9- а)2+за 9 эод++За о удгде ь о - управляющий сигнал;С - коэффициент жесткости нагрузочной пружины;Л - момент инерции подвижнойчасти;10 Составитель А.КаретниковРедактор А,Ренин Техред Л.Олийнык Корректор Л.Бескид Закаэ 4120 Тирах 465 Подписное6 ЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 Проиэводственно-иэдательский комбинат фПатент", г.уагород, ул. Гагарина, 101 9 1617471а 9 и ац- коэффициенты обратных связейпо полонению и скоростиподвижной части ЭИО соответ-,ственно;0 и Я - соответственно положение искорость подвианой части .ив.- коэффициент вяэкого трения;ЭоДЯ - эадание по половенив и скоЗаАрости соответственно,