Следящий привод

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1432280, кл. Г 15 В 9/03, 1987.(57) Изобретение относится к пневмавтоматике и может быть, напримпользовано в системах управпромышленных роботов и испытатстендов, Целью изобретения являетсщение точности и качества перех титу.Кондлов и огидроер, исления ельных я повы- одного г 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРГТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 2процесса Входной сигнал с задатчикэ сравнивается в сумматоре 3 с сигналом датчика 2, и полученная разность поступает на вход блока 6 и звена 4. В усилителе 9 и роизводится операция усиления сигнала блока 8 при умножении его на постоянную величину. С выхода усилителя 17 сигнал поступает на вход преобразователя 18 и далее на пневматический двигатель 21, вызывая движение последнего и сведение к нулю сигнала на выходе сумматора 3. Система формирования управляющего сигнала может быть выполнена как в аналоговой, так и в дискретной форме. Это позволяет пропускать без искажений моногармонические и полугармонические сигналы, как содержащие постоянную составляющую, так и не содержащие ее. 5 ил.Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть, например, использовано в системах управления промышленных роботов и испытательных стендов.Цель изобретения - повышение точности и качества переходного процесса,На фиг.1 изображена схема следящего привода; на фиг.2 и 3 - графики отработки синусоидальных входных сигналов; на фиг.4 и 5 - логарифмические амплитудно-частотные характеристики,Следящий привод содержит эадатчик 1 входного сигнала, датчик 2 выходного сигнала, которые подсоединены к первому сумматору 3, имеющему два выхода, соединенные с системой формирования управляющего сигнала, причем один выход сумматора 3 соединен с каналом из двух последовательно включенных апериодических звеньев 4 и 5 системы, а второй выход подключен к каналу, содержащему последовательно включенные блоки 6 и 7 реального дифференцирования, с выходом которых соединены первый блок 8 определения модуля и усилитель 9, Выходы каждого из этих каналов системы подсоединены к второму сумматору 10, реализующему операцию вычитания, и третьему сумматору 11, реализующему операцию сложения. Выходы сумматоров 10 и 11 подключены к второму и третьем блоками 12 и 13 определения модуля соответственно, выходы которых соединены с четвертым сумматором 14. Выход сумматора 14 подключен к усилителю 15, а выход этого усилителя и выход звена 5 подключены к пятому сумматору 16, Выход сумматора 16 соединен с усилителем 17, а выход последнего подключен к электромеханическому преобразователю 18, Выход преобразователя 18 подключен к пневматическому распределительному устройству 19, причем второй вход пневматического распределительного устройства 19 соединен с выходом источника 20 рабочей среды, а выход подключен к входу исполнительного механизма в виде пневматического двигателя 21, выход которого связан с датчиком 2 одоо синаа.Привод работает следующим образом.Входной сигнал рд, снимаемый с блока 1, в блоке 3 сравнивается с сигналом р датчика 2, и полученная разностьМ =Рзад - тех =фз поступает на входы блока 6 и звена 4. На выходе блока 6 формируется сигнал Т 5с - --- уз,Т 5+1где Т - постоянная времени блоков 6 и 7;5 - оператор Лапласа.5 На выходе блока 7 получаютст 7 = +Рз, а на выходе блока 8,выполненного, например, на базе операционного усилителя, - сигнал рб -р 71,В усилителе 9 производится операцияусиления сигнала рв при умножении его на1постоянную величину уъ = - ря , где 01 О03 а- частотный параметр, выбираемый заведомо большим частоты среза привода, номеньшим резонансной частОты, т.е.встогога, где в - частота среза; вр -частота высокочастотного резонанса привода, Усилитель 8 может быть выполнен набазе операционного усилителя с возможностью изменения и подстройки параметра0 оСигнал на выходе звена 4 формируется,25как Се = - но --- та, где Т - постояннаявремени звеньев 4 и 5, равная постояннымвремени блоков 6 и 7.130Тогда оа = - + сок н на выходесумматора 11 получают Р 11 - ср 9+ ж. а навыходе блока 13 - сигнал р 1 з -ср 111. Навыходе сумматора 10 имеется 01 о-р 5-р 9,а на выходе блока 12 - р 12-1 р 1 о 1 Тогда на35 выходе сумматора 14 р 14 - р 1 з - р 12 и навыходе усилителя 15 р 1 В= 1/2 р 14, причемумножение вынесено в отдельный усилитель 15 с целью точного умножения на коэффициент К 1 = 0,5 с возможностью40 подстройкиНа выходе сумматора 16 формируетсясигнал р 16 - р 15+ р, и на выходе усилителя 17 получают ф 17- к 2 у 16, где К 2 - коэффициент передачи усилителя 17,45 непосредственно влияющий на добротность привода (и, как следствие, на статическую точность),Таким образомсгп:К -)г,-ргде, (Я (1)чЦр+) д55 ТогдаТ 2 52 фили во временной областирр ч; 1 (2)Система формирования управляющего сигнала может быть выполнена как в аналоговой форме реализации на базе операци. онных усилителей, так и в дискретной, С выхода усилителя 17 сигнал поступает на вход преобразователя 18 и далее на пневматический двигатель 21, вызывая движение последнего и,в ,онечном счете, сведение к нулю сигнала рз на выходе сумматора 3. Это позволяет пропускать без искажений моногармонические и полигармонические входные сигналы, как содержащие постоянную составляющую, так и не содержащие постоянную составляющую, при единственном условии - частота входных сигналов не должна превышать частоты аъ.Так. если принять рз =Ъ + АЯп и 1 и проанализировать выражение (1), то при гд(вь получают р 17= К 2 р;, а при в в, получают р 1 т= Кг уЪ с отсечением гармонической составляющей.Из сравнения фиг,2 и 3 видно, что гармонический входной сигнал с постоянной составляющей у".зад = у".о + А 51 п йл отрабатывается приводом без искажений (кривые 1) при в (в, (во, где в - частота среза (соответствует частоте в на фиг.4 и 5), При этом в приводе достигается большая точность отработки за счет существенного повышения добротности привода(Л), где Л- статическая ошибка. При увеличении частоты в (а (во известный привод пропускает гармоническую составляющую с большими искажениями, а предлагаемый пневмопривод продолжает отрабатывать (кривые 2). При частотах ьвр, в во,вовр, где р - резонансная частота (фиг,4 и 5), известный привод входит в расходящиеся колебания, а предлагаемый привод "обреэает" гармоническую составляющую (кривые 3),На фиг.4 и 5 представлены ЛАФЧХ разомкнутых по обратной связи известного и5 предлагаемого приводов, из сравнения которых следует, что кроме увеличения добротности, расширяется полосапропускания и исключается возможностьвозникновения резонанса.10 Формула изобретенияСледящий привод, содержащий последовательно включенные задатчик и первыйсумматор, выход которого через системуформирования управляющего сигнала,15 включающую второй, третий, четвертый ипятый сумматоры, два апериодических звена и .два последовательно связанных блока дифференцирования, соединен с электромеханическим преобразователем, а выход20 последнего через распределительное устройство рабочей среды подключен к исполнительному механизму, датчик сигналакоторого соединен с первым сумматором,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью25 повышения точности и качества переходного процесса, система формирования управляющего сигнала снабжена тремя блокамиопределения модуля, при этом первый блокопределения модуля установлен на выход30 последовательно связанных блоков дифференцирования и подключен к второму итретьему сумматорам, на выходе которыхустановлены второй и третий блоки определения модуля, соответственно соединенные35 с четвертым сумматором, связанным черезпятый сумматор с входом электромеханического преобразователя, при этом первыйсумматор через последовательно включенные апериодические звенья соединен с вто 40 рым, третьим и пятым сумматорами,