Устройство для компенсации нелинейности объекта типа “люфт

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) С 05 В 5/О НИЯ Ц АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ходом дифференци входом нелинейора с нен с выходипа "люфт тора, ности л и гцее ени рж перв соед торо ю м а втор элемен ереэ первую модел а вторым входом делителя, первыи входключа соединен с первым выходомлинейной части объекта, а второй(54НЕЛИ ход - с выходом блока ой подстройки и с вто автоматичесгм входом вход второго торым выходовторой вхо с входом ди входом перво ели, второ оединен с сти объек од ныесумматоралинейной чвторой мод типа ели соедине а и первым т еренциато умматор а,ег э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Одесский ордного Знамени политут Бюл. 1( 30уинь (СРВ), Е.Д.Пи ьев и Рауль Ривас ена Трудового Крастехнический инсти(53) 62 - 50(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство 1( 767698, кп. С 05 В 5/О 1, 9802. Авторское свидетеггьство С 1( 243010, кл, С 05 В 5/О 1, 1969 (прототип). 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ НЕЙНОСТИ ОБЬЕКТА ТИПА "ЛК)ФТ , ржащее последователгно соединен- первый сумматор, нелинейность "люфт" и линейную часть объека также последовательно соедиге дифференциатор и релейный ент, первый вход первого суммательн дель, автом умнож с вто я тем, что, с целью повычности устройства, оно соу модель и последоваиненные ключ, вторую мо й сумматор, делитель, бл ической подстройки и блок ния, выход которого соединен м входо первого сумматора, й вход - с выходом релейногдинен с вторым входом первого сумматора, второй вход - с выходом релейного элемента и через первуюмодель - с вторым входом делителя,первый вход ключа соединен с первымвыходом линейной части объекта, авторой вход - с выходом блока автоматической подстройки и с вторым входом первой модели, второй вход второго сумматора соединен с вторымвыходом линейной части объекта, второй вход второй модели соединен свходом дифференциатора и первымвходом первого сумматора.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональнаясхема блока 8 автоматической подстройки; на фиг. 3 - диаграмма сигналов, поясняющая работу блка 8автоматической подстройки,Устройство на фиг, 1 содержитдйфференциатор 1, релейный элемент 2,первую и вторую линейные модели 3, 4,первый и второй сумматоры 5, б,делитель 7, блок 8 автоматическоиподстройки, блока 9 умножения и первый ключ 10, нелинейность типа,формирователи 6, 17 и 18, второй,третий, четвертый, пятый и шестойключ 9 - 23, первый и второй интеграторы 24, 25 и элемент сравнения 2 б.Пусть линейная инерционная частьописывается уравнением 30 где Б - выходной сигнал люфта; выходной сигнал линейной инерционной части;Ь, а , (=0,1 и) - постоянные коэффициенты. Введем обозначения у у,1аду ауг а - у +ЬБУравнениев новых обозначениях примет вид У = АУ + ВЦ,1 1108387Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах автоматики различного назначения, имеющих в своем составе инерционные звенья с нелинейнымистатическими характеристиками типалюфт".Известно устройство дстя компенсации люфта исполнительногэ устройствасистемы управления, содержащее после- Одовательно соединенные дифференциатор, усилитель с зоной нечувствительности и релейной характеристикой,сумматор, второй вход которого соединен с входом дифференциатора, а вы ход - с входом звена с нелинейностьютипа "люф", причем амплитуда сигнала коррекции на выходе усилителяравна предельно допустимой ширинеполузоны лофта 13.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является устройство длякомпенсации нелинейности типа лофт,сод ржащее последовательно соединен,е дифференциатор, релейный элемент и сумматор, второй вход которого соединен с входом дифференциатора, а выход - с входом звена с нелинейностью типа "люфт" 21.Недостаток указанных устройствневозможность точной компенсации люфта из-за постоянной амплитуды сигнала коррекции, тогда как величинаширины полузоны люфта изменяется взависимости от ряда факторов,Цель изобретения - повышениеточности компенсации люфта инерционного нелинейного звена, линейнаяинерционная часть которого находитсяна выходе нелинейности, выходной сиг 40нал которой недоступен измерению,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для компенсациинелинейности объекта типа "люфт",содержащее последовательно соединенные первый сумматор, нелинейность типа люфт" и линейную частьобъекта, а также последовательносоединенные дифференциатор и релейный элемент, первый вход первогосумматора соединен с входом дифференсиатора, а выход - с входом нелинейности типа люфт , дополнительновведены первая модель и последовательно соединеные к юч, вторая модель, второй сумматор, делитель,блок автоматической подстройки иблок умжения, выход которого соеу)+ а у ++ а,у(3) У =АУ + ВКПБ,Е =АУ + ВКЦ, (4) где К=г 8 б. - коэффициент наклоналинейных участков МИ, РЯ люфта.Входной сигнал Б поступает одновременно на первый вход первого сумматора 5, на вход дифференциатора 1,на вход второй модели 4. На первый 20вход второгО сумматора Ь поцаетсявыходной сигнал второй модели,а на второй вход - инверсный сигналс выхода линейной части нелинейногозвена - Ч . Выходной сигнал второго 25сумматора б подается на первый входделителя 7. На второй вход дели-теля 7 поступает сигнал с выходапервой линейной модели 3. Выходнойсигнал делителя 7 поступает на входблока 8 автоматической подстройки.Сигнал с первого выхода блока 8автоматической подстройки подаетсяна первый вход блока 9 умножения,а сигнал с второго выхода блока 835автоматической подстройки поступаетна второй вход первой линейной модели 3 и управляющий вход первого ключа 1 О. Выходной сигнал дифференциатора 1 подается на вход релейного40элемента 2. Сигнал с выхода релейного элемента 2 одновременно поступает на вход первой линейной модели 3 и на второй вход блока 9 умножения . Выходной сигнал блока 9умножения поступает на второй входпервого сумматора 5. С выхода первого сумматора сигнал подается навход нелинейного звена с люфтом.Векторный выход линейной части неч50линеиного звена соединен с векторнымвходом второй линейной модели 4. 45 Устройство работает следующим образом.Пусть в начальный момент времени55появится выходной сигнал П. На выходе релейного элемента 2 получится сигнал Б, = а зрп 11 (а=), В блоке 9 умножения сигнал Б, умножается с выходным сигналом Бблока 8 автоматической подстройки Е = БП = Ю 81.8 п 11 = Б. Сигнал Б на выходе блока 8 подсгройки всегда имеет положительную полярность и величину, равную амплитуде сигнала коррекции /Е/. Начальное значение сигнала на выходе второго интегратора 25 (фиг.2) Б= /Ео/ поэтому сигнал коррекции Е в начальный момент с равеч Е(г) = /Е / Я.тяп Б . В первом сумматоре 5 входной сигнал суммируется с сигналом кфоррекцииХ = П + Е = 11 + /Е / Я.дп БПри работе на участках ИИ, РЯ люфта выходной сигнал Б люфта равенН = К(Б- ч Бз.р Н+/Е/ 81.8 п 0),(5) Вектор состояния линейной инерционной части имеет видЮ.-4 Ы.1 М /ф 1 ьц,М+-.о. РА.)УМ У 1 вВ 1 а;,.о,ф (б)1) : 1, .Вектор состояния линейных мо- целейю= ыи"ю Ум "щоУ ф -РС 11,1 УЯ 1 сР 1 йсВОсй 84 оС момента 1 начинают работать генератор 15 пилообразного напряжения и первый формирователь 1 б. В моменты начала каждой пилы на выходе первого формирователя 16 вырабатываются импульсы сброса 11 (фиг,3) . Им - пульс сброса П поступает на второй вход первой линейной модели 3 и на управляющий вход первого ключа 1 О, в результате чего вектор состояния первой линейной модели 3 в моментобращается в нуль У (г.,) =О. Импульс сброса Б открывает первый ключ 10, вектор состояния второй линейной модели 4 выравнивается с вектором состояния линейной части У ( ) = У (Т ). Поэтому из (6)-(8) следует10 ф (.) - и-й элемент первойстроки переходной матрицы (. );8.И) 11) - первые элементы векторов Е(г.) и У "(й) соответственно.Сигнал С у (С) поступают на первый и второй входы блока 7 деления. Выходной сигнал блока 7 деления равен 20 Сигнм /Х/ на выходе блока 13выделения модуля сравнивается с пилообразным напряжением в компарато -ре 14. Затем время (с , 1) (фиг, 3)второй и третий ключ 19, 20 закрыты, четвертый ключ 21 открыт, Напря -жение на выходе второго интегратора 25 в интервале (, ) не изменяется и равно 1 Ь, . Поэтомуамплитуда сигнала коррекции в этоминтервале равна Я,) . Так как величина полузоны люфта в интервале(Т, Г) также постоянна, то выражение (13) для сигнала л, приметвид 30 то Х ) О, втоель 17 вырабатывает имя пятым ключом 22.в интервале (Г, с) опорное напряжение а вход первого интегз открытые четвертый 21, 22, Напряжение на интегратора 24 воз. -Если Я 1 (ьрой формироватпуль с упр авл ениТаким образом,положительноеЦоп подается цратора 24 череи пятый ключивыходе первогорастает(17) Кп = Ко"оп Поэтому, как видно из (15), (16) и(17) П,(Е)= 12 +- г 1 = 1 (18) Как видно из (18), в момент Т напряжение на выходе первого интегратора 24 равно истинной величине полузоны люфта чТаким. образом, в интервале (1 С,) в устройстве производится идентификация истинной величины полузоны люфта юЕсли Я, ) , то Д с О, третий формирователь 18 вырабатывает сиг - нал управления шестым ключом 23, Таким образом, в интервале времени (1, с) в этом случае отрицательное опорное напряжение - Пп подается на вход первого интегратора 24 через открытые шестой и четвертый ключи 21, 23. Напряжение на выходе первого интегратора 24 уменьша- ется(1) =2 ищ 21) В момент 1, это напряжение равноцЗ (" ) 1по 1о)1 ак .ак в момент Т, пилообразное напряжение равно 131, а Я. с, О, то из (4) следуетПп ( 4 ) =Кп (" о ) = 1.1= 1 Ео 1 - М.С учетом (17) выражение (19) для выходного напряжения первого интегратора 24 примет видОз= 12 о 1 -( 2 а -) =( Отсюда видно, как и в предыдущем случае, напряжение на выходе первого интегратора 24 в моментравно величине полузоны люфта, С момента С четвертый ключ 21 закрыт, напряжение на выходе первого интегратора 24 перестало изменяться и остается постоянным и равным ч, Идентификация окончена. Как видно из (16),(20) и (14), время идентификации (Г.о, С) определяется и истиннои раз - постыл Я между величиной полузоны люфта и амплитудой сигнала коррекции, Отсюда следует, что при точной компенсации - =время идентификации равно нулю, т,е, идентификация не производится.С момента Т нормально открытые ключи 19, 20 открыты. На первый вход элемента 26 сравнения подается сигнал с выход 1 первого интегратора 24 через второй ключ 19, а на второй вход - сигнал с выхода второгс интегратора, 25 через третий ключ 20. Второй интегратор 25 отрабатывает сигнал отклонения= Б - У на выходе элемента 26 сравнения При этом выходном сигнал Б 2 второгоинтегратора 25 будет изменяться дотех пор, пока не станет равным У,Когда сигнал на выходе второго интегратора 25 равен сигналу на выходе первого интегратора 24:У =Б = 7 сигнал отклонения у навыходе элемента 26 сравнения равеннулю, изменение выходного сигналавторого интегратора 25 прекращается,Сигнал на выходе второго интегратора, представляющий собой амплитуду,сигнала коррекции, будет оставатьсяпостоянным и равным величине полузоны 10 люфта, Люфт точно компенсирован,Таким образом, с момента окончания идентификации Т,) производитсяперестройка амплитуды сигнала коррекции до истинной величины полузоны 15 люфта.Если по какой-либо причине истинная величина полузоны люфта изменяется, то в устройстве снова производится идентификация, а затем пе О рестройка.Предложенное устройство позволяетточно компенсировать люфт в случае,когда точно известна величина полузоны люфта, в случае когда эта величина априори неизвестна, а такжев случае, когда она меняется в процессе работы.