Следящая система

СОЮЗ СОВЕТСНИХайиклпаескижРЕСПУБЛИК ОЮ 01) з С 05 В 11/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ф . Н АВТОРСК седетвъст В свидетельс5 В 11/14,видетельств2 Р 1/40, 1видетельств5 В 11/14,В(56) 1. Авторское тво СССРВ 304551, кл, С 0 1970,2. Авторское с о СССР9 375742, кл. Н 0 969.3. Авторское с о СССР511565, кл. С 0 1974рототип),4)(57) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования,предварительный усилитель, синхронный детектор и сглаживающий Фильтр,соединенный выходом через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый ключ и через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй ключ с сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилительмощности с входом исполнительногодвигателя, вал которого соединенс вторым входом измерителя рассогласования и входом блока концевых выключателей, выходами соединенногос управляющими входами первого и второго ключей, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью уменьшения выбега,повышения чувствительности и надежности системы, в ней дополнительноустановлен элемент ИЛИ, входами соединенный с выходами блока концевыхвыключателей, а выходом - с управляющим входом корректирующего устрой 1120280Изобретение относится к следящимсистемам с ограниченным углом поворота выходного вала и может найтиприменение в металлорежущих станкахи в землеройных механизмах. 5Известна следящая система, содержащая последовательно соединенныезадатчик, измеритель рассогласования,предварительный усилитель, синхронный детектор, сглаживающий фильтр, Одвухтранзисторную ключевую ячейку -Модулятор, общая точка баз транзисторов которой подключена к одной клемме источника опорного напряжения,а коллекторы - через два нормальнозамкнутых концевых контакта блокаконцевых выключателей подключены квторой клемме источника опорного напряжения, выходной усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал20Которого кинематически связан соВторым входом измерителя рассогласования и с кулачками блока концевыхвыключателей 111,25Недостатками этой следящей систеМы являются, во-первых, то, что в не 1,после размыкания контакта блока концевых выключателей в цепь сигнала управления последовательно включаетсяпереход эмиттер-база транзистораключевой ячейки и снятие следящейсистемы со стопора при изменении фазы сигнала рассогласования происходитпри напряжении (О,б,7) В на выходесглаживающего фильтра, в результате 35чего уменьшается рабочий угол (или,например, рабочее поле координатограФа) на величину, соответствующую(с учетом масштаба) указанному напря.жению, во-вторых, то, что в ней клю- фчевая ячейка, являясь однополупериодным модулятором, имеет на выходе напряжение, содержащее переменную со-ставляющую частоты опорного напряжеНия и постоянную составляющую, которые по величине пропорциональны сигналу рассогласования, причем одна из составляющих в зависимости от тока исполнительного двигателя используетсяв качестве управляющего сигнала, а 50вторая является помехой и ухудшаеткачество работы следящей системы,в-третьих, то, что в ней имеет место значительный выбег исполнительногодвигателя при срабатывании ключевой .55ячейкй, поскольку торможение исполнительного двигателя происходит принулевом управляющем сиГнале. Известна также следящая система, содержащая источник сигнала управле ния, одна клемма которого через последовательно соединенные первый и второй выпрямитель и исполнительный двигатель подключенако второй клемме источника сигнала управления, причем вал исполнительного двигателя соединен с блоком концевых выключателей, контакты которого установлены параллельно соответствующим выпрямителям 21.Недостатками данной системы являются ее низкая чувствительность и большой выбег ее выходного вала.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая источник сигнала управления, выходом соединенный через последовательно соединенные первые выпрямители и ключ и через последовательно соединенные вторые выпрямитель и ключ с первым сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилитель мощности с входом исполнительного двигателя и с входом блока задержкивыходом через параллельно включенные третий и четвертый ключи соединенного со вторым входом корректирующего устройства, блок концевых выключателей, входом соединенный с валом исполнительного двигателя, выходом - с управляющими входами ключей 31.Недостатками известкой системы являются ее большой выбег и ее низкая чувствительность й надежность.Целью изобретения является уменьшение выбега и повышение чувствительности и надежности системы.Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, пред. варительный усилитель, синхронный цетектор и сглаживающий Фильтр, со- единенный выходом через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый ключ и через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй ключ с сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилитель мощности с входом исполнительного двигате,пя, вал которого соединен с вторым входом измерителя рассогласованиячи входом блока концевых выключателей20 3 1120 выходами соединенного с управляющими входами первого и второго ключей, дополнительно установлен элемент ИЛИ, входами соединенный с выходами блока концевых выключателей, а выходом - 5 с управляющим входом корректирующего устройства.На фиг. 1 дана Функциональная схема следящей системы; на фиг,2 принципиальная схема, 1 ОСистема содержит измеритель 1 рассогласования, предварительный усилитель 2, синхронный детектор 3, сглаживающий фильтр 4, первый и второйвыпрямители 5 и 6, первый и второй 15 ключи 7 и 8, корректирующее устройство 9, конденсатор 10, первый и второй резисторы 11 и 12, усилитель 13 мощности, исполнительный двигатель 14, выходной вал 15, блок 16 концевых выключателей с первым и вторым выходами 17 и 18; третий и четвертый резисторы 19 и 20, третий ключ 21, элемент ИЛИ 22, задатчик 23, источник 24 управляющего сигнала, 25 пятый, шестой и седьмой резисторы 25-27, операционный усилитель 28, диоды 29 и 30, общая шина 31 системы.Задатчик 23, измеритель 1 рассогласования, предварительный усилитель ЗО 2, синхронный детектор 3 и сглаживающий фильтр 4 функционально входят в состав источника 24 управляющего сигнала.Система работает следующим обра 5 зом.Сигнал с выхода задатчика 23 поступает на один из входов измерителя 1 рассогласования, на другой вход которого поступает сигнал с выхода исполО нительного двигателя 14, пропорциональный регулируемому параметру.Выходной сигнал измерителя 1 рассогласования усиливается в предварительном усилителе 2, детектируется в синхронном детекторе 3 и сглаживается в фильтре 4, выход которого является выходом источника 24, который может быть построен по любой структурной схеме, Так, например, применение потенциометров в качестве задатчика 23 и главной обратной связи между выходом исполнительного двигателя 14 и входом измерителя 1 рассогласования и операционного усилителя в качестве измерителя 1 рассогласования позволяет исключить из источника 24 синхронный детектор 3 и сглаживающий 280фильтр 4 не меняя при этом функциональной схемы следующей системы.Сигнал с выхода источника 24 через последовательно соединенные первый выпрямитель 5, первый ключ 7 (или при другой полярности через выпрямитель 6, второй ключ 8), корректирующее устройство 9 и усилитель 13 мощности поступает на вход исполни- тельного двигателя 14, выходной вал которого изменяет положение связанного с ним объекта регулирования (на фиг. 1 не показан). Сигнал с выхода исполнительного двигателя 14, пропорциональный положению объекта или какому-либо другому регулйруемому параметру, поступает на второй вход измерителя 1 рассогласования.При повороте вала 15 исполнительного двигателя 14 в допустимых пределах сигналы на выходах 17 и 18 блока 16 концевых выключателей отсутствуют, все три ключа 7, 8 и 21 замкнуты и в этом случае постоянный сигнал (с выхода сглаживающего фильтра 4 положительной или отрицательной полярности) поступает, соответственно, через первый 5 или второй 6 выпрямители, через первый 7 или второй 8 ключи, через корректирующее устройство 9 и усилитель 13 мощности на вход двигателя 14, при этом четвертый резистор 20 зашунтирован замкнутым третьим ключом 21 и не оказывает влияния на передаточную функцию корректирующего устройства 9, рассчитанную исходя из требуемых динамических характеристик следящей системы.При достижении выходным валом 15 исполнительного двигателя 14 границы допустимой области, например, при положительной полярности сигнала на выходе сглаживающего Фильтра 4, на выходе 17 блока 16 концевых выключателей появляется сигнал, который размыкает первый ключ 7 и прерывает прохождение сигнала положительной полярности с выхода сглаживающего фильтра 4 на вход корректирующего устройства 9. Одновременно размыкается третий ключ 21 при появлении сигнала на любом из двух выходов 17 (или 18) блока 16 концевых выключателей благодаря наличию элемента ИЛИ 22 и при этом последовательно второму резистору 12 подключается четвертый резистор 20. После отключения сигнала от входа корректирующего устройства 9в нем начинается экспоненциальный разряд конденсатора через первый резистор 11 и через цепь, состоящую из резисторов третьего, второго и четвертого 19, 12 и 20. При этом поляр ность сигнала на входе усилителя 13 мощности меняется на противоположную и обеспечивается торможение исполнительного двигателя 14 противовключением, Амплитуда тормозного импульса 10 на входе усилителя 13 мощности определяется сопротивлением второго, четвертого и третьего резисторов 12, 20 и 19 и величиной сигнала на входе корректирующего устройства 9 непосредственно перед размыканием ключа 7, с которой связана частота вращения (кинетическая энергия) выходного вала 15 исполнительного двигателя 14 в начале торможения, Длительность 20 тормозного импульса определяется величинами сопротивлений резисторов 11, 12, 20 и 19 и емкостью конденсатора 10, т.е. постоянной времени разряда конденсатора 10, Выбором вели чнны сопротивления четвертого резистора 20 можно подобрать такие амплитуду и длительность тормозного импульса, чтобы весь процесс торможения исполнительного двигателя 14 до зо полной его остановки проходил в режиме противовключения, т,е. с максимальной интенсивностью. Необходимость введения четвертого резистора 20 обусловлена тем, что постоянная времени корректирующего устройства 9,ерассчитанная по условиям устойчивости следящей системы, обычно в несколько (5-10) раз меньше электромеханической постоянной времени исполнитель б ного двигателя с нагрузкой на валу и недостаточна для эффективного торможения.Ограничение угла поворота при отрицательной полярности напряжения на выходе сглаживающего Фильтра происходит аналогично, при этом работают выпрямитель 6, ключ 8 и ключ 21. На фиг. 2 приведена одна из возможных схем однополупериодного прецизионного выпрямителя, построенная на базе операционного усилителя 28.Высокая линейность такого выпрямителя достигается благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей выпрямительный диод 29 (или 30),Предлагаемая следящая система неуменьшает область допустимых угловблагодаря высокой линейности выпрямителей 5 и 6,В предлагаемой следящей системеустройство ограничения, содержащееключи 7, 8 и 21, элемент ИЛИ 22 иблок 16 концевых выключателей,не вводят в сигнал управления никаких помех, кроме того, в системе осуществляется интенсивное торможениеисполнительного двигателя 14 противовключением и исключается выбег выходного вала 15.Таким образом, изобретение позволяет примерно в четыре раза повысить надежность и качество следящей системы за счет улучшения следующих ее качественных показателей, а именно за счет повышения примерно в три раза отношения сигнал - шум в следящем режиме работы системы, повышения примерно в четыре раза интенсивности торможения при срабатывании ключей 7, 8 и 21, повышения примерно в два с половиной раза чувствителЬности системы при автоматическом снятии выходного вала 15 со стопоров, повышения в шесть раз запаса устойчивости системы, а также за счет уменьшения в полтора раза установившейся ошибки и колебательности системы,Техннческой эффект от использования изобретения подтвержден проверкой работы следящей системы при постановке на стопоры, при снятии со стопоров и в следящем режиме.1120280 Составитель Ю. ГладковГ, Волкова Техред М,Тепер Корректор А. Тяско еда ж 84 акаэ одписн омитета СС открытийская наб,д,4/5 П Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,илиал 39/34 ТиВНИИПИ Госудапо делам из 113035, Москва,ственногобретенийЖ, Рау