Нелинейное корректирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 4 б 05 В 5/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ одной сигнал пикового детектора постуна входы первого и второго масштабируюших блоков и на второй вход третьего сумматора, выходной сигнал которого подается на информационный вход блока памяти. Выходной сигнал первого масштабируюшего блока поступает на второй вход первого сумматора, выходной сигнал которого через сигнум-реле и ключ поступает на второй информационный вход первого переключателя и информационный вход интегратора. Выходной сигнал интегратора сравнивается с сигналом, пропорциональным скорости вращения вала исполнительного двигателя, в четвертом сумматоре, выходной сигнал которого через второй релейный блок поступает на вход блока управления. Выходной сигнал второго масштабируюшего блока поступает на второй вход второго сумматора, выходной сигнал которого поступает на управляющие входы первого и второго переключателей. Сигнал с выхода датчика скорости поступает на второй вход устройства и в нем - на вход первого релейного блока, выходной сигнал которого поступает на первый управляющий вход ключа и на второй управляюший вход блока памяти. Выходной сигнал блока памяти поступает на второй вход компаратора, а его выходной сигнал подается на второй управляющий вход ключа, Выходной сигнал источника постоянного напряжения подается на второй информационный вход второго переключателя, а его выходной сигнал поступает на вход усилителя. Выходные сигналы первого переключателя, усилителя и блока управления являются выходными сигналами устройства.7 ил. Вых пает(46) 07,01,87. Бюл.(71) Минский радиот (72) В, А. Барабаш, А И. А. Горбачев и О. А (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидете1226403, кл. б 05 В хническии инститД. Горбачев, Сосновский льство СССР5/01, 1984. РРЕКТИРУЮ ЕЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к двухканальным нелинейным корректируюшим устройствам и может быть использовано в быстродействуюших системах позиционирования, например станков с программным управлением, приводов роботов-манипуляторов, высококачественных следящих установок, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.1226403. Целью изобретения является повышение точности, надежности и уменьшение энергоемкости устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что сигнал рассогласования корректируемой системы поступает на первый вход устройства и в нем - на первый информационный вход первого переключателя, на информационные входы пикового детектора и интегратора, на вход нуль-органа, на первые входы первого, второго и третьего сумматоров, на первый вход компаратора и на первый информационный вход второго переключателя. Выходной сигнал нуль-органа поступает на управляющий вход пикового детектора, вход Сброс интегратора и на первый управляющий вход блока памяти.1282076 1Изобретение относится к двухканальнымнелинейным корректирующим устройствам,может быть использовано в быстродействующих системах позиционирования, например станков с программным управлением,приводов роботов-манипуляторов, в следящих установках, и является усовершенствованием устройства по авт. св, Мю 1226403.Цель изобретения - повышение точности,надежности и уменьшение энергоемкостиустройства,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства в составе корректируемой системы;на фиг. 2 - временные характеристики сигналов устройства; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема интегратора; нафиг. 4 - принципиальная электрическаясхема второго релейного блока; на фиг. 5 -статическая характеристика второго релейного блока; на фиг. 6 - принципиальныеэлектрические схемы блока управления исуммирующего устройства; на фиг. 7 - статическая характеристика входного каскадаблока управления.Блок-схема устройства содержит измеритель 1 рассогласования, блок 2 умножения,суммирующее устройство 3, исполнительныйдвигатель 4 с нагрузкой, датчик 5 скорости,нелинейный корректирующий блок 6, пиковый детектор 7, первый масштабирующийблок 8, первый сумматор 9, сигнум-реле 10,первый переключатель 11, второй масштабирующий блок 12, второй сумматор 13,второй переключатель 14, источник 15 постоянного напряжения, нуль-орган 16, усилитель 17, третий сумматор 18, блок 19 памяти, компаратор 20. ключ 21. первый релейный блок 22, первый 23 и второй 24входы и первый 25, второй 26 и третий 27выходы нелинейного корректирующего блока 6, интегратор 28, четвертый сумматор 29,второй релейный блок 30 и блок 31 управления.Интегратор содержит резистор 32, ключ33, конденсатор 34, операционный усилитель.35 и общую шину 36,Второй релейный блок включает резисторы 37 - 42, операционные усилители 43и 44 и диоды 45 и 46.Блок управления содержит резисторы 47 - 57, стабилитроны 58 и 59, диоды 60и 61, операционные усилители 62 и 63, элементы ИЛИ-НЕ 64 и 65, ключи 66 и 67 итранзистор 68.Суммирующее устройство включает резисторы 69 - 76 и операционные усилители 77 - 79.Кроме того, приняты обозначения: источники 80 - 83 постоянного напряжения,оо 1 оо 2 ооЗ, Уоо 4 - ВыХОдиыЕ НаПряжения источников постоянного напряжения80 - 83, У; - сигнал на выходе -го блока,6 - величина допустимой ошибки скорости.Интегратор 28 (фиг. 3) служит для формирования требуемого профиля диаграммы 2скорости. Он представляет собой интегратор,собранный на операционном усилителе 35,коэффициент усиления которого задаетсяконденсатором 34 обратной связи и входнымрезистором 32. Сброс интегратора 28 осу 5ществляется выходным сигналом нуль-органа 16, который замыкает аналоговыйключ 33.Второй релейный блок 30 (фиг, 4) представляет собой реле с зоной нечувствитель 10 ности, формирующее сигнал управленияблоком 31 управления, в случае превышениядопустимого отклонения истинной скоростидвижения от требуемой по заданному профилю диаграммы скорости. Величина зонынечувствительности задается выходными15 напряжениями К 1 или Ког источников 80и 81 постоянного напряжения. Когда напряжение Узо на входе второго релейного блока 30 превышает значение Уо 1 или Уто открывается соответственно либо диод 45,либо диод 46. Если напряжения У и У,равны по абсолютной величине, то получается симметричная статическая характеристика второго релейного блока 30 (фиг. 5).Для этого должны быть равны между собойсоответственно резисторы 37 и 39, 38 и 40,25 41 и 42,Блок 31 управления (фиг. 6) служитдля перевода суммирующего устройства 3(фиг, 6) из режима линейного суммированияв режим выработки форсирующего напряжения требуемой полярности в случае измеЗО няющегося момента сопротивления нагрузки.Согласно приведенному описанию алгоритма работы всего устройства, выходнойсигнал lзо второго релейного блока 30 поступает на входной каскад блока 31 управ 35ления. Этот входной каскад, собранный нарезисторах 47 - 53, диодах 60 и 61 и операционных усилителях 62 и 63, представляетсобой электрическую модель зоны нечувствительности, имеющую статическую характеристику (фиг. 7), и служит для повышения40 помехоустойчивости и надежности работы всего блока 31 управления. Если сигнал 1.)ьо Юоь то сигнал Обо на выходе входного каскада блока 31 управления представляет собой логический нуль. Поэтому сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 64 равен логической еди нице и ключ 66 подключает в цепь обратнойсвязи операционного усилителя 77 резистор 71.Транзистор 68 закрыт и операционныйусилитель 78 работает в режиме повторителя напряжения, полученного в результате суммирования на операционном усилителе 77 входных напряжений О и У о Коэффициент передачи операционного усилителя 77 определяется отношением резистора 71 к резистору 69 (70). Ключ 67 разомкнут выходным 55 сигналом элемента ИЛИ-НЕ 65. Если сигналУзо равен максимальному положительному напряжению, то оно, ограничиваясь до величины напряжения стабилитрона 58, в виде3логической единицы поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 64.На его выходе формируется сигнал логического нуля и ключ 66 отключает резистор 71 от цепи обратной связи операционного усилителя 77, а ключ 67, замыкаясь, блокирует входное напряжение УоБлагодаря этому на выходе операционного усилителя 77 на любом участке движения при УзюФО будет максимальное отрицательное напряжение, Транзистор 68 по-прежнему закрыт и усилитель 78 работает в режиме повторителя, а выходное напряжение Уз имеет максимальное положительное значение. Если сигнал Узю равен максимальному отрицательному напряжению, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 64 формируется сигнал логического нуля, и тем самым ключ 66 отключает резистор 71, а ключ 67 блокирует напряжение Уп. Однако в этом случае открывается транзистор 68. Операционный усилитель 78 переключается в режим инвертирования знака, поступающего на его входы напряжения. Таким образом, на выходе суммирующего устройства 3 будет максимальное отрицательное напряжение. Операционный усилитель 79 и резисторы 74 и 76 служат для согласования знаков сигнала, поступающего на двигатель 4, и сигнала рассогласования, а также для задания необходимого коэффи циента усиления. Стабилитрон 59 предназначен для ограничения напряжения на выходе входного каскада блока 31 управления: В качестве четвертого сумматора 29 можно применить сумматор, реализованный на операционном усилителе.Нелинейное корректирующее устройство работает следующим образом.В случае, когда момент сопротивления нагрузки не изменяется, система работает как известное устройство и характеризуется четырьмя режимами (фиг. 2): разгоном при 0(1(1, движением с постоянной скоростью при 1(1(1, торможением при 1)1 и режимом операционного движения к точке позиционирования при 0(Уп(07/К. При изменении момента сопротивления нагрузки нелинейный корректирующий блок 6 начинает вырабатывать дополнительный управляющий сигнал, который переводит суммирующее устройство 3 в режим форсировки напряжения, поступающего на исполнительный двигатель 4. Происходит это следующим образом (фиг. 2)Интегратор 28, подключенный информационным входом к выходу ключа 21 с момента времени 1=0 начинает формировать требуемый профиль скорости движения для расчетного момента сопротивления нагрузки посредством интегрирования сигнал с выхода сигнум-реле 10 с коэффициентом усиления интегратора 28 Ки = - ,Кдс, где К 4 и Т 4 -фкоэффициент усиления и постоянная времени 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 двигателя 4; К, - коэффициент передачи датчика 5 скорости. В момент 1 вхождения скорости движения в режим насыщения ключ 21 размыкается и интегратор 28 фиксирует значение входного текущего напряжения. В момент 1 ключ 21 опять замыкается и на информационный вход интегратора 28 поступает сигнал с выхода сигнум-реле 10, однако уже отрицательной полярности, Интегрируя этот сигнал с тем же коэффициентом усиления, интегратор 28 формирует участок торможения требуемого профиля скорости.Таким образом, с помощью интегратора 28, подключенного информационным входом через ключ 21 к выходу сигнумреле 1 О, получают задатчик интенсивности требуемой скорости движения. Сигнал с его выхода /8 поступает на первый вход четвертого сумматора 29, на второй вход которого поступает сигнал с выхода датчика 5 скорости. Сигнал разности, полученный в четвертом сумматоре 29, поступает на вход второго релейного блока 30, который представляет собой реле с устанавливаемой зоной нечувствительности. Если в момент времени момент сопротивления нагрузки начинает изменяться так, что сигнал разности с выхода четвертого сумматора 29 превышает зону нечувствительности второго релейного блока 30 в отрицательную сторону (истинная скорость движения будет меньше требуемой), то второй релейный блок 30 срабатывает и выдает положительный сигнал на вход блока 31 управления. По этому сигналу блок 31 управления переводит суммирующее устройство 3 из режима линейного суммирования в режим форсировки напряжения, и суммирующее устройство 3 выдает на вход исполнительного двигателя 4 напряжение Уз 1 Фиг. 2). Сигнал форсировки соответствует максимально допустимому напряжению исполнительного двигателя 4 и длится до момента времени 1 зз, пока разность между требуемой и истинной скоростью движения не становится равной заданной величине 6, которая определяет зону нечувствительности второго релейного блока 30.Если в момент времени 1 истинная скорость движения превышает значение требуемой скорости на заданную величину о, то по описанному алгоритму снова срабатывает второй релейный блок 30 и выдает сигнал отрицательного напряжения на вход блока 31 управления, которое переводит суммирующее устройство 3 в режим выработки отрицательного форсирующего напряжения, При возвращении истинной ско- рости движения в заданную зону отклонения 6 суммирующее устройство 3 в момент вре//мени 1 опять переходит в режим суммирования посредством обратного срабатывания второго релейного блока 30 и блока 31 управления.=сойз 1, определена для номинального момента сопротивления нагрузки. Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство позволяет обеспечить требуемую динамическую точность и оптимальное быстродействие как при заданном, так и при изменяющемся моменте сопротивления нагрузки. В результате повы 5На фиг. 2 построены временнные характеристики сигналов выходов соответствующих блоков для следующих численных значений параметров: максимальное ускорение ам = 400 рад/с, максимальная скорость им= 10 рад/с, величина ступенчатого задающего воздействия до = 1 рад, коэффициент передачи второго масштабирующего блока Кд = 50.Для этих данных получают Уо = 0,4 В; шаются экономичность и надежность работы корректируемой системы, так как не происходит превышение допустимого напряжения на исполнительном двигателе при изменяющемся моменте сопротивления нагрузки.5Формула изобретения.Нелинейное корректирующее устройствопо авт, св.1226403, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, надежности и уменьшения энергоемкости устройства, в нем дополнительно установлены последовательно соединенные интегратор, четвертый сумматор, второй релейный блок 15 и блок управления, причем информационныйвход интегратора подключен к выходу ключа, вход Сброс интегратора - к выходу нуль- органа, второй вход четвертого сумматора соединен с входом первого релейного блока, а выход блока управления является третьим выходом устройства.1282076г ГСоставитель Ю. Гладков Редактор И. Дербак Техред И. Верес Корректор О. Луговая Заказ 7178/45 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4