Следящий привод

.М, Сур ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельство СССР 9 875336, кл, С 05 В 11/26, 1980,(54) СЛЕДЯШИЙ ПРИВОД(57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования иможет быть использовано в различныхустройствах автоматики. Целью изобретения является повышение быстродействия следящего привода. Сущностьизобретения заключается в том, чточастота опорного источника, связанная с частотой питания обмоток асинхронного электродвигателя (АДД), изменяется в зависимости от величиныошибки следящего управления, причемзакон изменения частоты выбираетсятаким образом, чтобы постоянная времени АДД сохранялась неизменной вшироком диапазоне изменения ошибкиследящего привода. Для этого в следящий привод, содержащий вычислительное устройство 1, усилительно-преобразовательный блок 3, электродвигатель 4, редуктор 5, датчик 2 обратной связи, блок питания 6, генератор10 тактовых импульсов, усилитель мощности 7, генератор импульсов 8, блокразвязки 9, дополнительно введеныфункциональный преобразователь 13,устройство 11 вычитания импульсов иуправляемый делитель, частоты 12 с соответствующими связями. 1 з,п. ф-лы,6 ил 1 табл.Изобретение относится к системе автоматического регулирования и может быть использовано в различных устройствах автоматики.5Целью изобретения является повышение быстродействия следящего привода.На Фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого следящего привода; 10 на фиг. 2 - схема устройства вычитания импульсов; на фиг, 3 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства:вычитания импульсов; на Фиг. 4, 5 - экспериментальные зависимости постоянной времени асинхрон" ного двухфазного двигателя 1,АДД) Тв и относительного коэффициента передачи в - от величины управляющегоКлвдв, цоА 1сигнала О; ца Фиг. 6 - схема Функционального преобразователя,Следящий привод содержит вычислительное устройство 1, представляющее 25собой дискретный блок вычитания, датчик 2 обратной связи, усилительно"преобразовательный блок 3, электродвигатель 4, редуктор 5, блок б питания,усилитель 7 мощности, генератор 8 импульсов, блок 9 развязки, генератор10 тактовых импульсов, устройство 11вычитания импульсов, управляемый делитель 12 частоты, Функциональный преобразователь 13, задатчик 14 входногосигнала, обмотку 15 управления, обмотку 16 возбуждения, ротор 17 двигателя,Устройство 11 вычитания импульсовсодержит распределитель 18 импульсов,НЯ-триггер 19, 0-триггер 20, первыйи второй элементы И-НЕ 21 и 22,На фиг, 3 обозначены импульсы 23на выходе генератора 10 тактовых импульсов, импульсы 24 и 25 ца первоми втором выходах распределителя 18 4импульсов, импульсы 26 на выходе генератора 8 импульсов, сигнал 27 с прямого выхода КЬ-триггера 19, сигнал28 с инверсного выхода ЕЯ-триггера19 импульсы 29 вычитаемые из выходЯцой последовательности импульсов, сигнал 30 с выхода 0-триггера 20, импульсы 31 установки триггеров в исходноесостояние импульсы 32 ца выходе устройства 11 вычитания импульсов.На Фиг, 4, 5 приняты следующие обос 1- 55значения; 33 - экспериментальные зависи-,мости постоянной времени АПД Тр,в отвеличины управляющего сигнала 9; 34КьвФициента передачи --- от величиныКдв,домуправляющего сигнала 6; 36 - результирующая зависимость изменения отно" сительного коэффициента передачи КАвот величины управляющегоКА,в. моюсигнала 9,На Фиг. б приведен пример построения Функционального преобразователя13, преобразующего трехразрядный кодсигнала управления 0 в двухразрядныйкод управления управляемого делителячастоты 12.Функциональный преобразователь 13(ФП) содержит трехразрядный дешифратор 37, элемент 3 ИЛИ 38, первый,второй, третий, четвертый элементы2 ИЛИ 39-42,Первый, второй и третий выходыдешифратора 38 соединены с первым,вторым и третьим входами элемента 3ИЛИ 38 соответственно, выход которогосоединен с первым входом третьего элемента 2 ИЛИ 41. Четвертый и пятый выходы дешифратора соединены соответст"венно с первым и вторым входами первого элемента 2 ИЛИ 39, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента 2 ИЛИ 42, Шестой и седьмой выходы дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входамивторого элемента 2 ИЛИ 40, выход которого соединен с вторыми входами третьего 41 и четвертого 42 элементов2 ИЛИ соответственно. На выходе третьего 41 и четвертого 42 элементов2 ИЛИ формируется двухразрядный код.Работа функционального преобразователя 13 определяется таблицей истинности. Вход ФП,разряды. Выход ФП,разряды 1 1 2 3 1 2 1 0 0 0 11 1 желаемая зависимость изменения постоянной времени АДЦ от величины управляющего сигнала 9.,; 35 - экспериментальные зависимости относительно коэфПри изменении условий работы следящего привода, например при изменении величины напряжения блока 6 питания, питающего через усилители мощности исполнительный электродвигатель 4, изменяются параметры следящего привода, так как изменяется развиваемый момент электродвигателя 4. Для устранения этого недостатка при изменении величины напряжения питания изменяется в нужную сторону частота импульсов 26 генератора 8 импульсов, которая в устройстве 11 вычитания импульсов вычитается из частоты импульсов генератора 10 тактовых импульсов, При увеличении напряженияблока 6 питания частота генератора 8 импульсов уменьшается, что влечет за собой увеличение частоты Г, сигналов возбуждения и управления и соответствующее снижение момента, развиваемого электродвигателем 4. При уменьшении напряжения источника 6 питания уменьшается частота сигналов управления и возбуждения, что увеличивает ток через обмотки и приводит к увеличению развиваемого электродвигателем 4 момента.Устройство 11 вычитания импульсов работает следующим образом.Импульсы 26 с выхода генератора 8 импульсов через блок 9 развязки поступают на Б-вход КБ-триггера 19 и устанавливают его в состояние, запрещающее прохождение тактовых импульсов 24 с первого выхода распределителя 18 импульсов через первый элемент И-НЕ 21 на выход устройства11 вычитания импульсов, т.е. из выходной последовательности импульсов вычитается один импульс 29. С приходом импульса с первого выхода распределителя 18 импульсов сигнал 27 с прямого выхода КБ-триггера 19 записывается на выход Р-триггера 20, который разрешает прохождение импульсов 25 с второго выхода распределителя 18 импульсов через второй элемент И-НЕ 22. Импульс 31 с второго выхода распределителя 18 импульсов через второй элемент И-НЕ 22 устанавливает в исходное состояние КБ-триггер 19 и П-триггер 20, при котором импульсы с первого выхода распределителя 18, импульсов через первый элемент И-НЕ 21 поступают на выход устройства 11 вычитания импульсов, В результате на выходе устройства 11 вычитания Продолжение таблиц Вход ФП,Т:1 Выход ФП,разряды 5 О 0 1 1 0 1 0 1 Устройство работает следующим образом.Импульсы высокой частоты К(фиг, 3, п, 23) с генератора 10 тактовых импульсов поступают на первыйвход устройства 11 вычитания импульсов, на второй вход которого с генератора 8 импульсов через блок 9 развязки поступают импульсы частоты Гд,которые вычитаются из импульсов частоты Г. Импульсы результирующей частоты с выхода, устройства 11 вычита"ния импульсов поступают на вход управляемого делителя частоты 12, навыходе которого формируются два сигнала П, и П прямоугольной формы низ- З 0кой частоты К сдвинутые относительно друг друга на г/2. Полученные сигналы П, и П поступают соответственнона второй вход усилительно-преобразова"тельного блока 3 и на усилитель35мощности, обеспечивая поочередно открывание их транзисторов в каждый полупериод напряжения частоты Г Припоявлении сигнала ошибки 6 на выходевычислительного устройства 1 этот 40сигнал усиливается и преобразуешьсяусилительно-преобразовательным блоком 3 и подается на обмотку 15 управления электродвигателя 4 в виденапряжения частоты Г величина которого пропорциональна сигналу ошибки, На обмотку 16 возбуждения электродвигателя 4 с выхода усилителя7,мощности подается сигнал постоянной амплитуды и частоты Г, сдвинутой на Т/2 относительно сигнала управления. Исполнительный электродвигатель 4 через редуктор 5 повернетдатчик 2 обратной связи на такой угол,при котором сигнал ошибки д будет ра 55вен нулю, т.е. сигнал задатчика 14(входной сигнал) и сигнал датчика 2обратной связи будут равны и противоположны по знаку,399697 ь Формула изобретениячины управляющего сигнала О , из ко торых видно, что в линейной зонепривода параметры электродвигателяизменяются примерно в 5-6 раз, чтоприводит к ухудшению характеристик.следящего привода, в частности кснижению быстродействия. Для устранения этого недостатка код управлени9 через Функциональный преобразова"тель 13, который преобразует п-разрядный управляющий сигнал в сигналболее удобной разрядности, подаетсяна управляемый делитель 12 частоты,который изменяет свой коэффициентделения в зависимости от кода управления согласно формуле К,ИГ - у где = гти гирпкод Функционального преобразователя13, таким образом, чтобы скомпенсировать зависимость параметров асинхронного электродвигателя от управляющего сигнала. При малых сигналахуправления коэффициент деления будетбольшим, что приведет к уменьшениючастоты Е, сигналов возбуждения иуправления и соответствующему уменьшению постоянной времени электродвигателя. Зацаваясь необходимым закономизменения постоянной времени двигателя Те от управляющего сигнала, можнвлиять на качественные показателиследящего привода. Наиболее частовстречающийся случай, при которомпостоянная времени Т = сопят(фиг. 4), нри этом коэффициент переда 50о чи, -изменяется в 2 раза (Фиг.5) . ле Ав. но.и импульсов получается последовательность импульсов 32 (фиг. 3), частота которых равна разности частот распределителя 18 импульсов и генератора 8 импульсов.При работе следящего привода наблюдается зависимость параметров асинхронного электропривода (коэффициент передачи и постоянная времени) от величины управляющего сигнала, что существенно усложняет коррекцию следящего привода и снижает его быстродействие. На фиг. 5 приведены экспериментальные зависимости постоянной времени асинхронного электродвигателя Т и относительного коэфКдвфициента передачи --- от велиде,нам 5 10 15 20 25 я30 35 40 1, Следящий привод, содержащий последовательно соединенные вычислительное устройство, усилительно-преобразовательный блок, электродвигатель, редуктор, датчик обратной связи, соединенный выходом с одним из входов вычислительного устройства, другой вход которого соединен с задатчиком входного сигнала, генератор тактовых импульсов, усилитель мощности, выход которого соединен с обмоткой возбуждения электродвигателя, последовательно соединенные генератор импульсов и блок развязки, причем выход блока питания соединен с усилительно-преобразовательным блоком, усилителем мощности и генератором импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия следящего привода, в него введены функциональный преобразователь, устройство вычитания импульсов и управляемый делитель частоты, причем вход функционального преобразователя соединен с выходом. вычислительного устройства, а выход - с управляющим входом управляемого делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом устройства вычитания импульсов, а первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим входом усилительно-преобразовательного блока и входом усилителя мощности, выход блока развязки соединен с вторым входом устройства вычитания импульсов, первый вход которого сое,цинен с выходом генератора тактовых импульсов. 2, Привод по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство вычитания.импульсов содержит КБ-триггер, первый и второй элементы И-НЕ, 0-триггер и распределитель импульсов, причем вход распределителя импульсов является первым входом устройства вычитания импульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и входом синхронизации Р-триггера, а второй выход - с первым входом второго элемента И-НЕ, Я-вход КЯ-триггера является вторым входом устройства вычитания импульсов, К-вход КБ-триггера подсоединен к К-входу 0-триггера и квыходу второго элемента И-НЕ, прямогвыход КБ-триггера соединен с 0-входом 0"триггера, а инверсный - с вторым входом первого элемента И-НЕ,выход которого является выходом устройства вычитания импульсов, а прямой выход П-триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ,1399697 1 б Составитель Г. НефедоваТехред А.КравчукКорректор А. Обруч ор Ю. Середа Заказ 2662/ ктна оизвлпственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул Ти ВНИИПИ Госуда по делам и 3035, Москвараж 866рственногобретенийЖ, Ра Подписноекомитета СССРоткрытийская наб д. 4/5