Устройство для управления следящим приводом

Союз СоветскиаСоциалистическимиРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ВТОРСИОМУ СЗИДИТЕДЬС 1 ВУ)М.К 1/О Гесуда ственеи кристеСССРаи изобретенийсткритюй 621. 3( 088. 8) ата опубликования ниЯ 28.02. Авторыизобретения(71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕН СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ ю другие значени руемой коро- чае а ра к- ран ике с ченнвп звнулевых ни чении переме начальной го хвракгеризуе регулируемой ными по врем ения сл ящего привода из ства состояний, ми значениями гул круем нечной гв подаче ски просграмой начальн ески да па наты и ееконечную роизводчку, именично- Чо ни,Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано квк при проектировании новых, гак и при эксплуатации существующих силовых следящих приводов.Следящие приводы, как известно, характеризуются двумя основными режимами работы: режимом слежения и режимом наведения. Различие между этими режимами заключается как в условиях работы слепящих приводов, гак и в задачах, поставленных перед ними. В режиме слежения перед приводом ставится задача отработки управляющего воздействия, когда известно его текущее значение и определены (или могут быть определены) текущиезначения производных ог него по времени. В режиме наведения задача следящего привода заключается в обеспеординагы и ее производных, зв заданное время. При этом на движение следящего привода в режиме наведения, как правило, накладываются ограничения по величине регулируемой координаты и ее п изводных, а закон изменения их во вр менк не контролируется. В общем слу начальные значения регулируемой координаты к ее производных принимаются нулевыми; конечные значения, т.е. значения производных по времени в конечной точке, могут быть также нулевыми в частном случае,гоящее время в теории и и дящих приводов ставится ог дача наведения с обеспече значений всех производных ой координаты по времени очке и за кл ючае гся прак тич на вход следующего приво го входного возпейсгвия в ) 1 ( 1, где ц)- дребзначение регулируемой координаты, а- ее значение в исходном состоянииь 1 ЫОднако эти следящие приводы развивают в объекте регулирования макспмаль- Бно возможные значения скорости и ускорения, что ведет к ускорению износа исполнительных элементов следящего привода и объекта регулирования, сокращению сроков их службы и снижению на- фдежности.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является усгройсгво для формирования,.управляющего.воздействия следящего привода, содержа- фщее счегно-решающий блок, блок формирования сигнала управления и датчиквходного воздействия 3 ,Целью изобретения является повышение надежности устройства.Восгигаегся это тем, чго блок формирования сигнала управления содержит переключатели, замыкающие и размыквющиеконтакты, исполнительный механизм, потенциомегр, компарагор, реле времени,формирователь знака скорости, формирователь знака ускорении, блок совпадения,реле запуска, индикатор и реле реверса,вход которого соединен с движком потенциомегра, а выход - с входами формироМвагеля знакв ускорения и первого переключателя, первый выход которого соединен с первым входом формирователи знака скорости, а второй выход - с входом33индикатора, первый выход которого соединен с вторьгм входом формирователязнака скорости, а второй выход черезреле запуска - с входом реле временипервый выход счетно-решающего блока46через первые замыкающие контакты соединен с первым входом второго переключателя, второй выходс вторым входомвторого переключателя, третий выход через вторые замыкающие контакты - спервым входом третьего переключателя,четвертый выход - с вторым входом третьего переключателя, пятый выход непосредственно - с первыми входамн блока совпадения, компврвтора и четвертого переключателя, а через первые размыкающиеконтакты - с выходом четвертого переключателя н входом датчика входного воздействия, двв выхода второго переключатели соединены с соответствующими входами исполнительного механизма, выходкоторого соединен с движком погенциомегра, первый выход третьего переключателясоединен с крайними выводами погенциометра, а второй выход через вторые замыкающие контакты - с вторым входомблока совпадения и непосредственно ссредним выводом погекциомегра, движоккоторого через соответствующие замыкающие контакты соединен с вторыми входами четвертого переключателя и компарагора,На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 -временные диаграммы работы устройства,Устройство для управления слепящимприводом содержит датчик 1 входноговоздейсгвия, счетно-решающий блок 2,блок 3 формирования сигнала управления,котенциометр 4, исполнительный механизм 5, компаратор 6, первый, второй,третий и четвертый переключатели 7,8,9,10, формирователь 11 знака скорости,формирователь 12 знака ускорения, релереверса 13, реле времени 14, блок совпадения 15, первые, вторые, грегьи ичетвертые замыкающие контакты 16,17,18 и 19, реле запуска 20, индикатор21, первые и вторые размыквющне 1 контакты 22 и 23.На временных диаграммах:н - требуемый угол наведенияобъекта. регулирования;1 - требуемое время наведенияц) - требуемая скорость движения в заданной точке в конце режиманаведекия;Ф 1и ф,- минимально-необходимыезначения максимальных скорости и ускорения движения объекта регулирования;Ю - текущее значение напряжения, пропорционального текущей скоростидвижения;Ц И 1 ц 1" - напряжения, пропорционвльщные значениями ) пф- напряжение, пропорциональКноеОЦ - текущее значение напряженияна выходе протенцномегра;- текущее значение угла наведения;Оп . - напряжение питания;2; - состояние 1 -го переключающего элемента (1 соогвегсгвуег включенному состоянию, 0 - выключенному),Счетно-решающий блок 2 предназначен для определения цо поступающим внего сигналам о требуемых угле наведения Ч, времени наведения Т и скорости в заданной точке (в конце режиманаведения 1 ф величин, минимально необходимых максимальной скорости дви648942 равление которым осуществляется формировагелем 1 2 знака ускорения, Подвижные контакты переключателя 8 соединены с входами .исполнительного механизма 5, а неподвижные соединены перекресгно между собой и через замыкающие контакты 16 реле запуска 20 - с выходом блока 2, на котором формируется напряжениеХп, пропорциональное модулю требуемого максимального ускорения движения следящего привода. Формировагель 11 знака скорости предназначен для изменения полярности подводимого ог счетно-решающего блока 2 к погенциомегру 4 напряжения при несовпадении знаков скорости в требуемой точке наведения и максимальной скорости движения в требуемый диаграммой наведения момент.Компарагор 6 служит для индикации момента равенства текущей скорости движения объекта регулирования и требуемой скорости в заданной точке. Индикатор 21 служит для индикации окончания работы устройства.Работа устройства для формирования управляющего воздействия следящего привода иллюсгрируегся временными диаграммами на фиг. 2 и 3 и происходит следующим образом. Счетно-решающий блок 2 по полученным сигналам о требуемом угле наведения .(рцвремени Т и требуемой скорости движения объекта регулирования в требуемой гочке (К определяет в форме напряжений величину и знак требуемой максимальной скорости движения и величину модуля максимального ускорениядвижения. Эти напряжения появляются на его соответствующих выходах.Команда на включение устройства подается подключением на пр яже ни я пи тания реле запуска 20 (момент времени О на фиг. 2 и 3), при этом происходит срабатывание реле запуска 20, которое производит следующие операции:замыкая контакты 17, подводит напряжение, пропорциональное требуемой максимальной скорости движения, к среднему неподвижному и крайним выводам погенциомегра 4;замыкая контакты 18 и размыкая контакты 23, огключаег вход датчика входного воздействия и вход следящего привода от источника сигнала, пропорционального требуемой конечной скорости движения, и подключает эти входы к движку погенциомегра 4; жепия объекта регулирования, модулямаксимального ускоре ния движе н ия иформирования на своих соответствующихвыходах напряжений, пропорциональныхэтим величинам, 5Погенциометр 4 служит для формирования с помощью исполнительного механизма 5 закона изменения скоростивходного воздействия. Его средний выводи соединенные между собой крайние неподвижные выводы соединены с двумяподвижными контактами третьего переключателя 9, неподвижные контакты этихгрупп соединены перекресгно между собой и через замыкающие контакты 17реле запуска 20 соединены с выходомсчетно-решающего блока 2, на которомформируется напряг ение Уф , пропорциональное требуемой максимальной скорости движения объекта регулирования.Управление переключателем 9 осуществляется формирователем знака скорости11. Движок погенциомегра 4, кинемагически соединенный с выходом исполнительного механизма 5, соединен элекгричес 25ки с входм реле реверса 13 через.замыкающие контакты 19 блока совпадения .15, с вторым входом компаратора 6 ичерез замыкающие контакты 18 реле запуска 20 с вторым входом переключате 30ля 10, управление которым осуществляется компаратором 6.Реле времени 14 служит для исключения возможности ложного срабатывания33электромагнитных реле блока совпадений15 в начальный период работы устройства. Размыкаюшие конгакгы 22 реле времейн соединяют средний неподвижный вывод погенциометра 4 с вторым входом40блока совпадений 15.Блок совпадений 15 служит для определения соотношения знаков требуемоймаксимальной скорости и требуемой скорости в заданной точке, Блок совпадения15 осуществляет управление переключателем 7Реле реверса 13 служит для фиксации моментов нахождения движка погенциомегра 4 в крайних положениях. Еговыход соединен с подвижным контактомпереключателя 7 и входом формирователя 12 знака ускорения, служащего дляизменения направления вращения исполнительного механизма 5 в моменты достижения движком потенциомегра 4 одногоиз крайних положений, Это изменение,осуществляется. двумя группами цереключающих контактов переключателя 8, упзамыкая контакты 16, подключаетнапряжение, пропорциональное требуемому макснмальному ускорению, к входуисполнительного механизма 5, начинаятем самым перемещение движка погенциометрв 4, кинематическисвязанного свалом исполнительного механизма;включает реле времени 14, котороеогключаег своими контактами 22 первыйвход блока совпадений 15 ог неподвижного среднего вывода погенциомегра 4 навремя, определяемое временем срабатывания реле времени 14.Движок потенциоме тра 4 находившийся в момент времени 0 (см. фиг. 2 и 3)и крайнем положении, при движении донеподвижного среднего вывода линейноувеличнваег напряжение на своем выходедо величиныЦр (момент времени Ф 1 ),а затем гак же линейно уменьшвег его,продолжая перемещвгься в том же направлении. При этом скорость его перемещения определяется скоростью вращениявала двнгателя исполнительного механизма 5, г.е. требуемым максимальным ускорением движения обьекга регулированняеВ момент времени 1 н после окончания времени включенного состояния релевремени 14 контакты 22 замыкаются иподключают первый вход блока совпадения 15 к среднему неподвижному выводупогенциомегра 4. При этом напряжение,имеющееся на этом выводе, оказываетсяподютюченным к первому входу блока .совпадений 15, ко второму входу которого уже подведено напряжение, пропорциональное требуемой конечной скоростидв,ижения.В дальнейшем работа устройства завнсиг ог соотношения знаков этих напряжений.Если они совпадают, т.е. если совпадают знаки максимальной и требуемойконечной скорости движения (см. фиг.2),то в момент времени т,2 блок совпадения15 обеспечивает изменение положениязамыкающих контактов 19 и контактовпереключателя 7, В результате этогокомпарагор 6 подключается своим первым входом к движку погенциомегра 4,а выход реле реверса 13 соединяется свходом Индикатора 21 окончания.работыустройства н отключается ог входа формирователя знака скорости 1 1.В момент времени 1, когда напряжение на движке погенциомегра 4 становится равным напряжению, пропорционвльному требуемой конечной скорости, ксмпврагор 6 контактами переключателя 10огключаег вход датчика 1 входного воздействия и вход следящего привода отЗ движка потенциометра 4 и подключаетих к источнику сигнала, пропорционального требуемой конечной скорости движения. Таким образом, следящий приводзаканчиваег отработку режима наведения1 О и далее устройство подготавливает себяк выполнению следующего цикла наведения,Ввиду гого, что исполнительный механизм 5 продолжает вращаться и переме 1 щагь движок погенциомегра 4, то в моменг Ф, напряжение на нем станет равным нулю. В результате этого реле реверса 13 включает сигнал на срабатывание формирователя 12 знака ускорения.20и индикатора 21 окончания работы устройства. Формирователь 12 знака ускорения изменяет полярность напряженияуправления исполнительным механизмом5 с помощью переключателя 8, а индиЮкагор 21 размыкает свои контакты в цепи питания обмотки реле запуска 20. Врезультате контакты 16,17,18 и 23 реле запуска 20 возвращаются в исходноеМсостояние, отключив гем самым исполнительный механизм 5 и погенциометр 4ог счетно-решающегоблока 2, вход датчика 1 входного воздействия ог движкапогенциомегра 4 и зашунгировав конгакИты переключателя 10, соединяющие источник сигнала (на входе которого до момента срабатывания компаратора былонапряжение, пропорциональное требуемойконечной скорости движения объекта ре 46гулирования) с входом следящего привода. Благодаря этому даже при выключении питания устройство управления навход датчика 1 входного воздействия иследящего привода поступает корректирующий сигнал.В случае, когда знаки напряжений,пропорциональных расчетной максимальной и требуемой конечной скорости движения различны, в момент Ф(см. фиг.З)блок совпадения 15 не срабагываег, врезультате чего замыквющие контакты19 и контакты переключателя 7: остаются в исходном состоянии. В момент времени 1 , когда движок потенциометра 4окажется в крайнем положении и напряжение на его выходе станет ратным нулю, реле реверса 13 переводит формирователи 11 и 12 в новое положение, врезультате чего они изменят положениеконтактов переключателей 8,9. При этом иэ-за переключения контактов переключвгеля 8 изменяется направление вращения исполнительного механизма 5, а из-за переключения контактов переключатели 9 изменяется знак напряжения, подведенного к потенциомегру 4. В результате сохраняется линейность изменения напряжения, пропорционального требуемой текущей скорости движения следящего привода.Одновременно с этим срабатывает блок совпадении 15, гак квк теперь знаки напряжений на его входах одинаковы. В результате его замыкающие контакты 19 и контакты переключателя 7 изменяют свое положение, обеспечивая тем самым возможность отключении в момент времени 1 л входа датчика 1 входного воздействии н входа следящего привода от движка потенцнометра 4 в момент равенства напряжений нв входах компаратора 6 с помощью контактов переключателя 10 и подключение этих входов к источнику напряжения Орк, в также отключение формирователя 11 ог выхода реле реверса 13 и подключение к нему индикатора 21 окончания работы устройства.В момент времени Ф, когда напряжение нв движке погенциомегра 4 станет равным нулю, реле реверса 13 включает сигнал на срабатывание формирователя 12,; в результате чего вновь изменяют свое положение контакты переклю-. чателя 8, срабатывание индикатора 21, происходящее одновременно с срабатываниемм формирователя 12, приводит к выключению реле запуска 20, которое возвращает свои контакты 16,17,18 и 23 в исходное состояние. Таким образом, устройство подготовлено к следующему срабатыванию.Применение такого устройства позволяет снизить динамические нагрузки на объект регулирования и исполнительные элементы следящего привода до требуемых в каждом конкретном случае величин, за счет чего снижается их износ и повышвеся надежность следящего привода и самого объекта регулирования,Формула изобретенияУстройство для управления следящим приводом, содержащее счетно-решающий блок, блок формирования сигнала управления и датчик входного воздействия, т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с це. лью повышения надежности, блок формироввния сигнала управления содержит переключатели, замыкающие и рвзмыквющие контакты, исполнительный механизм, потенциометр, компарвтор реле времени,формирователь знака скорости, формирователь знака ускорения, блок совпаденияреле запуска, индикатор и реле реверса,вход которого соединен с подвижнымконтактом потенциометра, в выход - свходами формирователя знака ускоренияи первого переключателя, первый выходкоторого соединен с первым входом формирователя знака скорости, а второй выход - с входом индикатора, первый выход которого соединен с вторым входом,формирователя знака скорости, а второйвыход через реле запуска - с входомреле времени, первый выход счетно-решающего блока через первые: смыкающие контакты соединен с первым входомвторого переключателя, второй выход -с вторым входом второго переключате- .ля, третий выход через вторые замыкающие контакты с первым входом третьего переключателя, четвертый выход - свторым входом третьего переключателя,пятый выход непосредственно - с первыЗйми входами блока совпадения, компарагора и четвертого переключвтеля, в через первые размыквющие контакты - свыходом четвертого переключателя ивходом датчика входного воздействия 3два. выхода второго переключвгеля соединены с соответствующими входамиисполнительного механизма, выход когороГо соединен с движком потенциомегрв, первый выход третьего переключения соединен с крайними выводами потенциометра, в второй выход через вторые размыквющие контакты - с вторымвходом блока совпадения и непосредственно со средним выводом потенциомегрв, движок которого через соответствующие замыкающие контакты соединен свторыми входами четвертого переключагеля и компврвторв.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Лернер А, Я. и др. Оптимальноеуправление, М, Энергия", 1970, с, 3744.2. Энциклопедия кибернетики, Киев,1973, .том 2, с. 431.3. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления, М.-Л. "Энергия", 1965, часть 1 с. 15-19.исное ОИ) ИИПИ Фили ИЯ каз 556/ П Патент", г. Тираж 101 оц, ул. Проектная