Система автоматического управления телескопом

Номер патента: 974334

Авторы: Лыков, Орлов, Сенько

ZIP архив

Текст

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 6 ) Дополнительное к авт, свнд-в 1) 2942069/1 8-24 05.8 22)Заявле 5 В 11 исоеаинением заявки 23) Приорнт СССРи нзобрвтенийвтерытнй 3) УДК 62-50бликова та опуб 82, Бюллетень РЬ 42 15,1 нсання 17.11.82 ани Сенько, Е.П. Лыков и,;".А,Б".:рлов(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ ТЕЛЕСКОПОМс ор н с выхора, выходских любо вторемктора 1 3.системыь и быст-до д 5 род Известна система автоматического управления, содержащая измерительный редуктор, двигатель выборки механичес ких люФтов, исполнительный двигатель, выход которого механически связан с нажииным винтом и первым входом измерительного редуктора, управляемый источник питания, выход которого электрически связан со входом двигателя выборки механических люФтов, пепервый вход " с выходом задатчика напряжения покоя двигателя выборки механических люфтов, а второй входс выходом тахогенератора, вход коИзобрете мам автомат ектами с ма углами, мен ного вала с может быть нии радио и антеннами р ие относит ческого уп ими углами ще одного лового ред спольэован оптически адиолокацио я к систеавления объповоротат, оборота выход уктора ), и о,при управле и телескопами нных станций ого механически соединеизмерительного редуктогателя выборки механичемеханически соединендом измерительного редуНедостатками известнойяотся ее низкие точностействие. Известна также система управле 1 о ния телескопом с компенсацией люФта в редукторе, содериащая исполнительный двигательдвигатели ), редук" тор, нагрузку, усилители, двигатель (двигатели ), создающий электромеханическую оттяжку редуктора,задатчик характеристики электромеханической оттяжки редуктором и измерительнйй блок, на первый и вторые входы которого поступают соответственно сигналы управляющего воздействия и корректирующих обратных связей, тре" тий вход измерительного блока электрически соединен с выходом нагрузки, Э 974334 4а выход через усилитель сигнала ошиб- передачи, что приводит к дополнительки соединен со входом исполнительного ным энергетическим затратам на управдвигателя, первый выход которого ме- ление, При малых углах поворота объханически соединен с первым входом екта регулирования ( меньше одного оборедуктора, второй вход редуктора ме- б рота выходного вала редуктора) иханически соединен с выходом двигате- при постоянной полярности сигнала отля, создающего электромеханическую от" задатчика начальной компенсации люфтяжку редуктора, а выход редуктора - та в известной системе осуществляетсясо входом нагрузки, первый вход усили- неравномерный односторонний износ вытеля канала компенсации люфта соеди ходных шестерен редуктора. Кроме тонен с выходом задатчика характеристи- го, когда момент, воздействующий наки электромеханической оттяжки редук" выход механической передачи, изменятора, а выход " со входом двигателя, ется по сложному закону, не учитываесоздающего электромеханическую от- мому задатчиком характеристики комтяжку редуктора2 3. 1 пенсации люфта, тогда люфты в механиВ этой системе компенсация люфтов ческой передаче оказываются нескомпенв механической передаче ( редукторе ) сированными, что приводит к уменьшеосуществляется с помощью введения в : нию точности и быстродействия из(систему управления двигателя выборки вестной системы.люфтов механической передачи, кото Наиболее близкой к предлагаемойрый создает принудительный натяг в по технической сущности является сисэлементах механической передачи. тема автоматического управления телеСигналы управления на двигатель скопом, содержащая последовательно совыборки люфтов механической переда- единенные первый сумматор, первый усичи поступают от задатчика характерис-литель, первый исполнительный двигаетики компенсации люфта или, при дру- тель, редуктор, выходной,вал которогой схеме управления, от задатчикаго соединен со входом телескопа,напряжения покоя (постоянного по ве- выход которого соединен с однимличине и знаку) и от тахогенератора, из входов первого сумматора, исоединенного через редуктор с нагруз последовательно соединенные иской. точник опорного напряжения, второй сумматор, второй усилитель иВ первом случае обеспечивается второй исполнительный двигатель, выходизменение величины нажатия в элемен- которого соединен со вторым входомтах механической передачи ( в случае, З редуктора, первый вход которого це"редуктора - в зубьях шестерен и в эле. рез датчик скорости соединен со вто .ментах связи редуктора с объектом ре- рым входом второго сумматора3 1.гулирования ) по сигналам от зщатцика . Недостатками известной системы явхарактеристики компенсации люФта ко ляются ее низкие точность и быстроторый учитывает ожидаемое изменение 40 действие,момента на валу объекта регулирова"науч ( нагрузки ) т.е, при этом полага- Целью изобретения является повы 1ют, что закон изменения моментов шение точности и быстродеиствия сиобъекта регулирования заранее извес- темы.тен в процессе работы системы управ- Поставленная цель достигается, тем,цто в системе, содержащей последоваВо втором случае, когда на вход тельно соединенные первый сумматор,двигателя выборки люфтов механической первый усилитель, первый исполнитель"передачи поступают сигнал от задатчи- ный двигатель и редуктор, выходнойка напряжения покоя ( постоянный по вал которого соединен со входом телевеличине и знаку.) и сигнал от тахо- ф скопа, выход которого соединен с одгенератора, измеряющего скорость. ис" ним из входов первого сумматора, иполнительного двигателя, обеспечива- последовательно соединенные источникется постоянство величины нажатия в опорного напряжения, второй сумматор,элементах механической передачи.ческой передачи В второй усилитель и второй исполнитель обоих случаях исполнительный двига"нительный двига- ф ный двигатель, выход которого соеди"тель оказывается нагруженным значи- ыен со вторым входом редуктора, дотельным дополнительным моментом отволнительно установлены последовательдвигателя выборки люфтов механичес йФтов механической но соединенные датчик момента и нелинейный корректирующий блок, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, а вход датчика момента подключен ко второму выходу первого исполнительного двигателя. 5На фиг. 1 представлена Функциональная схема системы; на Фиг. 2 - примерное расположение шестерен в редукторе.Система автоматического управле ния телескопом содержит первый сумматор 1, первый усилитель 2, первый исполнительный двигатель 3, датчик момента 4, нелинейный корректирующий блок 5, источник опорного напряже" ния 6, элемент управления 7, ключ 8, знакоинвертирующий элемент 9, второй усилитель 10, второй исполнительный двигатель 11, редуктор 12,телескоп 13, суммирующий элемент 14, второй сумма тор 15, вал телескопа 16, вал первого . исполнительного двигателя 17, вал второго исполнительного двигателя 18, шестерни 19-21 редуктора 12, зубья шестерен 22-29, М , М ,М, - моменты, 25Оф Асоответственно, телескопа йервого и второго исполнительных двигателей, Д ,Й ,Й - скорости, соответствен" н 1 42но, телескопа, первого и второго ис" полнительных двигателей, 30Отдел ьные бло ки си с темы имеют следующее Функциональное назначениеЛатчик момента 4 производит косвенное измерение усилия (момента ) испол" нительного двигателя 3 по параметру, 35 пропорциональному усилию (моменту ), например, если исполнительный двигатель 3 является двигателем постоян" ного тока с независимым возбуждением, .то косвенное измерение момента осу ществляется по току якоря, если -, гидродвигатель, то - по перепаду давления и т.д. Нелинейный корректирующий блок 5 обеспечивает нелинейную монотонно убывающую зависимость своего выходного сигнала от момента на валу исполнительного двигателя 3, Например, . в частном случае, величина выходного сигнала блока 5, обратно пропорциональна величине выходного сигнала датчика момента 4. Для нормального Функционирования системы необходимо, цтобы( выходной сигнал блока 5 равнял 55 ся нулю при максилальном моменте на валу двигателя 3.Источник опорного напряжения 6 выполняет Функции задатчика началь" ной компенсации люФта, т.е. служитдля обеспечения компенсации люФтапри включении системы в работу атакже при малых и нулевых моментах телескопа 13 и при совпадении направлений юментов исполнительного двигателя 3 и телескопа 13.Элемент управления 7 представляетсобой полуавтоматический (например,кнопочный ) пульт с индикацией, оператор которого может осуществлять управление ключом 8 в зависимости отграФика наработки механического редуктора 15, если таковой имеется,Ключ 8 - элемент электронного илирелейного типа,Наряду с элементамии 9 ключ 8предназначен для выполнения подгото"вительных предпусковых операций,обеспечивающих подачу на входы суммирующего элемента 14 положительныхили отрицательных сигналов с выходовблока 5 и источника 6, цто, в своюочередь, обеспечивает полофительныйили отрицательный момент М двигате. гля 11 (т,е. момент, воздействующий,соответственно, на зубья 22, 23, 26,27 или 24, 25, 28, 29 шестерен редуктора 12 ), что необходимо для обеспечения равномерности износа зубьевшестерен редуктора. Переклюцениезнаков выходных сигналов блокаи истоцника 6 может осуществляться раз в сутки, в месяц, в годи т.д. перед началом работы системыи в процессе ее работы не производится.Суммирующий элемент 14 представляет собой пропорциональное звено сдвумя суммирующими ( прямыми) входами, причем слагаемые на его входахимеют одинаковые знаки.Элементы 7, 8 9 и 14 Функционально входят в состав сумматора 15, Принципиально указанный сумматор 15 может.иметь другой конструктивный состав.Например, он может быть реализованна диФФеренциальных операционныхусилителях. В этом случае изменениезнаков выходных сигналов блока 5и источника 6 может осуществлятьсяпереключением указанных сигналов спрямых на инвертирующие входы операционного усилителя. Система работает следующим образол.В нацале Работы системы выбирается направление момента, создаваемого7 9743двигателем 11 в соответствие с графикол наработки редуктора 12, что необ;,о,:;,имо для обе пе:еннл равномерно"го износа выходного органа механической передачи ( например, выходной шестерни в редукторе 12 ).Для этого с элемента управления 7на управляющий вход ключа 8 подаетсяуправляющий сигнал, соОтветствующийполученному графику наработки редук фтора 12 для обеспечения выбранногонаправления момента двигателя 11.Ключ 8 в зависимости от значения управляющего сигнала пропускает сигналысо своего первого входа, куда подклю ч:н выход источника опорного напряженил 6, и со своего второго входа,куда подключен выход нелинейного корректирующего блока 5, либо,соответственно, на первый и второй свои выходы,2 фоткуда они поступают на первый и вто"рой входы суммирующего элемента 14,либо на третий и четвертый свои выходы, откуда она через знако-инвертируащий элемент 9 поступают на те же, 25первый и второй входы суммирующегоэлемента 14, с выхода которого поступает, на вход усилителя 10, которыйусиливает его по мощности. , При выполнении механической передачи в ви- Зоде редуктора 12, у которого выходнымэлементом является зубчатая шестерня 19, выбор направления момента,создаваемого двигателем 11 выборкилюфтов механической передачи, осущест вляется в тех случаях, когда выходная шестерня 19 поворачивается на углы, меньшие одного оборота,Предположим, что в соответствие стребованиями регламента и графика наработки редуктора 12 подан сигнал отэлемента управления 7 на управляющийвход ключа 8, такой, что выход источника опорного напряжения б подключается к первому входу, а выход нелинейного корректирующего блока 5 - ковторому входу суммирующего элемента 14, минуя знакоинвертирующий элемент 9. В этом случае по сигналу отисточника опорного напряжения б (постоянному по величине и знаку) исполнительный двигатель 11 создает моментсо знаком плюс порядка 0,1 от номи"нального момента, создаваемого исполнительным двигателем 3. 55 Система в режиме стабилизации, когда на первый вход первого сумматора 1 поступает эффектный сигнал,34 8равный нулю, работает следующим образом,Иомент со знаком плюс двигателя 11 прикладывается к выходному элементу редуктора 12, с которым механически связан телескоп 13, и стремится осуществить перемещение телескопа 13. Информация о перемещениителескопа 13 поступает по цепи главнойобратной связи ( ГОС ) со знаком минус на второй вход первого сумматора 1, который формирует сигнал ошибки, поступающий через усилитель 2 сигнала ошибки на вход исполнительного двигателя 3, со знаком, противоположным знаку сигнала, поступающего на первый вход суммирующего элемента 14 канала компенсации люфта от источника опорного напряженил 6, Это приводит к тому, что исполнительный двигатель 3 развивает момент, противоположный по направлению и равный по величине моменту, создаваемому исполнительным двигателем 11 (о нашем случае со знаком минус ). Таким образом, телескоп 13 в режиме стабилизации при отсутствии моментов внешних сил находится в состоянии покоя и люфт редуктора 12 выбран.При воздействии на телескоп 13 внешнего момейта, направление кото" рого противоположно направлению момента, создаваемого исполйительным двигателем 3, этот момент воспринимается исйолнительным двигателем 3 и люфт не образуется, При этом общий момент исполнительного двигателя 3 возрастает, датчик момента 4 производит косвенное измерение величины усилия ( момента) исполнительного двигателя 3 по параметру, пропорциональному усилию (моменту)(например, если исполнительным двигателем является двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, то по току якоря, если - гидродвигатель, то по перепаду давления и т.д.), но в этом случае нелинейный корректирующий блок 5, обладающий обратно пропорцио- нальной характеристикой, не передает сигнал на второй вход суммирующего элемента .14, тем самым разгружая двигатель выбора 11, который в этом случае получает сигнал только от источника опорного напряжения 6 (постоянный по величине).При воздействии на телескоп 13 внешнегр момента, направление которого совпадает с направлением мо974334 мента, создаваемого исполнительнымдвигателем 3, этот момент восприни.мается двигателем 11 и люФт в редукторе 12 не образуется, В этом случаеобщий момент исполнительного двигателя 3 уменьшается, инФормацияоб этом передается датчиком момента 4 нелинейному корректирующему,блоку 5, который Формирует форсированный сигнал, пропорциональный уменьшению момента исполнительного двигате"ля 3, поступающий на второй вход суммирующего элемента 14 той же полярности, что и сигнал, поступающий отисточника опорного напряжения 6 на 1 фпервый вход суммирующего элемента 14.При этом возрастает момент двигателя 11, располагаемая скорость и мо"мент которого должны быть не меньше,соответственно, скорости и момента 20исполнительного двигателя 3 и компенсируется люФт редуктора 12.Система в режиме сопровождения,при котором на первый вход первогосумматора 1 поступает задающий сигнал, работает следующим образом,При полярности задающего сигналаодинаковой с полярностью сигналаошибки, возникающей в режиме стабилизации, момент исполнительного двигателя 3 возрастает, не изменяя своего направления. Телескоп 13 начинаетдвигаться, при этом направление вращения исполнительного двигателя 3совпадает с.направлением его момента, За направление вращения двигателя 11противоположно направлению развиваемого им момента. Таким образом исполнительный двигатель 3 осуществляетдвижение телескопа 13, преодолевая 40момент двигателя 11,Возникающий внешний момент, воз"действующий на телескоп 13, не создает люФта в редукторе 12, так как вданном случае его компенсация осу"ществляется аналогично описанной врежиме стабилизации.Система е режиме аетосопровожде"ния, когда полярность задающего сигнала противоположна той,.которуй имеет сигнал ошибки, возникший в режиместабилизации, работает следующим об"разом.Задающий сигнал такой полярностивызывает уменьшение сигнала ошибкипо отношению к тону сигналу, которыйимел место е режиме стабилизации.При этом по цепи - датчик момента 4 инелинейный корректирующий блок 5, на 10второй вход суммирующего элемента 14 поступает Форсированный сигнал, который возрастает пропорционально возрастанию задающего сигнала этой же полярности. Таким образом, двига" тель 11 берет на себя роль исполнительного двигателя 3, у него в этом случае направление вращения и направле-, ние момента совпадает. Направление момента и направление вращения исполнительного двигателя 3 в этом случае противоположны, и он в данном случае осуществляет дополнительную нагрузку двигателя 11 моментом, который соответствует моменту исполнительного двигателя 3 в режиме стабилизации,Возникающий внешний момент, воздействующий на телескоп 13, не создает люФта в редукторе 12, так как осуществляется его компенсация способом,аналогичным описанному в режиме стабилизации. Таким образом, вне зависимости от режима работы системы автоматического управления и от направле"ния движения ее выходного вала редуктора 12 и знака внешнего возмущающе"го момента, моменты, развиваемые исполнительными двигателями 3 и 11 всегда направлены навстречу друг другуи имеют каждый свой знак, зависящийтолько от знака напряжения с источника опорного напряжения 6,Указанные выше отлицительные особенности предлагаемой системы позволя.ют обеспечить разгрузку исполнительного двигателя 3 и равномерный износвыходного органа редуктора 12, а также повысить точность и быстродействиесистемы примерно на 4,Кроме того, отличительные особенности предлагаемой системы позволяютобеспечить ряд дополнительных положительных эФФектов, а именно: уменьшитьтребования к точности изготовленияредуктора 12 и расширить область применения системы, а также обеспецитьвозможность выбора напраеленйя момента, создаваемого двигателем 11 в .соответствии с граФиком его Фактическойнаработки,Формула изобретения Система автоматического управления телескопом, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, первый усилитель, первый исполнитель 11 97 ИУ 12 ный двигатель и редуктор, выходной ход которого подключен к второму вховал которого соединен с входом теле- ду второго сумматора, а вход датцика скопа, выход которого соединен с од- момента подключен к второму выходу ним из входов первого сумматора, и первого исполнительного двигателя. последовательно соединенные источник Зопорного напряжения, второй сумматор, Источники информации второй усилитель и второй исполнитель- принятые во внимание при экспертизе ный двигатель, выход которого соединен 1. Авторское свидетельство СССР с вторым входом редуктоРа, о т л и -360112, кл6 05 6 23/00, 1973, ц а ю щ а я с я тем, цто, с целью 1 в 2. 51 еепз Ее 1 йзсЬг 1 Гс, 197 ч, повыщения точности и быстродействия Т, р.828-833. системы, в ней установлены последо Авторское свидетельство СССР вательно соединенные датчик момента515083, кл. С 05 В 11/01, 197 ч и нелинейный корректирующий блок, вы- (прототип).бредов ва енного комит етений и отк 5 Раушская жгород,СоставительТехред М. Над Тираж 915 ИПИ Государствпо делам изобр5 Москва Ж

Смотреть

Заявка

2942069, 13.05.1980

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-8670

СЕНЬКО ЛЕВ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ЛЫКОВ ЕВГЕНИЙ ПЕТРОВИЧ, ОРЛОВ АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05B 11/01

Метки: телескопом

Опубликовано: 15.11.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-974334-sistema-avtomaticheskogo-upravleniya-teleskopom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Система автоматического управления телескопом</a>

Похожие патенты