Устройство для управления следящим приводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ, содержащее генератор , соединенный с входом формирователя сигналов задания, выходы которого соединены с входами датчика обратной связи, например вращающегося трансформатора, связанного с приводом , вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый и второй выходы датчика обратной связи соединены соответственно с первым и вторым детекторами, вторые входы которых о соединены с выходом генератора, а выход первого детектора соединен с триггером UbdgwTa, отличающее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , в него введены последовательно соединенные источник напряжения смещения, второй сумматор, усилитель, диод и первый ключ, последовательно соединенные первый инвертор и второй ключ и второй инвертор , выход которого подключен к выходу триггера Шмидта и к второму входу второго ключа, соединенного выходом с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выхог дом первого ключа, а третий вход - с выходом первого детектора, причем выход второго инвертора соединен с (Л вторым входом первого ключа, вход первого инвертора подключен к первому входу первого ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу второго детектора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

31Ю G 05 В 19/18 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фаз. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502587/18-24 (22) 20.10.82 (46) 07.05.84. Бюл. У 17 (72) В.Г.Воржев, Е.Г.Афанасьев и-А.Н.Волков (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 703781, кл. G 05 В 19/18, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ, содержащее генератор, соединенный с входом формирователя сигналов задания, выходы которого соединены с входами датчика обратной связи, например вращающегося

+ трансформатора, связанного с приводом, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый и второй выходы датчика обратной связи соединее ны соответственно с первым и вторым детекторами, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а выход первого детектора соединен с триг. гером Шмидта, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены последовательно соединенные источник напряжения смещения, второй сумматор, усилитель, диод и первый ключ, последовательно соединенные первый инвертор и второй ключ и второй инвертор, выход которого подключен к выходу триггера Шмидта и к второму входу . второго ключа, соединенного выходом с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выхо-, дом первого ключа, а третий вход — с выходом первого детектора, причем выход второго инвертора соединен с вторым входом первого ключа, вход первого инвертора подключен к первому входу первого ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу второго детектора.

1091120

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих системах, например, в системах числового програм.много управления станками, датчик 5 .обратной связи в которых имеет синусный и косинусный выходы, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее формирователь сигналов задания в виде синусно-косинусного цифроаналогового преобразователя, вход кагорого соединен с гене 15 ратором синусоидальных колебаний, а выходы — с. входами датчика обратной связи, в качестве которого использован вращающийся трансформатор, связанный с приводом, вход которого соединен с выходом сумматора, выходы вращающегося трансформатора соединены с первым и вторым детекторами, вторые входы которых соединены с выходами генератора, а выход первого детектора 5 соединен с триггером Шмидта Г13.

Недостаткам известного устройства является низкая помехоустойчивость к импульсным помехам.

Цель изобретения — повышение lIoмехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для управления следящим приводом, содержащее генератор, соединенный с входом формиро"

35 вателя сигналов задания, выходы которого соединены с входами датчика обратной связи, например вращающегося трансформатора, связанного с приводом, 40 вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый и второй выходы датчика обратной связи соединень соответственно с первым и вторым детекторами, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а выход

45 первого детектора соединен с триггером Шмидта, введены последовательно соединенные источник напряжения смещения, второй сумматор, усилитель, диод и первый ключ, последовательно соединенные первый инвертор и второй ключ и второй инвертор, выход которого подключен к выходу триггера Шмидта и к второму входу второго ключа, соединенного выходом с первым входом пер 5 вого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а третий вход - с выходом первого детектора, причем выход второго инвертора соединен с вторым входом первого ключа, вход первого инвертора подключен к первому входу первого ключа, а второй вход второго сумматора подключен к выходу второго детектора.

Применение аналоговых элементов исключает сбой системы от импульсных помех, длительность которых меньше постоянной времени привода. Управляющее воздействие на входе привода (U< ), формируемое устройством в этом случае, имеет вид

Uo sin% при -Ti/24+< Ji/2

Пьр = Up sin Up ps+ при

U з1пУ+О соь Ч, прн 7((Р -Ti/2

1 где Up — максимальное значение напряжения на выходах детекторов, Ч вЂ” величина рассогласования между заданным значением угла и положением привода.

Зона допустимого рассогласования такого устройства составляет 135 . Управляющее воздействие, как функция рассогласования, в этой зоне не имеет разрывов, что по сравнению с разрывной функцией, как правило, соответствует большей устойчивости замкнутой систе-. мы.

Усиление сигнала второго детектора при помощи усилителя, включенного последовательно с диодом позволяет расширить зону допустимого рассогласования до величины 4 arcctg(-К), где 135

arectg (-К) (180 С. Кроме того, увеличение крутизны передаточной характеристики, а следовательно, и добротнос. ти системы, при больших рассогласованиях позволяет улучшить динамические свойства следящей системы. При этом добротность системы при малых рассогласованиях не изменяется. Управляющее воздействие в этом случае имеет вид

UpsinV, при - Jt(2 gsj(2

Цпр оз пЧ КПдсоБЧ пРи 3 (2< <Я; (2)

UpsinY+KUpcos+p при -Л< <- it2

1 где К вЂ” коэффициент усиления усилителя.

Включение между выходом второго детектора и диодом второго сумматора, второй вход которого соединен с источ ником напряжения смещения, позволяет путем добавления постоянной составля- . ющей к сигналу детектора сместить в зону меньших рассогласований точку излома кривой управляющего воздейст-.

120 4 ствие, формируемое устроиством с сумматором, установленным перед усилителем, имеет вид

Цозin V, при -arccos (- — -) 4М< arccos (- - -);

1 ем U м

UcUo UO

"пр= Uosin -K(Uocos&Uoм), при атссоз (- -Ч "-)(К<Я;

1 0

Uosin + (0осоз +1 см) у при Л C. Q(- агссоз (- — -), 00 .

10 (3) где U — напряжение источника смещесм ния.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — зависимости напряжений U19 Ц2 Цсм. Цпр от 15 угла рассогласования в устройство содержащее максимальный набор элементов.

Устройство содержит генератор 1, . формирователь 2 сигналов задання,дат- 20 чик 3 обратной связи, привод 4, пер-. вый сумматор 5, первый 6 и второй 7 детекторы, триггер Шмидта 8, второй сумматор 9, источник 10 напряжения смещения, усилитель I1, диод 12, пер. 25 вый ключ 13, первый инвертор 14, второй ключ 15 и второй инвертор 16.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 2 сигналов задания преобразует синусоидальное напряжение, поступающее от генератора 1, в два модулированных по амплитуде напряжения: одно — по синусному, второе— по косинусному закону от задаваемого 35 угла..В этом случае на первом и втором выходах датчика 3 обратной связи, в качестве которого использован вращающийся трансформатор, формируются напряжения, модулированные по ампли- 4о туде, соответственно по синусному и по косинусному закону от величины yrе ла рассогласования, т.е., от разности между углом положения вала привода 4 и углом задания. Эти напряжения посту-.45 пают на входы детекторов 6 н 7,,являющихся:в данном случае фазочувствительными выпрямителями, с выходов которых снимаются выпрямленные напряжения 50

U =UosinV 0 =УосозЧ; где U — максимальное значение напряо жений;

Ч вЂ” . угол рассогласования (фиг2), 55

Управляющее напряжение на входе при",вода 4 формируется из напряжений

U и U, в соответствии с выражением

3 . 1091

Ь вия, н этим уменьшить ее нелинейность, т.е. отношение производных после и до точки излома. Управляющее воздей(3) следующим образом. Сигнал ц„ постоянно поступает на вход сумматора 5 и следовательно на вход привода.

Сигнал U поступает на второй сумматор 9 и смещается на величину напряжения У, поступающего с источника

10 напряжения смещения, и усиливается усилителем 11. Диод 12 пропускает только отрицательную составляющую сигнала с выхода усилителя. Эта.составляющая поступает на вход сумматора

5 через ключ 13 при отрицательном значении рассогласования или черезинвертор 14 и ключ 15 при положительном. Триггер Шмидта 8, выявляющий знак напряжения U,, управляет ключом

15 непосредственно., а ключом 13— через инвертор. Зависимость управляющего воздействия на приводе 5 от рассогласованиу„ш соответствии с выражением (3) .йредставлена кривой

U на фиг.2. Положение .точки излома пр кривой определяется величиной напряжения U „, которое должно быть отрицательным. При U =0 излом йроисходит при Ч =90 и значение 0„ определяется выражением (2). Усилейие сигнала при помощи усилителя 11-позволяет увеличить вону допустимого рассогласования и крутизну кривой при больших рассогласованиях..Последнее способствует бопее быстрой обработке больших рассогласований.

В качестве базового объекта для сравнения рассмотрим устройство управ. ления приводом в одной из наиболее современных, серийно выпускаемых сис" тем ЧПУ станками систем типа ИЦО-П.

Устройство управления приводами в этой системе обеспечивает зону допустимого рассогласования теоретически

90, практически с учетом запаса 60 .

При управлении современными быстроходными станками такая зона накладывает ограничения на величины ускорений и перепадов скоростей при управле. нии станком. Применение в системе дис кретных устройств расширяет зоны до1091120

Составитель П.Кудрявцев

Редактор Ю.Середа Техред N,Êóçüìà Корректор Ю.Макаренко

Заказ 3081/43 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 пустимого рассогласования неприемлемо из-за их низкой помехоустойчивости и нарушения устойчивости системы при некоторых скоростях. Применение предлагаемого устройства позволяет рас- 5 ширить эту зону до 150-170о, что в данном случае вполне достаточно.

При этом не происходит ухудшения других параметров системы.

Прйменение предлагаемоГо устройст- 1О ва в системе ЧПУ ИЦО-П позволяет уве«еЕ личить производительность системы в среднем на 1% за счет увеличения ускорений и перепадов скоростей между ,соседними кадрами программы. Экономия I5 за счет повышения производительности в этом случае составит 420 рублей в год на систему при дополнительных затратах 75 рублей.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства составит 345 рублей на систему в год. При планируемом выпуске систем в таком исполнении 70 единиц в год годовой экономический эффект составит ?Ox375=26 тыс. 250 руб. Кроме того, увеличение допустимых перепадов скоростей позволит сократить число кадров в программе и упростить ее составление.