Следящая система

 

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные за- . датчик, измеритель рассогласования, предварительный усилитель, синхронный детектор и сглаживающий фильтр, соединенный выходом через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый ключ и через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй ключ с сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через у силитель мощности с входом исполнительного двигателя, вал которого Соединен с вторым входом измерителя рассогласования и входом блока концевых вьгключателей , выходами coeдинeннo o с управляющими входами первого и второго ключей, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения выбега, повьппения чувствительности и надежности системы, в ней дополнительно S установлен элемент ИЛИ, входами соединенный с выходами блока концевых (О выключателей, а выходом - с управляющим входом корректирующего устройства .

СС103 СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОЮ (И) 3@@ С 05 В 11/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

@penn,, 1 -- ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3/ н aBTOpCHOMV СВ ДЕТВЪСТВ\Г (21) 3624146/24-24 (22) 15.07.83 (46) 23.10.84. Вюл. В 39 (72) 10.А. Наумов, С.А.-Д. Омаров и С.В. Угаров (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 304551, кл. С 05 В 11/14, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N -375742, кл. Н 02 Р 1/40, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

В 511565, кл. С 05 В 11/14, 1974 (прототип). (54)(57) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, предварительный усилитель, синхронный детектор и сглаживающий фильтр, соединенный выходом через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый ключ и через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй ключ с сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилитель мощности с входом исполнительного двигателя, Bast которого соединен с вторым входом измерителя рассогласования и входом блока концевых выключателей, выходами соединенного с управляющими входами первого и второго ключей, о т st и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения выбега, повьппения чувствительности и надежности системы, в ней дополнительно установлен элемент ИЛИ, входами соединенный с выходами блока концевых выключателей, а выходом — с управляющим входом корректирующего устройства.

1120280

Изобретение относится к следящим системам с ограниченным углом поворота выходного вала и может найти применение в металлорежущих станках и в землеройных механизмах, 5

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, предварительный усилитель, синхронный детектор, сглаживающий фильтр, 1О двухтранзисторную ключевую ячейку—

Модулятор, общая точка баз транзисторов которой подключена к одной клемме источника опорного напряжения, а коллекторы — через два нормально замкнутых концевых контакта блока концевых выключателей подключены к второй клемме источника опорного напряжения, выходной усилитель мощности и исполнительный двигатель, вал 2p

Которого кинематически связан со

Вторым входом измерителя рассогласования и с кулачками блока концевых выключателей (11, 25

Недостатками этой следящей системы являются, во-первых, то, что в нег, после размыкания контакта блока концевых выключателей в цепь сигнала управления последовательно включается переход эмиттер-база транзистора ключевой ячейки и снятие следящей системы со стопора при изменении фазы сигнала рассогласования происходит при напряжении (0,6-0,7) В на выходе сглаживающего фильтра, в результате 35 чего уменьшается рабочий угол (или, например, рабочее поле координатографа) на величину, соответствующую (с учетом масштаба) указанному напряжению, во-вторых, то, что в ней клю- <О чевая ячейка, являясь однополупериодным модулятором, имеет на выходе напряжение, содержащее переменную со- ставляющую частоты огорного напряжения и постоянную составляющую, кото- 15 рые по величине пропорциональны сигна лу рассогласования, причем одна из со ставляющих в зависимости от тока исполнительного двигателя используется

:в качестве управляющего сигнала, а 50 вторая является помехой и ухудшает качество работы следящей системы, в-третьих, то, что в ней имеет место значительный выбег исполнительного двигателя при срабатывании ключевой 55 ячейкй, поскольку торможение исполнительного двигателя происходит при нулевом управляющем си нале.

Известна также следящая система, содержащая источник сигнала управле ния, одна клемма которого через последовательно соединенные первый и второй выпрямитель и исполнительный двигатель подключена ко второй клемме источника сигнала управления, причем вал исполнительного двигателя соединен с блоком концецых выключателей, контакты которого установлены параллельно соответствующим выпря— мителям j2) .

Недостатками данной системы являются ее низкая чувствительность и большой выбег ее выходного вала.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая источник сигнала управления, выходом соединенный через последовательно соединенные первые выпрямители и ключ и через последовательно соединенные вторые выпрямитель и ключ с первым сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилитель мощности с входом исполнительного двигателя и с входом блока задержки,,выходом через параллельно включенные третий и четвертый ключи соединенного со вторым входом корректирующего устройства, блок концевых выключателей, входом соединенный с валом исполнительного двигателя, выходом — с управляющими входами ключей (31.

Недостатками известкой системы являются ее большой выбег и ее низкая чувствительность и надежность.

Целью изобретения является уменьшение выбега и повышение чувствительности и надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, предварительный усилитель, синхронный цетектор и сглаживающий фильтр, со- единенный выходом через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый ключ и через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй ключ с сигнальным входом корректирующего устройства, соединенного выходом через усилитель мощности с входом исполнительного двигате.пя, вал которого соединен с вторым входом измерителя рассогласования ч и входом блока концевых выключателей„

3 1120 выходами соединенного с управляющими входами первого и второго ключей, дополнительно установлен элемент ИЛИ, входами соединенный с выходами блока концевых выключателей, а выходом — 5 с управляющим входом корректирующего устройства.

На фиг. 1 дана функциональная схема следящей системы; на фиг.2 принципиальная схема. 1О

Система содержит измеритель 1 рассогласования, предварительный усилитель 2, синхронный детектор 3, сглаживающий фильтр 4, первый и второй выпрямители 5 и 6, первый и второй 15 ключи 7 и 8, корректирующее устройство 9, конденсатор 10, первый и второй резисторы 11 и 12, усилитель

13 мощности, исполнительный двигатель 14, выходной вал 15, блок 16 концевых выключателей с первым и вторым выходами 17 и 18, третий и четвертый резисторы 19 и 20, третий ключ 21, элемент ИЛИ 22, задатчик 23, источник 24 управляющего сигнала, 25 пятый, шестой и седьмой резисторы

25-27, операционный усилитель 28, диоды 29 и 30, общая шина 31 системы, Задатчик 23, измеритель 1 рассогласования, предварительный усилитель Зр

2, синхронный детектор 3 и сглаживающий фильтр 4 функционально входят в состав источника 24 управляющего сигнала.

Система работает следующим о6ра5 зом.

Сигнал с выхода задатчика 23 поступает на один из входов измерителя 1 рассогласования, на другой вход которого поступает сигнал с выхода испол-40 нительного двигателя 14, пропорциональный регулируемому параметру.

Выходной сигнал измерителя 1 рассогласования усиливается в предварительном усилителе 2, детектируется в синхронном детекторе 3 и сглаживается в фильтре 4, выход которого является выходом источника 24, который может быть построен по любой структурной схеме. Так, например, применение потенциометров в качестве задатчика 23 и главной обратной связи между выходом исполнительного двигателя 14 и входом измерителя 1 рассогласования и операционного усилителя в качестве измерителя 1 рассогласования позволяет исключить из источника 24 синхронный детектор 3 и сглаживающий

280 фильтр 4„ не меняя при этом функциональной схемы следующей системы.

Сигнал с выхода источника 24 через последовательно соединенные первый выпрямитель 5, первый ключ 7 (или при другой полярности через выпрямитель 6, второй ключ 8), корректирующее устройство 9 и усилитель 13 мощности поступает на вход исполни- тельного двигателя 14, выходной вал которого изменяет положение связанного с ним объекта регулирования (на фиг. 1 не показан). Сигнал с выхода исполнительного двигателя 14, пропорциональный положению объекта или какому-либо другому регулируемому параметру, поступает на второй вход измерителя 1 рассогласования.

При повороте вала 15 исполнительного двигателя 14 в допустимых пределах сигналы на выходах 17 и 18 блока

16 концевых выключателей отсутствуют, все три ключа 7, 8 и 21 замкнуты и в этом случае постоянный сигнал (с выхода сглаживающего фильтра 4 положительной или отрицательной полярности) поступает, соответственно, через первый 5 или второй 6 выпрямители, через первый 7 или второй 8 ключи, через корректирующее устройство 9 и усилитель 13 мощности на вход двигателя 14, при этом четвертый резистор 20 зашунтирован замкнутым третьим ключом 21 и не оказывает влияния на передаточную функцию корректирующего устройства 9, рассчитанную исходя из требуемых динамических характеристик следящей системы.

При достижении выходным валом 15 исполнительного двигателя 14 границы допустимой области, например, при положительной полярности сигнала на выходе сглаживающего фильтра 4, на выходе 17 блока 16 концевых выключателей появляется сигнал, который размыкает первый ключ 7 и прерывает прохождение сигнала положительной полярности с выхода сглаживающего фильтра 4 на вход корректирующего устройства 9. Одновременно размыкается третий ключ 21 при появлении сигнала на любом из двух выходов 17 (или 18) блока 16 концевых выключателей благодаря наличию элемента ИЛИ 22 и при этом последовательно второму резистору 12 подключается четвертый резистор 20. После отключения сигнала от входа корректирующего устройства 9

1120280 в нем начинается экспоненциальный раз-ряд конденсатора через первый резистор 11 и через цепь, состоящую из резисторов третьего, второго и четвертого 19, 12 и 20. При этом полярность сигнала на входе усилителя 13 мощности меняется на противоположную и обеспечивается торможение исполнительного двигателя 14 противовключением. Амплитуда тормозного импульса на входе усилителя 13 мощности определяется сопротивлением второго, четвертого и третьего резисторов 12, 20 и 19 и величиной сигнала на входе корректирующего устройства 9 непосред-15 ственно перед размыканием ключа 7, с которой связана частота вращения (кинетическая энергия) выходного вала 15 исполнительного двигателя 14 в начале торможения, Длительность 20 тормозного импульса определяется величинами сопротивлений резисторов

11, 12, 20 и 19 и емкостью конденсатора 10, т.е. постоянной времени разряда конденсатора 10, Выбором величнны сопротивления четвертого резистора 20 можно подобрать такие амплитуду и длительность тормозного импульса, чтобы весь процесс торможения исполнительного двигателя 14 до зо полной его остановки проходил в режиме противовключения, т.е. с максимальной интенсивностью. Необходимость введения четвертого резистора 20 обусловлена тем, что постоянная времени корректирующего устройства 9,ерассчитанная по условиям устойчивости следящей системы, обычно в несколько (5-10) раз меньше электромеханической постоянной времени исполнитель б ного двигателя с нагрузкой на валу и недостаточна для эффективного торможения.

Ограничение угла поворота при отрицательной полярности напряжения на выходе сглаживающего фильтра происходит аналогично, при этом работают выпрямитель 6, ключ 8 и ключ 21.

На фиг. 2 приведена одна из воз можных схем однополупериодного прецизионного выпрямителя, построенная на базе операционного усилителя 28.

Высокая линейность такого выпрямителя достигается благодаря глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей выпрямительный диод 29 (или 30).

Предлагаемая следящая система не уменьшает область допустимых углов благодаря высокой линейности выпрямителей 5 и 6.

В предлагаемой следящей системе устройство ограничения, содержащее ключи 7, 8 и 21, элемент ИЛИ 22 и блок 16 концевых выключателей, не вводят в сигнал управления никаких помех, кроме того, в системе осуществляется интенсивное торможение исполнительного двигателя 14 противовключением и исключается выбег выходного вала 15.

Таким образом, изобретение позволяет примерно в четыре раза повысить надежность и качество следящей системы за счет улучшения следующих ее качественных показателей, а именно за счет повышения примерно в три раза отношения сигнал - шум в следящем режиме работы системы, повышения примерно в четыре раза интенсивности торможения при срабатывании ключей

7, 8 и 21, повышения примерно в два с половиной раза чувствителЬности системы при автоматическом снятии выходного вала 15 со стопоров, повышения в шесть раз запаса устойчивости системы, а также за счет уменьшения в полтора раза установившейся ошибки и колебательности системы, Техннческой эффект от использования изобретения подтвержден проверкой работы следящей системы при постановке на стопоры, при снятии со стопоров и в следящем режиме.

1120280

Составитель Ю. Гладков

Редактор Г. Волкова Техред M.Tenep Корректор А. Тяско

Заказ 7739/34 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4