Следящая система

 

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последоват.ельно соединенные задатчик, измеритель рассогласования , сумматор и усилитель, соединенный выходом с первым входом нелинейного блока и с входом исполнительного двигателя, соединенного выходом с входом датчика скорости и через редуктор - с входами объекта регулирования и датчика положения, и источник постоянного напряжения, подключенный выходом к второму входу нелинейного блока, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в ней выход датчика скорости соединен с вторым входом сумматора, выход датчика положения соединен с третьим входом нелинейного блока, соединенного выходом с вторым входом измерителя рассогласования.

СО!ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (!!) А ф(5ц С 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " - . *1

H ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643633/24-24 (22) 12.09.83 (46) 28.02.85. Бюл. № 8 (72) В.С. Маслов, Б.Н. Новогранов и А.А. Степанов (7!) Институт машиноведения им. А.А. Благонравова (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 615455, кл. G 05 В 11/01, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 849135, кл. G 05 В 11/01, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 463095, кл. G 05 В .11/01, 1972 (прототип). (54)(57) СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор и усилитель, соединенный выходом с первым входом нелинейного блока и с входом исполнительного двигателя, соединенного выходом с входом датчика скорости и через редуктор — с входами объекта регулирования и датчика положения, и источник постоянного напряжения, подключенный выходом к второму входу нелинейного блока, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в ней выход датчика скорости соединен с вторым входом сумматора, выход датчика положения соединен с третьим входом нелинейного блока, соединенного выходом с вторым входом измерителя рассогласования.

1142811

10 !

20

40

55

Изобретение относится к следящим системам автоматического регулирова- ния и может найти применение при создании управляемых приводов промь1шленных роботов.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, регулятор и объект регулирования, вход и выход которого соединены с первым и вторым сигнальными входа/ ми переключателя, выход которого подключен к второму входу измерителя рассогласования, выходом соединенного через блок изменения структуры с входом переключателя f1) .

Известна также следящая..система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, усилитель, исполнительный механизм, объект регулирования,датчик скоростной обратной связи и блок деления, выходом соединенный с вторым входом сумматора, а вторым входом через блок выделения модуля — с выходом измерителя рассогласования, вторым входом.подключенного к выходу объекта регулирования (2) .

Однако известные системы характеризуются низким быстродействием.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является спедящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, усилитель, исполнительный двигатель и редуктор, выход которого соединен с входом объекта регулирования и вторым входом измерителя рассогласования, датчик скорости, входом соединенный с выходом исполнительного двигателя, а выходом — с первим входом нелинейного блока, вторым входом, соединенного с выходом усилителя, третьим входом — с выходом источника постоянного напряжения, а выходом— с вторым входом сумматора P) .

Недостаток данной системы состоит также в низком быстродействии.

Цель изобретения — повышение быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем что в следящей системе, содерS жащей последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования сумматор и усилитель, соединенФ ный выходом с первым входом нелинеи. ного блока и с входом исполнительного двигателя, соединенного выходом с входом датчика скорости и через редуктор — с входами объекта регулирования и датчика положения, и источник постоянного напряжения, подключенный выходом к второму входу нелинейного блока, выход датчика скорости соединен с вторым входом .сумматора, выход датчика положения соединен с третьим входом нелинейного блока, соединенного выходом с вторым входом измерителя рассогласования.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемой системы," на фиг..2 статическая характеристика нелинейного блока, на фиг.3 — графики переходных процессов при подаче скачкообразных входных воздействий ка предлагаемую систему и на прототип.

Система включает задатчик 1, измеритель 2 рассогласования, сумматор 3, усилитель 4, исполнительный двигатель 5, датчик 6 скорости, редуктор 7, датчик 8 положения, нелинейный блок 9, объект 1О регулирова— ния, источник 11 постоянного напряжения. Кроме того, введены следующие обозначения: U — выходное

1 напряжение i -го функционального блока, К; — коэффициент передачи

i-ro функционального блоха-.

Система работает следующим образом.

С выхода задатчика 1 напряжение U1, пропорциональное заданному положению объекта tO регулирования, поступает на первый вход измерителя 2 рассогласования. На второй вход последнего поступает напряжение U с выхода нелинейного бло9 ка 9. Два напряжения 01 и U сравниваются и на выходе измерителя 2 рассогласования формируется напряжение 02, пропорциональное заданной скорости двигателя 5, которое поступает на первый вход сумматора 3.

На второй инверсный вход сумматора

3 поступает напряжение U< с выхода датчика б скорости, пропорциональное текущему значению скорости двигателя 5. В соответствии с разностью поступивших напряжений U

30 (1) I

К

9 П„+Пи г,це И4

U11 ния.

45

П

9 к (4) 50

9 9 8 (2) ПВ К U o (5) S5

3 142811

С выхода усилителя 4 напряжение U подается в якорную1 цепь исполнительного двигателя 5, приводящего в действие объект 10 регулирования через редуктор 7. Информация о текущем положении объекта 10 регулирования в виде выходного напряжения U датчика 8 положения поступает на третий вход нелинейного блока 9. Йа первый вход нелиней- 1О ного блока 9 поступает напряжение П4 с выхода усилителя 4. В начальный момент времени напряжение, поступающее на вход системы с выхода задатчика 1, целиком проходит по прямому тракту системы.

Усилитель 4 находится в зоне насыщения и на вход двигателя 5 поступает напряжение U соответствуюЧ) щее номинальному напряжению питания двигателя 5. Это же напряжение П4 поступает на первый вход нелинейного блока 9. Статическая характеристика нелинейного блока 9 показана на фиг.2. По оси абсцисс 25 откладываются значения суммы напряжении U4+U11 по оси ординат — коэффициент передачи К> нелинейного блока 9 выходное напряжение уси- . лителя 4, выходное напряжение источ35 ника постоянного напряжеИсточник 11 постоянного напряжения введен в еистему для того, чтобы избежать деления на ноль.

Из фиг.2 видно, что при больших значениях выходного напряжения U4 усилителя 4 коэффициент передачи нелинейного блока 9 имеет небольшое значение и меняется незначительно при больших изменениях напряжения П4.

Величина. напряжения U нелинейного блока 9 определяется. значениями его коэффициента передачи К9 и напряжения US,поступающего на третий вход нелинейного блока 9 с выхода датчика 8 положения

Отсюда видно, что пока напряжение U большое и объект регулирова4 ния 10 находится д@леко от требуемого положения, т.е. напряжение U8 небольшое, величина напряжения П4 также будет незначительной. Поэтому разность напряжений U1-U9, которую формирует измеритель 2 рассогласования, остается большой для того, чтобы усилитель 4 находился в насыщении, и на двигатель 5 поступает номинальное напряжение питания.

При этом объект 10 регулироваь.ия перемещается к требуемому положению с максимальной скоростью. При приближении объекта 10 регулирования к требуемому положению величина выходного напряжения U< датчика 8 положения становится большой. Усилитель 4 работает теперь на линейном участке, т.е. его выходное напряжение U4 становится небольшим.

При этом коэффициент передачи К9 нелинейного блока 9 резко возрастает, что приводит к быстрому росту величины сигнала его выходного напряжения U>. Разность напряжений U1 и П9 поступающих на входы измерителя 2 рассогласования, максимально быстро стремится к нулю, двигатель 5 оста" навливается.

Для достижения соответствия между входным и выходным сигналами в установившемся положении главную обратную связь нужно сделать единичной. С этой целью величина выходного напряжения U11источника 11 постоян- ного напряжения выбирается равной величине коэффициента передачи К датчика 8 положения т.е. Ug< = КВ.

Тогда в установившемся положении системы выходное напряжение П4 усили. тели 4 равно нулю и из формулы (1) следует, что

К

9 К8 (3) подставляя (3) в (2), получаем

Выходное напряжение Us датчика 8 положения связано с выходным напряжением 01...поступающим от объекта 10 регулирования на датчик 8 положения, соотношением

Подставляя (5) в (4), получим равенство

1142811

% ему

Ф1й

ЯНЦК1К Заказ 736/41 Тираж 863 Подписное

4saaan ППП ".Патент, г. Узгород, ул.Проектная,4 т.е. главная обратная связь получается единичной.

Введение нелинейного блока 9 в главную обратную связь выгодно отличает предлагаемую следящую систему от прототипа, так как сравнительно простыми средствами удается максимально (в 40 раз) повысить,быстродействие системы по сравнению с прототипом. Использование предлагаемой системы в промышленности, например в качестве системы управления промьппленным роботом позволяет существенно (в 5Ч раз) повысить производительность робота за счет сокращения времени перемещения его исполнительного органа из одной позиции в другую.