Самонастраивающаяся система управления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(зl) С 05 В 13/02, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

* (21) 3647738/24-24 (22) 29. 09.83 (46). 30.06.85. Бюл . Ф 24 (72) В.С.Кулешов и Т.И.Орлянская (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени станкоинструментальный институт (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3549917, кл. G 05 В 13/02, 1983.

2. Вашарин А.В. и др. Управление электроприводами.Л., Энергоиздат, f982..ñ. 311 (прототип). (54)(57) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА

УПРАШ!ЕНИЯ; содержащая последовательно соединенные задающее устройство, первый и второй сумматоры, регулятор скорости и усилитель мощности, электродвигатель с датчиком тока и датчиком скорости, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, a выход усилителя мощности соединен с входом электродвигателя, отличающаяся тем, что, . с целью повьппения быстродействия системы при малых моментах нагрузки, в нее введены последовательно соединенные блок диФференцирования, первый блок умножения, третий сум» матор, четвертый сумматор, второй блок умножения и пятый сумматор, первый и .второй блоки уставок, пос /

„„SU„„3 164663 А ледовательно соединенные третин блок умножения, шестой сумматор, четвертый блок умножения, пятый блок умножения и седьмой сумматор, инвертор и третий блок уставок, причем въиод первого блока уставок соеди-. нен с вторым входом первого блока умножения, первый выход второго блока уставок подключен к второму входу пятого сумматора, второй выход — к второму входу второго блока умножения, а третий выход — к второму входу четвертого сумматора, первый выход третьего блока уставок соединен с первым входом третьего блока умножения, а второй выходс вторйм входом шестого сумматора, второй вход третьего блока умножения подключен к выходу третьего сум;матора, второй вход которого соедиI нен с выходом датчика тока, третий вход пятого сумматора соединен с выходом задающего устройства, выход пятого сумматора подключен к третье-, му входу первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом

i четвертого блока умножения, второй вход

rñåäüì0ão сумматора соединен с выходом

\ датчика скорости и входом инвертора, подключенного выходом к второму входу пятого блока умножения, а выход седьмого сумматора соединен с, вторым входом второго сумматора.

116466

Изобретение относится к классу самонастраивающихся систем и может быть использовано в робототехнике для автоматического управления электроприводами манипуляционных роьотов, обладающих. переменными параметрами объекта управления.

Известна система управления, в которой обеспечение переходного процесса без перерегулирования осу- 10 ществляется путем введения дополнительной нелинейной обратной сняэи по скорости. !!ри этом улучшение переходного процесса в системе происходит путем изменения коэффициента 15 демпфирования в течение переходного процесса 1).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является самонастраивающаяся система управления, 2п содержащая последовательно соединенные задающее устройство, первый и второй сумматоры, регулятор скорости, тиристорный преобразователь, электродвигатель, датчик скорости, 2S выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и датчик.тока $2 j.

Однако известные системы управления имеют низкое быстродействие вслед- gp стние недостаточно полного использования энергетических воэможностеи электродвигателя при малых моментах нагрузки, уставок причем выход первого блока уставок соединен с вторым входом первого блока умножения, первый выход второго блока уставок подключен к второму входу пятого сумматора, второй выход — к второму входу второго блока умножения, а третий выход — к второму входу четвертого сумматора, первый выход третьего блока уставок соединен с первым входом третьего блока умножения, а второй выход — с вторым входом шестого сумматора, второй вход третьего блока умножения подключен к выходу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, третий вход пятого сумматора соединен с выходом задающего устройства, выход пятого сумматора подключен к третьему входу первого сумматора,.выход которого соединен с вторым входом четвертого блока умножения, второй вход седьмого сумматора соединен с выходом датчика скорости и входом иннертора, выходом подключенного к второму входу пятого блока умножения, а ныход седьмого сумматора соединен с вторым входом второго сумматора..

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой самонастраивающейся системы управления, Самонастраивающаяся система управления .содержит задающее устройство

1, первый сумматор 2, второй сумматор 3, регулятор 4 скорости, усилитель 5 мощности, выполненный в виде тиристорного преобразонателя, электродвигатель 6, датчик I. скорости, датчик 8 тока, блок 9 дифференцирования, первый блок 10 умножения, третий сумматор 11, четвертый сумматор 12, второй блок 13 умножения, пятый сумматор 14, первый и второй .блоки 15 и 16 уставок, третий блок 17 умножения, шестой сумматор 18, четвертый блок 19 умножения, пятый блок 20 умножения, седьмой сумматор

21, инвертор 22 и третий блок 23 уставок.

Цель изобретения — повышение

35 быстродействия системы при малых моментах нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающуюся систему управления, содержащую последователь-4р ное соединенные задающее устройство, первый и второй сумматоры, регулятор скорости и .усилитель мощности, электродвигатель с датчиками скорости и тока, выход датчика скорости соединен с вторым входом первого сумматора, а выход усилителя мощности соединен с входом электроднигателя, введены последовательно соединенные блок дифференцирования, у перный блок умножения, третий сумматор, четвертый сумматор, второй блок умножения и пятый сумматор, первый и нторой блоки уставок, последовательно соединенные третий блок умножения 5g шестой сумматор, четвертый блок умножения, пятый блок умножения и седьмой сумматор, инвертор и третий блок

Блоки 9, 10, 11 и 15 образуют анализатор 24 момента нагрузки.

Блоки 12, 13, 14, и 16 образуют устройство 25 самонастройки.

Система работает следующим образом. з 1164663 4

Предварительно на выходе первого В качестве критерия оптимизации блока 15 уставок, выполненного на скорости по энергетическим возможпотенциометре, выставляется сигнал, костям используется нагрузочная равный значению приведенного к валу характеристика с учетом коэффициендвигателя момента инерции (расчет- 5 та форсировки по скорости электроные данные), на выходах второго. бло- двигателя 6, что позволяет повысить ка 16 уставок, выполненного на по» быстродействие системы. тенциометрах, выставляются сигналы, При этом сигнал, соответствующий равные максимально допустимому мо- моменту нагрузки, поступает на вход менту нагрузки, жесткости механичес- 10 четвертого сумматора 12, где сравни-: кой характеристики, значению скорос- вается с сигналом соответствующим ти при максимальной нагрузке электро- максимально допустимой нагрузке элек. двигателя (паспортные данные электро- тродвигателя, поступающим с второго двигателя), на выходах третьего блока блока 16 уставок. На выходе четвер23 уставок, выполненного на потенцио 15 того сумматора формируется сигнал, метрах, выставляются сигнал, равный равный разности моментов, который. минимальному значению коэффициента во втором блоке 13 умножения умйо- сигнала ошибки в контуре нелинейной жается на сигнал, поступающий с выобратной связи,и сигнал, характери хода второго блока 16 уставок хаУ зующий глубину его адаптации при иэ- 2б рактеризующий жесткость механи1 менении момента нагрузки (экспери- ческой характеристики. С выхода .ментальные данные) . второго блока 13 умножения сигнал

9 управляющий сигнал по скорости с соответствующий изменению скорости выхода задающего устройства 1 пос- при изменении нагрузки от максимальтупает на первый сумматор 2,где срав gS ного до текущего значения поступает

T нивается с сигналом, соответствующим . на вход пятого сумматора, где склатекущему значению скорости, поступа- .. дывается с сигналом характеризуУ ющему с выхода датчика 7 скорости ющим значение скорости при макси-.

На вход первого сумматора 2 постУ- мально допустимой нагрузке и сравпает дополнительный сигнал, форми щ нивается с сигналом задания по скоруемый контуром самонастройки. рости, постуяающим с выхода задаКонтур самонастройки производит . ющего устройства 1, оценку момента нагрузки и определяет Таким образом,. на выходе устрой-. оптимальное по энергетическим воз-. ства самонастройки формируется сигможностям электродвигателя значение - нал на изменение задания по скор с35 задания по скоросскорости. При этом, в анализаторе 24 ти, чем обеспечивается выход на опмомента нагрузки по значению Ускоре тимальный энергетический режим рабония с выхода блока 9 дифференциро ты системы. вания скорости и значению приведен- динамических сво ств ного момента инерции с выхода пер- системы, в частности обеспечение. певого блока 15 уставок формируется п< реходного процесса без перерегуливыходе первого блока 10 Умножения рования, осуществляется за счет ввезначение динамического момента, -кото дения контура нелинейной обратрое в третьем сумматоре 11 сравнива ной связи но скорости. ется с сигналом, соответствующим мое ому двигателем. Контур нелинейной обратной связи

Таким образом, на выходе третьего выполнен таким обРазом, что в начасум,, а тора 1 1 формируется сигнал, ха- ле переходного продесса коэффициент рактеризующий момент нагрузки., демпфирования мал и, следовательно, обеспечивается высокая скорость пеВ устройстве 25 самонастройки в N реходного процесса. По мере приблизависимости от величины момента иаг- жения скорости к своему установиврузки определяется значение опти- шемуся значению коэффициент демпфимальной по энергетическим возможиос- рования увеличивается, в реэультатям электродвигателя 6 скорости, те чего перерегулирование уменьшат.е. выбирается оптимальный энерге- SS ется. Это обеспечивается за счет тический режим работы и вырабатыва- перемножения сигнала ошибки и скоется сигнал на изменение задания по скорости. рости в цепи дополнительной обратной связи. Сигнал ошибки после уси1164663.Составитель П. Кудряв цев а..

Редактор Ю.Ковач Техред C йовжий Корректор C Щекмар

Заказ 4185/43 Тираж 863 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

В ления в блоке 19 умножения умножается на значение скорости в блоке 20 умножения, на выходе формируется сигнал положительной обратной связи, который в седьмом сумматоре 21 сравнивается с сигналом отрицательной обратной связи по скорости, пос тупающим с датчика 7 скорости, и формируется сигнал на изменение коэффициента передачи прямого кана.ла.

Коэффициент демпфирования в начале переходного процесса, когда ошибка велика, будет малым, так как в этом случае сигнал положительной обратной связи по скорости настолько велик, что компенсирует сигнал отрицательной обратной связи по скорости.

По мере уменьшения ошибки коэффициент демпфирования будет возрастать, так как с уменьшением ошибки уменьшается влияние дополнительного контура.. нелинейной обратной связи по скорости.

Так как самонастраивающаяся система управления рассчитана на работу с широким диапазоном скоростей и нагрузок, то для обеспечения заданной точности функционирования системы необходима подстройка коэффициента усиления сигнала ошибки в контуре нелинейной обратной связи по скорости.

При этом по значению момента нагрузки с выхода анализатора 24 момента нагрузки и сигналу, характеризующему глубину адаптации, поступающему с выхода третьего блока 23 уставок, в третьем блоке 17 умно10 жения формируется сигнал на изменение в шестом сумматоре 18 коэффициента усиления сигнала ошибки в контуре нелинейной обратной связи, поступающего с выхода третьего

15 блока 23 уставок.

Введение контура нелинейной об.ратной связи по скорости и контура самонастройки позволяет стабилизищ ровать динамические свойства и оптимиэировать энергетические режимы работы, что, в свою очередь, повышает быстродействие системы и приводит к возможности использования

2 электродвигателей с меньшими массогабаритными характеристиками.

Сравнение с прототипом показало, что быстродействие системы увеличивается в 1,5-2 раза за счет авто.матической форсировки электродвигателя по скорости.