Самонастраивающаяся следящая система с бесконтактным двигателем постоянного тока
Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах управления электроприводами роботов с переменными параметрами момента инерции, приведенного к валу электродвигателя . Цель изобретения - расширение области применения и повьшение надежности системы. Поставленная цель достигается тем, что в систему введен дополнительный контур коррекции, состоящий из последовательно соединенного второго усилителя , третьего сумматора и третьего усилителя. Причем второй выход третьего сумматора подключен к выходу первого усилителя. Использование такого контура позволяет корректировать коэффициент усиления прямой цепи в зависимости от изменения момента инерции. 1 ил. $ (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (б)) 4 С 05 В 13/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3823237/24-24 (22) 31.! О. 84 (46) 23.09.86. Бюл. N - 35 (71) Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Ф.Филаретов (53) 62-50 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
И 830293, кл. G 05 В 13/02, 1981
Авторское свидетельство СССР !
1 1142810, кл. G 05 В 13/02, 1983. (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СЛЕДЯЩАЯ
СИСТЕМА С БЕСКОНТАКТНИМ ДВИГАТЕЛЕМ
ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах управления электроприводами роботов с переменными параметрами момента инерции, приведенного к валу электродвигателя. Цель изобретения расширение области применения и повышение надежности системы. Поставленная цель достигается тем, что в систему введен дополнительный контур коррекции, состоящий из последовательно соединенного второго усилителя, третьего сумматора и третьего усилителя. Причем второй выход третьего сумматора подключен к выходу первого усилителя. Использование такого контура позволяет корректировать коэффициент усиления прямой цепи в зависимости от изменения момента инерции ° 1 ил °
1259212
i/ê (1) где
К
M(p)
o< = а () = К т +1 P (2) 40 Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано при создании систем управ-, ления ггриводами роботов. Цель изобретения — расширение 5 области применения и повышение надежности систем . На чертеже представлена функциональная схема самонастраивающейся следящей системы с бесконтактным двигателем постоянного тока. Система содержит последовательно соединениые первый сумматор 1, дифференцирующее звено 2, умиожитель 3, второй сумматор 4, первый усилитель 5 и бесконтактный двигатель 6 постоянного тока с редуктором, выход гой вап которого механически связан с объектом 7 управлеуия, датчиком 8 положения, выход которого соединен с датчиком 9 скорости, выход которого подключен к первому входу делителя 10, второй вход которого подключен к выходу интегратора 11, апериодическое звено 12, последовательно соединенные второй усилитель 13, третий сумматор 14 и третий усилитель 15. На чертеже введены следующие обозначения . с „ и сг, — соответственно 3 сигналы задающего углового положения и углового положения вала редуктора; < — скорость вращения вала редуктора; U, U — соответственно уси« пиваемый управляющий сигнал и входное управляющее напряжение двигателя, 3 ошибка системы. Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки с выхода первого сумматора 1 после коррекции в блоках 2,3 и 12, усиливаясь, поступает иа электродвигатель 6, приводя его вал во вращательное движение. Электропривод при работе с различными грузами обладает переменным моментом инерции I » которьпг может меняться и широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и приводит к неустойчивости его работы. В результате возникает задача, связанная с обеспечением инвариантиости динамических свойств электропривода к изменениям момента инерции нагрузки. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока описывается передаточной функцией. Kq(t) и (р) * U(t) 1г р + I К 2 скорость вращения вала двигатепя; коэффициент двигателя; момент инерции вращающихся чзстей привода приведенный к валу двигателя; активное сопротивление обмотки; m — число фаз статора. Для реализации поставленной задачи в прямую цепь системы необходимо ввести такое последовательное корректирующее звено, которое позволило бы получить передаточную функцию прямой цепи, разомкнутой по положению системы вида где К вЂ” коэффициент усиления пер6 вого усилителя; передаточное отношение редуктора; à — сопя t Из выражения (2) видно, что параметры передаточной функции И(р) являются постоянными, не зависящими от переменных lIBðàìåòðîâ момента инерции нагрузки. Так как величина I в выражении (1) является переменной, то для получения выражения (2) необходимо подстраивать параметр I в последовательном корректирующем устройстве под соответствующее текущее значение. В известном устройстве для формирования последовательной коррек5 ции использовался cHl HG. тока проВ текйюь,его в якорной цепи двигателя. Этот сигнал пропорционален моменту, развиваемому двигателем. Однако при. использовании в качестве исполнительного элемента бесконтактного двигателя постоянного тока это сделать не удается ввиду особенностей этого двигателя. В результате необходима разработка коррекции новой структуры для обеспечения иивари5 антности привода к изменяющемуся при использовании в ием бесконтактиого двигателя постояиггого тока (ВДПт). Поскольку для БДИТ справедливо равеHcTRo 1259212 Ir сигнал, равный К m. —.—,— р 1 + ! 7 (1И) г Ис) r о»=-- — --,— М=-- — -- I К»»»К К ml< d t 5 (3) то иэ выражения (3) следует, что (m I = (-(1!(Г) — Ki(t) 1 ) dt/ (0»i ) Р Р (4) В выражении (3) .М вЂ” вращающий момент двигателя. В данном случае полагает- !5 ся что ЗЫБИ М = I dt. В общем случае 3 » М = 1 --- + 11 + М 8Ч С» п!» 25 где М „— внешний нагруэочный момент; М,о„ вЂ” момент сухого и вязкого трения. Следует отметить, что для данного типа двигателя М„„ = O. Ма„ равно нулю для статически разгруженных приводов. В результате выражение (3) имеет место для большого числа приводов и поэтому его использование является достаточно правомерным. При условии, что коэффициент уси35 ления второго усилителя 13 равен Kip а коэффициент усиления третьего усилителя 15 — --.—, на е го выходе га будем иметь сигнал, равный -т- (v(r) - w<(t)i ). гip Проинтегрировав этот сигнал в 45 интеграторе 11 и поделив полученный сигнал на сигнал скорости Ф (t) в делителе 10 на выходе этого блока будем иметь точное значение I согласно выражению (4) . 50 Полагая, что передаточная функция инерционного дифференцирующего звена 2 имеет вид W (р) = —,— р/(т + 1) у 2 P 1 на выходе умножителя 3 будем иметь Г!оскольку передаточная функция апериодического звена 12 имеет вид Ч5(р) = l/(Т, + !), то передаточная функция прямой »»епи электропргп ода между выходом пер»»ого сумматора 1 и входом первого усилителя 5 опрецеляется выражением »» Ir U (г) = mK + S() т+1 1 (5) Формула изобретения Самонастраивающаяся следящая система с бесконтактным двигателем постоянного тока, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, ди» ференцирующее звено, умножитель, второй сумматор, первый усилитель и бесконтактный двигатель постоянного тока с редуктором, выходной вал которого механически связан с объектом управления, с датчиком положения, выход которого соединен с отрицательным входом перво го сумматора, и с датчиком скорости, выход которого подключен к первому входу делителя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — к второму входу умножителя, второй вход второго сумматора через апериодическое звено подключен к выходу первого сумматора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с Передаточная функция (5) является передаточной функцией последовательного корректирую»пего звена рассматриваемой систем». С учетом передаточной функции двигателя (l ) и передаточной функции последовательного корректирующего звена (5) передаточная функция прямой цепи, разомкнутой и» положению системы, примет вид (2). Из приведе»» ных р а с суждений видно, что переменный параметр 1 подстраивается под требуемое (текущее) значение. Это позволяет обеспечить достижение точной инвариантности следящей системы к изменяющемуся параметру момента инерции нагрузки. В результате обеспечивается высокое качество работы всего приводного м.".ханизма во всем диапазоне изменения его момента инерции. 1259212 Составитель П. Кудрявцев Техред Л.Олейник, Редактор В.Данко Корректор Л. Патай Заказ 5119/44 Тираж 836 BH11HIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 целью расширения области примснения и повышения надежности, в цее введены последовательно соединенные второй усилитель, третий сумматор и третий усилитель, выход которого подключен к входу интегратора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого усилителя, а вход второго усилителя — с выходом датчика скорости.
