Самонастраивающаяся система управления

 

Изобретение относится к области самонастраивающихся систем управления . Цель изобретения - повьппение точности и расширение области применения системы. Она содержит регулятор 1, эталонную модель 2, первый элемент сравнения 3, первый усилитель-преобразователь 4, сумматор 5, второй элемент сравнения 6, второй усилитель-преобразователь 7, третий элемент сравнения 8, интегратор 9, объект 10 управления, датчик 11 тока , датчик 12 скорости, датчик 13 положения. Цель достигается за счет введения элементов 4, 7, 8, II и новых связей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Si) 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к области самонастраивающихся систем управления. Цель изобретения — повышение точности и расширение области приме нения системы. Она содержит регулятор 1, эталонную модель 2, первый элемент сравнения 3, первый усилитель-преобразователь 4, сумматор 5, второй элемент сравнения 6, второй усилитель-преобразователь 7, третий элемент сравнения 8, интегратор 9, объект 10 управления, датчик 11 тока, датчик 12 скорости, датчик 13 положения. Цель достигается за счет введения элементов 4, 7, 8, 1! и но. вых связей. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3878642/24-24 (22) 04.04.85 (46) 15.02.87. Бюл. У 6 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н.Г. Чикуров, С.И. Куликов и А.И. Михайловский (53) 62-50(088.8) (56) Громыко В.Д., Сановский Е .А.

Самонастраивающиеся системы с моделью. N.: Энергия, 1974., с. 80.

Авторское свидетельство СССР

В 960731, кл. G 05 В 13/02, 1982..(54) САМОНАСТРАИВАЮИАЯСЯ СИСТЕМА

УПРАВЛЕНИЯ

„„SU„„1290255 А 1

1290255 (1) (2) M=C(Pi

-I>+M „, или

45 при Ф

С

М мн

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в автоматизированных электропринодах с повьппенными требованиями к точности и качеству регулирования, например в следящих электроприводах.подач металлорежущих станков.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования и расширение области применения устройства.

На чертеже изображена структурная .схема самонастраивающейся системы управления.

Система содержит регулятор 1, эталонную модель 2, первый элемент сравнения 3, перный усилитель-преобразователь 4, сумматор 5, второй элемент сравнения 6, второй усилительпреобразователь 7, третий элемент сравнения 8, интегратор 9, объект управления 10, датчик тока ll, да гчик скорости 12, датчик положения 13.

Эталонная модель 2 функционирует н соответствии с уравнением

< где i — выход модели; х — оценка производной регулируемой координаты„ х — выход регулятора; р — оператор Лапласа.

Система работает следующим образом.

Задающий сигнал Х > поступает на первый вход регулятора 1. Управляющее воздействие Х>, вырабатываемое регулятором, поступает на первый вход эталонной модели 2 и через сумматор 5 на нход объекта управления 10.

На выходе эталонной модели формируется сигнал, соответствующий желаемому переходному процессу изменения тока якорной цепи двигателя. Сигнал с выхода эталонной модели поступает на первый вход первого элемента сравнения 3, на второй вход которого поступает сигнал с выхода датчика тока ll якорной цепи электродвигателя. При отклонении реального процесса изменения тока от желаемого, например, вследствие нелинейности тиристорного преобразователя (усилителя мощности объекта управления) или работы электродвигателя в режиме прерывистых токов на выходе первого элемента сравнения 3 формирует- ся сигнал ошибки, который через первый усилитель-преобразователь 4 и сумматор 5 воздействует на нход объекта управления, уменьшая указанной

5 отклонение по принципу сигнальной самонастройки.

Эталонная модель 2, первый элемент сравнения 3, первый усилительпреобразователь 4, элемент сравне® ния 5 с соответствующими связями образуют первый контур самонастройки, обеспечивающий желаемый закон изменения тока н якорной цепи электродвигателя.

Первый усилитель-преобразователь

4 имеет передаточную функцию пропорционально-интегрирующего звена и необходим для устранения статичес1

20 кой ошибки на выходе первого элемента сравнения 3, а также для увеличения быстродействия первого контура самонастройки. Связь между вторым входом эталонной модели 2 и выходом

25 интегратора 9 позволяет учесть действие электродвижущей силы в якорной цепи электродвигателя.

Интегратор 9, второй элемент сравнения 6, второй усилитель-преобразователь 7, третий элемент сравнения 8 с соответствующими связями образуют второй контур самонастройки„ который на основе информации о токе и скорости объекта управления

35 позволяет получить информацию о статической нагрузке и второй производной выходной координаты объекта управления (ускорении привода). Алгоритмы работы второго контура само40 настройки можно описать уравнениями,! с ; -и„ (3)

const, СУК (4) выходная координата объекта управления; ток якорной цепи электродвигателя; коэффициент пропорциональности; движущий момент объекта управления; момент нагрузки объекта управления;

1290255

I — суммарный момент инерции объекта управления;

Р— поток возбуждения двигателя.

Операция вычисления (К; -М„) во втором контуре самонастройки выполня ется с помощью третьего элемента сравнения 8. Сигнал на его выходе пропорционален второй производной выходной координаты объекта управления. Сигнал с выхода интегратора 9, пропорциональный первой производной выходной координаты, сравнивается с помощью второго элемента сравнения 6 с фактическим значением скорости объекта управления 10. Действие нагрузки M на объект управления приводит к появлению на выходе второго элемента сравнения 6 сигнала ошибки, который через второй усилитель-преобразователь 7 поступает на первый вход третьего элемента сравнения 8 и восстанавливает соответствие между скоростью объекта управления и ее оценкой на выходе интегратора. Поскольку значение тока в якорной цепи электродвигателя задано с помощью контура самонастройки, то действие нагрузки влияет только на скорость объекта управления. Следовательно, сигнал на выходе второго усилителя преобразователя 7 пропорционален моменту нагрузки M„.

Информация о токе во второй контур самонастройки поступает с выхода эталонной модели 2, что устраняет вредное влияние на его работу измерительных шумов, присутствующих в выходном сигнале датчика тока. Источником шумов являются пульсации тока, вызванные ограниченным числом фаз питающего напряжения, работой привода в режиме прерывистых токов или неблагоприятными режимами коммутации в коллекторном узле электродвигателя. Второй контур самонастройки имеет первый порядок, а следовательно, высокое быстродействие и позволяет обеспечить высокую точность оценок первой и второй производной выходной координаты объекта управления. Второй усилитель-преобразователь 7 имеет те же функции и схемную реализацию как и первый усилитель-преобразователь 4.

Информация о скорости поступает в регулятор с выхода интегратора 8, что уменьшает вредное влияние на его работу измерительных шумов, присутствующих в выходном сигнале датчика скорости.

Таким образом, система управления позволяет обеспечить высокое

5 бысТродействие и точность регулирования электропривода, имеет широкий диапазон применения, обладает повышенной помехозащищенностью.

В регулятор 1 системы управления поступает информация о положении, скорости, ускорении и статической нагрузке объекта управления. На основе этих данных регулятор формирует управляющее воздействие.

Передаточная функция регулятора с учетом обратных связей по положению, скорости и ускорению имеет вид

11(Р) = (p +(Y +Y3 Y ) p +(Y3 Yq+Yq Yq Y)1" где Y, — коэффициент передачи диф10 ференцирующего звена регулятора;

Y.,Y>,У -коэффициенты передачи позиционных звеньев регулятора.

В свою очередь характеристический полином объекта управления (для случая когда объект управления представляет собой электродвигатель постоянного тока с тиристорным преобразователем) имеет вид х.(р)=р(Зрр,p +,p+".) (8)

Тогда, приравняв < 31 (9)

У2 3 3 2 В (10)

25 (11) получим уравнения настройки регулятора. Регулятор позволяет понизить порядок объекта управления с четвер30 того до первого, имея всего один дифференциатор в .основном контуре управления, что достигнуто благодаря введению обратной связи по ускорению. Такой регулятор трехкратно дифференцируют задающий сигнал, но уровень высокочастотных шумов в задающем сигнале несравненно меньше, чем в сигналах обратной связи. Устранить влияние высокочастотных шумов в за40 дающем сигнале и предотвратить перегрузки в системе при его резком изменении можно, включив последовательно с первым входом регулятора задатчик интенсивности, представляющий собой инерционное звено первого или второго порядка.

1290255

Составитель В. Кузин

Редактор А. Гулько Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Заказ 7899/44 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения

Самонастраивающаяся система управления, содержащая регулятор, первый вход которого соединен с выходом 5 задатчика, а второй вход, через датчик положения — с первым выходом объекта управления, сумматор, подключенный выходом к входу объекта управления, последовательно соединенные эталонную модель и первый элемент сравнения, последовательно соединенные интегратор и второй элемент сравнения, подключенный вторым входом через датчик скорости к второму выходу объекта управления, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и расширения об\ ласти применения системы„ содержит датчик тока, первый усилитель-преобразователь и третий элемент сравнения, подключенный вторым входом к выходу эталонной модели, а выходом— к входу интегратора и третьему входу регулятора, четвертый вход которого соединен с первым входом эталонной модели и выходом интегратора, пятый вход — с выходом второго усилителяпреобраэователя, а выход — с вторым входом эталонной модели и первым входом сумматора, второй вход первого элемента сравнения подключен через датчик тока к третьему выходу объекта управления, а выход, через первый усилитель-преобразователь — к второму входу сумматора.