Следящая система с ограниченным углом поворота выходного вала

 

Изобретение относится к астротехнике и может быть использовано при управлении углом поворота оптических телескопов и антенн радиотелескопов. Целью изобретения являются расширение зоны рабочих углов системы и уменьшение времени вывода системы из конечных положений в рабочую зону. Поставленная цель достигается за счет того, что в момент выхода системы на упоры срабатывают концевые выключатели блока концевых выключателей и на его выходе формируется сигнал, осуществляющий переключение регулятора на режим динамического торможения, например , путем замыкания якорной обмотки электродвигателя на резистор динамического торможения. Кроме того, резистор в цепи обмотки возбуждения шунтируется ключом, который срабатывает при наличии сигнала на выходе блока концевых выключателей и при отличии скорости вращения двигателя от нуля, осуществляя тем самым форсировку потока возбуждения электродвигателя . 2 ил. W САР |) 4 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 05 В 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4013238/24-24; 4018307/24-24 (22) 20.01.86 (46) 23.09.87. Бюл, № 35 (72) Е. H. Архангельский, Ю.М. Коротков, Т.В. Петухова,,Ю.Н. Семенов и В.В. Тумаков (53) 62-50(088 ° 8) (56} Авторское свидетельство СССР

¹ 304551, кл. G 05 В 11/14, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 61 1177, кл. G 05 В 11/01, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 746406, кл. G 05 В 11/01, 1978. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА С ОГРАНИЧЕННЫМ

УГЛОМ ПОВОРОТА ВЬИОДНОГО ВАЛА (57) Изобретение относится к астротехнике и может быть использовано при управлении углом поворота оптических телескопов и антенн радиотелескопов.

Целью изобретения являются расширение зоны рабочих углов системы и уменьшение времени вывода системы из конечных положений в рабочую зону. Поставленная цель достигается за счет того, что в момент выхода системы на упоры срабатывают концевые выключатели блока концевых выключателей и на его выходе формируется сигнал, осуществляющий переключение регулятора на режим динамического торможения, например, путем замыкания якорной обмотки электродвигателя на резистор динамического торможения. Кроме того, резистор в цепи обмотки возбуждения шунтируется ключом, который срабатывает при наличии сигнала на выходе а блока концевых выключателей и при отличии скорости вращения двигателя от нуля, осуществляя тем самым форсировку потока возбуждения электродви- С» гателя ° 2 ил.

1339488

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении угловым положением различ— ных объектов. с, Цель изобретения — расширение диапазона допустимых. углов поворота |зыходного вала системы и уменьшения времени вывода выходного вала системы из конечных положений в рабочую зону.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы; на фиг, 2 то же, вариант выполнения.

Следящая система содержит блок 1 управления, исполнительный электродвигатель 2, датчик 3 положения, блок

4 концевых выключателей, датчик 5 скорости, детектор 6, компаратор 7, элемент И 8, ключ 9, регулировочный резистор 10, обмотку 11 возбуждения, якорь 12, источник 13 напряжения питания, задатчик 14, источник 15 опорного напряжения, измеритель 16 рассогласования, формирователь 17 сигнала управления, усилитель 18 мощности,, пороговый блок 19, нагрузка 20, ключ

21, диод 22.

В качестве ключей 9 и 21 могут быть применены любые безынерционн»1е

30 ключи, Формирователь сигнала упра|зления реализует любой закон управления, Система работает следующим образом, При движении нагрузки 20 в рабочей зоне системы ключ 9 разомкнут, поскольку на вход элемента И 8, уп-. равляющего работой ключа 9,, поступает только выходной сигнал датчика 5 скорости через детектор 6 и компара- 40 тор 7 ° Детектор 6 совместно с компаратором 7, уровень опорного напряжения которого равен нулю, выполняют функцию порогового блока 19, вырабатывающего сигнал о наличии скорости 45 системы, независимо от ее величины и направления, При этом обмотка 11 возбуждения исполнительного электродвигателя 2 оказывается подключенной к источнику 13 напряжения питания че- 50 рез регулировочный резистор 10,величина которого выбирается так, чтобы по обмотке 11 возбуждения протекал номинальный ток возбуждения. Выходной сигнал датчика скорости 5 оцновременно поступает на третий информационный вход блока. 1 управления для обеспечения устойчивой работы системы.

При подходе системы к конечным положениям срабатывают концевые выключатели блока 4 концевых выключателей и сигнал с выхода блока 4 поступает на управляющий вход блока 1 управления,переводя систему в режим динамического торможения, например, путем замыкания якорной обмотки исполнительного электродвигателя 2 на резистор динамического торможения или выходное сопротивление усилителя 18 мощности и, кроме того, на второй вход элемента И 8. При этом элемент

И 8 вырабатывает сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 9.

Последний замыкается и шунтирует регулировочный резистор 10, подключая обмбтку 11 возбуждения исполнительного электродвигателя 2 непосредственно к источнику !3 напряжения питания, осуществляя тем самым форсировку тока (потока возбуждения) в обмотке 11 возвозбуждения. Поскольку момент, развиваемый исполнительным электродвигателем 2 постоянного тока, пропорционален потоку возбуждения (току возбуждения), то его тормозной момент, а следовательно, угол торможения системы, который обратно пропорционален моменту исполнительного электродвигателя 2, уменьшится,. По окончании.процесса торможения и остановке системы в конечном положении сигнал на выходе датчика 5 скорости равен нулю, В результатте этого сигнал на выходе элемента И 8 пропадает, ключ 9 размыкается и вновь подключает обмотку

11 возбуждения к источнику 13 напряжения питания через регулировочный резистор 10, обеспечивая .тем самым нормальное возбуждение исполнительно. го электродвигателя 2.

При выходе системы из конечного положения в рабочую зону блок 1 управления отключает режим динамического торможения. На якоре 12 исполнительного электродвигателя 2 появляется напряжение, и он начнет вращаться в сторону выхода в рабочую зону.Одновременно начинает вращаться датчик

5 скорости, и на выходе компаратора

7 появляется сигнал, который гоступает на первый вход элемента И.S. Поскольку в конечном положении блок 4 концевых выключателей срабатывает, на втором входе элемента И 8 также присутствует сигнал, Элемент И 8 срабатывает, и сигнал с его в»глода посМ= К„Фт, (1) где М вЂ” момент электродвигателя 2;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции электродвигателя 2; .I — - ток в якорной цепи.

С другой стороны уравнение равновесия моментов на валу исполнительного электродвигателя 2 без учета моментов сил статических сопротивлений имеет вид: с1 63

М = I

Z dt (2) з 13 тупает на вход ключа 9. Последний замыкается, шунтирует регулировочный резистор 10 и вновь подключает обмотку 11 возбуждения исполнительного электродвигателя 2 непосредственно к источнику 13 напряжейия питания, форсируя тем самым поток возбуждения исполнительного электродвигателя 2, его пусковой момент увеличивается, а сле.довательно, и увеличивается ускорение разгона системы, что обеспечивает более быстрый выход из конечного положения в рабочую зону.

При сходе системы с концевых выключателей сигнал с выхода блока 4 концевых выключателей пропадает, в результате чего пропадает сигнал на выходе элемента И 8. Ключ 9 размыкается и подключает обмотку 11 возбуждения к источнику 13 напряжения питания через резистор 10, обеспечивая тем самым номинальное возбуждение исполнительного электродвигателя 2 при нахождении в рабочей зоне.

Рассмотрим эффект, получаемый при форсировке возбуждения исполнительного электродвигателя 2 в режиме динамического торможения. Известно, что момент, развиваемый исполнительным электродвигателем 2 постоянного тока, может быть записан в виде:

39488 (3) К cD = — IR, где К, — коэффициент противоЭДС;;

R — - суммарное сопротивление якорной цепи.

Определив из уравнений (1) и (2) ток I в якорной цепи, после подстановки его выражения в (3) и преобразований получим уравнение, описывающее .процесс торможения системы:

Т --- +Я = 0

de м dc

Ф (4) 15 -; д где T = - — — — — электромеханичесм К Кмр

Q " кая постоянная времени системы.

Интегрируя уравнение (4) по времени дважды при начальных (0) = 0; са(0) у,; q(0) = О, получим выражение для угла торможения системы

1 р= Т„„,(1 —, ™ ). (5) 25

Анализ выражения (5) с учетом выражения Тм показывает, что угол торможения системы пропорционален электромеханической постоянной времени системы, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна величине потока возбуждения исполнительного электродвигателя 2 (току возбуждения электродвигателя 2), Таким образом, форсируя, например, поток возбуждения исполнительного электродвигателя

2 в два раза, можно уменьшить угол выбега системы в два раза и существенно расширить рабочую зону системы.

Считая, что разгон исполнительного электродвигателя 2 при выходе системы из конечного, положения в рабочую зону осуществляется постоянным моментом, время выхода системы в ра45 бочую зону может быть вычислено по формуле где Х вЂ” суммарный момент инерции якоря 12 и нагрузки, приведенный к валу электродвигателя 2;

M — угловая скорость электродвигателя. 2.

Пренебрегая индуктивностью якорной обмотки, которая, как правило, мала, уравнение напряжений в якорной цепи исполнительного электродвигателя 2 в режиме динамического торможения можно записать: где Я вЂ” ускорение разгона, Тогда при форсировке потока возбуждения исполнительного электродвигателя 2 в два раза время выхода сис. темы из конечного положения в рабочую зону уменьшится тоже в два раза.

Таким образом, в предлагаемой следящей системы обеспечивается автоматическая форсировка возбуждения исполнительного электродвигателя 2

1339488 на время торможения системы в конеч ных положениях и на время выхода сис темы из конечных положений с целью повышения его момента в этих режи=-. мах. Увеличение момента исполнительного электродвигателя 2 в режиме динамического торможения приводит к уменьшению углов выбега системы при торможении, что позволяет выставлять концевые выключатели,ближе к предельному положению (механическим упорам), т,е. расширить рабочую зону системы, Увеличение момента исполнительного электродвигателя 2 в режиме вывода системы из конечных положений в рабочую зону позволяет увеличить ускорение разгона системы, что обеспечивает уменьшение времени вывода системы из конечного положения в ра— бочую зону.

Формула изобретения

Следящая система с ограниченным углом поворота выходного вала, содержащая детектор, подключенный выходом к информационному входу компаратора, соединенного опорным входом с выходом источника опорного напряжения, а выходом с первым входом элемента И, подключенного выходом к управляющему входу ключа, задатчик., соединенный выходом с первым входом измерителя рассогласования, подключенного вторым входом к выходу датчика положения, и выходом к первому входу формирователя сигнала управления, соединенного вторым входом с выходом датчика скорости и выходом с первым входом усилителя мощности, подключенного выходом к якорной обмотке исполнительного электродвигателя, обмотка возбуждения которого подключена одним выводом к первому выходу источника напряжения питания, а другим выводом через регулировочный ре3 зистор — к второму выходу источника напряжения питания, вал исполнительного электродвигателя является выходным валом системы и кинематически связан с нагрузкой и с валами датчика положения и датчика скорости, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что с целью расширения диапазона допустимых углов поворота выходного вала системы и уменьшения времени вывода выходного вала системы из конечных положений в рабочую зону, введен блок концевых выключателей, кинематически соединенный с выходным валом системы и подключенный электрически к вторым входам усилителя мощности и элемента

И, вхоц детектора соединен с выходом датчика скорости, а выводы ключа подключены к выводам регулировочного резистора, 1339488

Составитель Г.Нефедова

Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Редактор В. Петраш

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенйй и открытий

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

Заказ 4216/35

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4