Следящая система

 

Изобретение относится к следящим системам с бесконтактными двигателями постоянного тока. С целью Повьппения динамической точности интегратор охватывается через усилитель коммутируемой отрицательной обратной связью, которая включается когда знаки сигнала рассогласования и сигнала на выходе фазоопережающего фильтра противоположны. Выпрямленный сигнал интегратора подключается к контуру системы без дополнительных коммутаций.Следящая система содержит сумматоры .1,4 и 14, усилители 2 и 15, выпрямители 3 и 12, широтно-импульсный модулятор 5, бесконтактный двигатель 6 постоянного тока,реле 7 реверса,фазоопережающий фильтр 8, резистор 9, блоки 10,16 и 19 умножения, дифференциатор 11, интегратор 13, релейный, элемент 17, однополярное реле 18. 2 ил. (Л ф1/9. f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

451 А1

119) (11) 11 4 G 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4083730/24-24 (22) 19.05.86 (46) 15.11.87. Бюл. У 42 (71) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) Л.И.Матюхина, А.С.Михалев и И.Е.Паромчик (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 641399, кл. G 05 В 5/01, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 900255, кл. G 05 В 5/01, 1979. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к следящим системам с бесконтактными двигателями постоянного тока. С целью повышения диНамической точности интегратор охватывается через усилитель коммутируемой отрицательной обратной связью, которая включается, когда знаки сигнала рассогласования и сигнала на выходе фазоопережающего фильтра противоположны. Выпрямленный сигнал интегратора подключается к контуру системы без дополнительных коммутаций. Следящая система содержит сумматоры .1,4 и 14, усилители 2 и 15, выпрямители 3 и

12, широтно-импульсный модулятор 5, бесконтактный двигатель 6 постоянного тока, реле 7 реверса,фазоопережающий фильтр 8, резистор 9, блоки

10,16 и 19 умножения, дифференциатор

11, интегратор 13, релейный. элемент

17, однополярное реле 18. 2 ил.

1352451 (2) dx

sign х„, (3) (х,х„) К Цц при s>gn Us 1

Б=Тх+х, U о (4) при sign 0 Ф sign U„, Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при создании манипуляционных роботов.

Цель изобретения — повышение динамической точности следящей сНс темы.

На фиг ° 1 представлена функциональная схема следящей системы; на 1О фиг. 2 — ее фазовый портрет.

Следящая система содержит первый сумматор 1, первый усилитель 2, первый выпрямитель 3, второй сумма-тор 4, широтно-импульсный модулятор 5, бесконтактный двигатель 6 постоянного тока, реле 7 реверса, фазоопережающий фильтр 8, редуктор

9, первый блок 10 умножения, дифференциатор 11, второй выпрямитель 20

12, интегратор 13, третий сумматор

14, второй усилитель 1, второй блок

16 умножения, релейный элемент 17, однополярное реле 18, третий блок

19 умножения.

Следящая система работает следующим образом.

В сумматоре 1 определяется величина рассогласования между входным ю и выходным углами, которая затем ЗО усиливается в усилителе 2. Выход. ное напряжение усилителя 2 через фазоопережающий фильтр 8 и реле 7 реверса определяет знак управляющего напряжения, поступающего на двигатель 6, амплитуда которого определяется выходным напряжением сумматора 4.

На входы сумматора 4 поступают сигналы, пропорциональные модулю сиг- 4О нала рассогласования, модулю интеграла от сигнала рассогласования и производной от входного воздействия.

Дифференциатор 11 и блок 10 умножения реализуют инвариантный по отношению к задающему воздействию канал системы, который улучшает качество отработки линейно изменяющихся входных воздействий.

Напряжение на входе интегратора яО

13 формируется по линейному закону вида где К вЂ” коэффициент передачи контуРа отрицательной обратной связи, охватывающей интегратор 13

Динамика работы следящей системы характеризуется следующей системой дифференциальных уравненений: — = К х — К yf(x, х„) (1)

К f х (К х/ /у ) где х = U, у = U, х„= U

К„ — коэффициент передачи интегратора 13;

1 при хх„<0 (sign х Ф

Ф sign хк) у

0 при хх„> 0 (sign =

sign х„);

К вЂ коэффициент передачи ПУ 2;

К вЂ” общий коэффициент передачи

ШИМ 5, БДПТ 6, P 9 и ПУ 2;

Т вЂ” электромеханическая постоянная времени БДПТ 6;

К„ — коэффициент передачи от выхода ПУ 2 до выхода выпрямителя 3; а — скорость линейной заводки e; = at.

Как следует из фиг. 1 и уравнений (1) — (3),предлагаемая следящая система является системой с переменной структурой, причем переключение с одной структуры на- другую определяет ся соотношением между значениями

sign х и sign х„ (всего возможны четыре различных структуры).

В качестве фазовых координат сисI темы выберем g, х и х. Тогда переключение с одной структуры на другую будет происходить на плоскостях х = 0 и х„ = 0 этого фазового пространства. Скользящие движения в системе возможны только при х „ = О, поэтому сформируем поверхность переключения S в ниде где Т „ — постоянная времени блока 8.

Фазовое, пространство (у, х,х) для„предлагаемой следящей системы

1352451 изображено на фиг. 2. При входном воздействии в виде единичного скачка 1 (t) движение в системе начинается с точки М (О, х, О) и в

5 дальнейшем происходит по фазовой траектории до попадания на плоскость скольжения S (точка Е,), после чего движение протекает в скользящем режиме (участок М,М фазовой траекто- 10 рии). Положение изображений точки фазового пространства, соответствую" щее завершению в системе переходного процесса, существенно зависит от на- личия на валу двигателя 6 момента 15 нагрузки. Если момент нагрузки, приведенный к валу двигателя 6, равен нулю (Y,ä = О), то после завершения переходного процесса изображающая точка будет находиться в начале ко- 20 ординат фазового пространства. Когда

М О, после завершения переходного процесса изображающая точка будет находиться на оси 0, что означает,что напряжение, зайесенное интегратором 13, компенсирует влияние момента нагрузки и ошибка в системе при постоянном моменте нагрузки на валу двигателя 6 будет равна нулю. Указанным двум случаям (Y. =0 30 и YiÄ P О) на фиг. 2 соответствуют участки Yi 0 и М<М> фазовых траекторий.

Таким образом, использование интегратора, охваченного нелинейной обратной связью, позволяет существенно снизить перерегулирование и тем самым повысить динамическую точность системы.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая первый сумматор, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с последовательно соединенными фазоопережающим фильтром и реле реверса, выход которого соединен с первым входом бесконтактного двигателя постоянного тока, второй вход которого через широтноимпульсный модулятор соединен, с выходом второго сумматора, а выход через редуктор — с вторым входом первого сумматора, выход первого усилителя через первый выпрямитель соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом реле реверса, о т л и ч а ющ а я с я тем,что,с целью повышения динамической точности, дополнительно введены дифференциатор,третий сумматор,второй усилитель, второй выпрямитель, второй и третий блоки умножения, релейный элемент и однополярное реле, вход дифференциатора соединен с первым входом первого сумматора, а выход — с вторым входом первого блока умножения, выход первого усилителя соединен с первым входом третьего сумматора и входом релейного элемента, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом реле реверса, а выход — с входом однополярного реле, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора и входом второго выпрямителя,выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, выход третьего блока умножения через второй усилитель соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом интегратора.

1352451

Составитель С.Исаков

Техред А.Кравчук

Корректор Г.Решетник

Редактор M.Àíäðóøåíêo

5565/47 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Подписное

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4