Следящий привод

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в различных устройствах автоматики. Целью изобретения является повьшение быстродей- -ствия следящего привода. Сущность изобретения заключается в том, что частота опорного источника, связанная с частотой питания обмоток асинхронного электродвигателя (АДЦ), изменяется в зависимости от величины ощибки следящего управления, причем закон изменения частоты выбирается таким образом, чтобы постоянная времени АДЦ сохранялась неизменной в широком диапазоне изменения ошибки следящего привода. Для этого в следящий привод, содержащий вычислительное устройство 1, усилительно-преобразовательный блок 3, электродвига тель 4, редуктор 5, датчик 2 обратной связи, блок питания 6, генератор 10 тактовых импульсов, усилитель мощности 7, генератор импульсов 8, блок развязки 9, дополнительно введены функциональный преобразователь 13, устройство 11 вьгаитания импульсов и управляемый делитель.частоты 12 с соответствующими связями. 1 з,п. ф-лы, 6 ил., 1 табл. с S (Л со со со О5 со ч1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 99697 А ( (51) 4 G 05 В 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ц, К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4162764/24-24 (22) 15. 12.86 (46) 30.05.88. Вюл. В 20 (72) В.Д. Лебедев и А.М. Сурков (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 875336, кл. G 05 В 11/26, 1980. (54) СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в различных устройствах автоматики. Целью изобретения является повышение быстродей ствия следящего привода. Сущность изобретения заключается в том, что частота опорного источника, связанная с частотой питания обмоток асинхронного электродвигателя (АДД), изменяется в зависимости от величины ошибки следящего управления, причем закон изменения частоты выбирается таким образом, чтобы постоянная времени АДД сохранялась неизменной в широком диапазоне изменения ошибки следящего привода. Для этого в следящий привод, содержащий вычислительное устройство 1, усилительно-преобразовательный блок 3, электродвигатель 4, редуктор 5, датчик 2 обратной связи, блок питания 6, генератор

10 тактовых импульсов, усилитель мощности 7, генератор импульсов 8, блок развязки 9, дополнительно введены функциональный преобразователь 13, устройство 11 вычитания импульсов и управляемый делитель, частоты 12 с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, С

6 ил., 1 табл.

1 1399697 2

Изобретение относится к системе автоматического регулирования и может быть использовано в различных устройствах автоматики.

Целью изобретения является повышение быстродействия следящего привода.

На фиг. I приведена блок-схема предлагаемого следящего привода; 10 на фиг. 2 — схема устройства вычитания импульсов; на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства:вычитания импульсов; на фиг. 4, 5 — экспериментальные зависимости постоянной времени асинхронного двухфазного двигателя (АДД) Т и относительного коэффициента передачи †- -- от величины управляющего

Кле

Де. нм1 сигнала О; на фиг. 6 — схема функционального преобразователя.

Следящий привод содержит вычислительное устройство 1, представляющее 25 собой дискретный блок вычитания, датчик 2 обратной связи, усилительнопреобразовательный блок 3, электродвигатель 4, редуктор 5, блок 6 питания, усилитель 7 мощности, генератор 8 им- 30 пульсов, блок 9 развязки, генератор

10 тактовых импульсов, устройство 11 вычитания импульсов, управляемый делитель 12 частоты, функциональный преобразователь 13, задатчик 14 входного сигнала, обмотку 15 управления, обмотку 16 возбуждения, ротор 17 двигателя.

Устройство 11 вычитания импульсов содержит распределитель 18 импульсов, RS-триггер 19, О-триггер 20, первый и второй элеме нты И-НЕ 21 и 22 .

На фиг. 3 обозначены импульсы 23 на выходе генератора 10 тактовых импульсов, импульсы 24 и 25 на первом и втором выходах распределителя 18 45 импульсов, импульсы 26 на выходе генератора 8 импульсов, сигнал 27 с прямого выхода RS-триггера 19, сигнал

28 с инверсного выхода RS-триггера

19 импульсы 29 вычитаемые из выход10 ной последовательности импульсов, сигнал 30 с выхода D-триггера 20, импульсы 31 установки триггеров в исходное состояние,, импульсы 32 на выходе устройства 11 вычитания импульсов.

На фиг, 4, 5 приняты следующие обос - 55 значения: 33 — экспериментальные зависи-, мости постоянной времени АДЦ Т<> от величи»ы управляющего сигнала 0; 34

Кьв фициента передачи — — — от величины

Кде.ном управляющего сигнала 8; 36 — результирующая зависимость изменения относительного коэффициента передачи

КАВ от величины управляющего

К де. мою сигнала 9 .

На фиг. 6 приведен пример построения функционального преобразователя

13, преобразующего трехразрядный код сигнала управления 8 в двухразрядный код управления управляемого делителя частоты 12.

Функциональный преобразователь 13 (ФП) содержит трехразрядный дешифратор 37, элемент 3 ИЛИ 38, первый, второй, третий, четвертый элементы

2 ИЛИ 39-42.

Первый, второй и третий выходы дешифратора 38 соединены с первым, вторым и третьим входами элемента 3

ИЛИ 38 соответственно, выход которого соединен с первым входом третьего элемента 2 ИЛИ 41. Четвертый и пятый выходы дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента 2 ИЛИ 39, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента 2 ИЛИ 42, Шестой и седьмой выходы дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента 2 ИЛИ 40, выход которого соединен с вторыми входами третьего 41 и четвертого 42 элементов

2 ИЛИ соответственно. На выходе третьего 41 и четвертого 42 элементов

2 ИЛИ формируется двухразрядный код.

Работа функционального преобразователя 13 определяется таблицей истинности.

Вход ФП, разряды.

Выход ФП, разряды

1 2 3

1 2

1 0 0

0 1 (1 1 желаемая зависимость изменения постоянной времени АЛЦ от величины управляющего сигнала 9.,; 35 — экспериментальные зависимости относительно коэфПри изменении условий работы следящего привода, например при изменении величины напряжения блока 6 питания, питающего через усилители мощности исполнительный электродвигатель 4, изменяются параметры следящего привода, TRK как изменяется развиваемый момент электродвигателя 4. Для устранения этого недостатка при изменении величины напряжения питания изменяется в нужную сторону частота импульсов 26 генератора 8 импульсов, которая в устройстве 11 вычитания импульсов вычитается из частоты импульсов генератора 10 тактовых импульсов. При увеличении напряжения блока 6 питания частота генератора 8 импульсов уменьшается, что влечет за собой увеличение частоты f сигналов возбуждения и управления и соответствующее снижение момента, развиваемого электродвигателем 4. При уменьшении напряжения источника 6 питания уменьшается частота сигналов управления и возбуждения, что увеличивает ток через обмотки и приводит к увеличению развиваемого электродвигателем

4 момента.

Устройство 11 вычитания импульсов работает следующим образом.

Импульсы 26 с выхода генератора

8 импульсов через блок 9 развязки поступают на S-вход RS-триггера 19 и устанавливают его в состояние, запрещающее прохождение тактовых импульсов 24 с первого выхода распределителя 18 импульсов через первый элемент И-HE 21 на выход устройства

11 вычитания импульсов, т.е. из выходной последовательности импульсов вычитается один импульс 29. С приходом импульса с первого выхода распределителя 18 импульсов сигнал 27 с прямого выхода RS-триггера 19 записывается на выход D- òðèããåðà 20, который разрешает прохождение импульсов

25 с второго выхода распределителя

18 импульсов через второй. элемент

И-НЕ 22. Импульс 31 с второго выхода распределителя 18 импульсов через второй элемент И-НЕ 22 устанавливает в исходное состояние RS-триггер 19 и

D-триггер 20, при котором импульсы с первого выхода распределителя 18, импульсов через первый элемент И-НЕ

21 поступают на выход устройства 11 вычитания импульсов. В результате на выходе устройства 11 вычитания

Продолжение таб."шць

Вход ФП, .ЕХ

Выход ФП, разряды

0 0

1 0 1

0 1

Устройство работает следующим образом.

Импульсы высокой частоты f„„ (фиг. 3, и. 23) с генератора 10 тактовых импульсов поступают на первый вход устройства 11 вычитания импульсов, на второй вход которого с генератора 8 импульсов через блок 9 развязки поступают импульсы частоты f д, которые вычитаются из импульсов частоты f,„. Импульсы результирующей ча- 25 стоты с выхода, устройства 11 вычита" ния импульсов поступают на вход управляемого делителя частоты 12, на выходе которого формируются два сигнала U u U прямоугольной формы низ- Зп кой частоты f,, сдвинутые относительно друг друга на ь/2. Полученные сигналы U, и U поступают соответственно на второй вход усилительно-преобразова" тельного блока 3 и на усилитель 7

35 мощности, обеспечивая поочередно открывание их транзисторов в каждый полупериод напряжения частоты f, . При появлении сигнала ошибки 9 на выходе вычислительного устройства 1 этот 4О сигнал усиливается и преобразуешься усилительно-преобразовательным блоком 3 и подается на обмотку 15 управления электродвигателя 4 в виде напряжения частоты f, величина которого пропорциональна сигналу ошибки. На обмотку 16 возбуждения электродвигателя 4 с выхода усилителя

7,мощности подается сигнал постоянной амплитуды и частоты f .сдвинутой на i /2 относительно сигнала управления. Исполнительный электродвигатель 4 через редуктор 5 повернет датчик 2 обратной связи на такой угол, при котором сигнал ошибки 8 будет ра55 вен нулю, т.е. сигнал задатчика 14 (входной сигнал) и сигнал датчика 2 обратной связи будут равны и противоположны по знаку, 399697 ь

Формула изобретения чины управляющего сигнала 8 из ко, торых видно„ что в линейной зоне привода параметры электродвигателя изменяются примерно в 5-6 раз, что приводит к ухудшению характеристик .следящего привода, в частности к снижению быстродействия. Для устранения этого недостатка код управлени

8 через функциональный преобразова". тель 13, который преобразует п-разрядный управляющий сигнал в сигнал более удобной разрядности, подается на управляемый делитель 12 частоты, который изменяет свой коэффициент

: деления в зависимости от кода управления согласно формуле f, 1 99

= Й вЂ” 2 -, где Й = tracy - й,„; 6 ш„: код функционального преобразователя

13, таким образом, чтобы скомпенсировать зависимость параметров асинхронного электродвигателя от управляющего сигнала. При малых сигналах управления коэффициент деления будет большим, что приведет к уменьшению частоты Е< сигналов возбуждения и управления и соответствующему уменьшению постоянной времени электродвигателя. Зацаваясь необходимым законом изменения постоянной времени двигате ля Т ц от управляющего сигнала, можн влиять на качественные показатели следящего привода. Наиболее часто встречающийся случай, при котором постоянная времени Т„ = const (фиг. 4), нри этом коэффициент переда50 о чи, - -- изменяется в 2 раза (фиг.5) .

Кл

М,в. нам импульсов получается последовательность импульсов 32 (фиг. 3), частота которых равна разности частот распределителя 18 импульсов и генератора 8 импульсов.

При работе следящего привода наблюдается зависимость параметров асинхронного электропривода (коэффициент передачи и постоянная времени) от величины управляющего сигнала, что существенно усложняет коррекцию следящего привода и снижает его быстродействие. На фиг. 5 приведены экспериментальные зависимости постоянной времени асинхронного электродвигателя Tp e и относительного коэфKü.â фициента передачи — - — от вели р,â,нам

25 я

1. Следящий привод, содержащий последовательно соединенные вычислительное устройство, усилительно-преобразовательный блок, электродвигатель, редуктор, датчик обратной связи, соединенный выходом с одним из входов вычислительного устройства, другой вход которого соединен с задатчиком входного сигнала, генератор тактовых импульсов, усилитель мощности, выход которого соединен с обмоткой возбуждения электродвигателя, последовательно соединенные генератор импульсов и блок развязки, причем выход блока питания соединен с усилительно-преобразовательным блоком, усилителем мощности и генератором импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия следящего привода, в него введены функциональный преобразователь, устройство вычитания импульсов и управляемый делитель частоты, причем вход функционального преобразователя соединен с выходом. вычислительного устройства, а выход — с управляющим входом управляемого делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом устройства вычитания импульсов, а первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим входом усилительно-преобразовательного блока и входом усилителя мощности, выход блока развязки соединен с вторым входом устройства вычитания импульсов, первый вход которого сое,цинен с выходом генератора тактовых импульс ов .

2. Приводпоп. 1, отличаю шийся тем, что устройство вычитания.импульсов содержит RS-триггер, первый и второй элементы И-НЕ, D-тригrер и распределитель импульсов, причем вход распределителя импульсов является первым входом устройства вычитания импульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и входом синхронизации D-триггера, а второй выход — с первым входом второго элемента И-HE S-вход RS-триггера является вторым входом устройства вычитания импульсов, К-вход RS-триггера подсоединен к R-входу D-триггера и к

1399697 выходу второго элемента И-НЕ, прямог выход RS-триггера соединен с D-входом D-триггера, а инверсный — с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого является выходом устройства вычитания импульсов, а прямой выход D-триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ.

1399697

Составитель Г. Нефедова

Техред А. Кравчук

Корректор А. Обручар

Редактор Ю. СеРеДа

Заказ 2667/46 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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