Следящая система

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бес- , контактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в следующих системах промышленных роботов. Цель изобретения - повышение динамической точности следящих систем с бесконтактными двигателями постоянного тока. Следящая система является системой с переменной структурой с четьфьмя возможными структурами. Согласование входной и выходной осей системы происходит в следящем режиме. После первого согласования отрицательная обратная связь, обхваты шощая интегратор коррекции, не отключается . Отключение происходит лишь при несовпадении знаков сигналов с выхода интегратора и выхода фазоопережяющего звена коррекции. Выпрямленный сигнал интегратора вводится в контур следящей системы без дополнительных коммутаций , В результате уменьшается величина перерегулирования, 3 шт. (Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA g 4 С 05 В 11/01 (21) 4206683/24-24 (22) 06,03.87 (46) 23,09,88. Бюл. У 35 (71) Белорусский государственный университет им. В,И.Ленина (72) Л.И.иатюхина, А.С.Иихалев и И.Е,Паромчик (53) 62.50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 900255, кл. С 05 В 5/О1, 1979.

Теория систем с переменной структурой. / Под ред. С,В.Емельянова.И.: Наука, 1979.

Авторское свидетельство СССР по заявке Р 4083730/24-24, кл. С 05 В 11/01 1986. (54) СЛЕДЯЩАЯ CHCTEMA (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в следующих системах промышленных роботов.

Цель изобретения - повышение динамической точности следящих систем с бесконтактными двигателями постоянного тока. Следящая система является системой с переменной структурой с четырьмя возмошными структурами.

Согласование входной и выходной осей системы происходит в следящем решние °

После первого согласования отрицательная обратная связь, обхватывающая интегратор коррекции, не отключается. Отключение происходит лишь при несовпадении знаков сигналов с выхода интегратора и выхода фазооперешающего ф звена коррекции. Выпрямленный сигнал интегратора вводится в контур следящей системы без дополнительных коммутаций. В результате уменьшается вели чина перерегулирования, 3 ил.!

425595

Б=Тих+х, (22

SS cO. (3} (4) где К„

f(у,S}

Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и может быть использовано в сле4) дящих системах нромьппленных роботов.

Цель изобретения — повышение динамической точности следящих систем с бесконтактными двигателями постоянного тока. 1ц

На фиг. 1 представлена функциональная схема следящей системы, на фиг.2 и 3 — переходные процессы характеризующие работу предлагаемой следящей системы. 15

Приняты следующие(условные обозна;ения и сокращения: О;, О, Я входной и выходной углы системы и рассогласование между ними; U@ Н„, П; — выходные сигналы первого усиля- 26 геля, фазоопережающего фильтра и инreãðàòîðà, U0 - напряжение на входе интегратора U — напряжение на вхо9 де двигателя.

Следящая система состоит из первого сумматора 1 первого усилителя

2, фазоопережающего фильтра (ФФ) 3, реле 4 реверса, бесконтактного двигателя 5 постоянного тока (HlgIT) широтно-импульсного модулятора (ЕИИ) 6, второго сумматора 7, редуктора 8, первого и второго выпрямителей 9 и

10, интегратора 11, третьего суммато.

-ра 12, второго усилителя 13, первого блока 14 умножения, однополярного 35 реле 15, второго блока 16 умножения и релейного элемента 17.

Система работает следующим образом.

В сумматоре 1 определяется величина рассогласования между входным и выходным углами 9 6, — О, которая затем усиливается усилителем 2, выходное напряжение которого через

ФФ 3 и реле 4 реверса определяет знак поступающего на первый вход БДПТ 5 управляющего напряжения, амплитуда которого определяется величиной выходного напряжения сумматора 7, через ШИМ 6 соединенного с вторым вхо дом БДПТ 5, На первый вход сумматора 7 через первый выпрямитель 9 поступает сигнал, пропорциональный модулю сигнала рассогласования, на второй вход сумматора 7 через второй выпрямитель 1О - сигнал, npo." норциональный модулю интеграла от сигнала рассогласования.

Напряжение на входе интегратора ! 1 формируется по нелинейному закону с помощью @Ф 3, реле 4 реверса, сумматора 12, усилителя 13, блоков 14 и

16 умножения, однополярного реле 15 и релейного элемента 17 в соответствии с фиг.1 и имеет следующий внд:

Ue-К, U;. при sign 11, 4 з1рпН„; (U> при sign U =signU„, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 13. Тем самым на интервалах времени, когда знаки сигналов U; и

Ц„ противоположны интегратор !1 рез второй усилитель 13 и третий сумматор 12 охватывается отрицательной обратной связью.

Как следует из фиг. 1 и формул (1), предлагаемая следящая система является системой с переменной структурой, где в качестве фазовых координат выбраны х - Us, у = U; и х = О, Переключения с одной структуры на другую (всего возможны четыре структуры) происходят на плоскостях у = 0 и

Т„х + х 0 где Т„ - постоянная

\ времени ФФ 3. Режим скользящих движений в системе возможен только на плоскости переключения которая должна удовлетворять условию существования скользящего режима в системах с переменной структурой

С y÷åòîì уравнений динамики предлагаемой следящей системы:

= К;х — К,К уЕ(у,Б);

Й)7

dx ,-- =х dt

dx K. 1 ° KКKv аЕ Т т Т вЂ” = - а .- -х — - - — (К Iz (+(у(} s ipnS коэффициент передачи интегратора 11, при sign у 4 signS;

О при sign у signS, коэффициент усиления первого усилителя 2, электромеханическая постоянная времени БЛПТ 5, 1425595

К вЂ” коэффициент передачи

БДПТ 5;

К вЂ” коэффициент передачи редук1 тора 8; 5

К вЂ” коэффициент передачи от выхода усилителя 2 до выхода выпрямителя 9 а " скорость линейной заводки

8;=at. 10

Из формулы (2) путем дифференцирования получают

KvT» Тк . KaК К»Кт

Я за а + (1- — )х

"(Кс х + ly(}signS ° (5) Так как при S - "О, Т„х = -х, то из

Формулы (5) следует

Б ь-о т а — А„- Bjx(signS — C(yjsignS,(6) к„-т» т — т», где А= — — —;

Ттк

В KRKPK2(Kc Т5 т

25

В с г — °

Кс

Из формулы (6) следует, что при

I х О, уоО и БЮ для существования скользящего режима должно выполняться условие:

S= — — а- (А+В} — С (О (7}

К тк

Т Х э

30 что дает достаточные условия существования скользящего режима

А+В 0, С> 0 при а 0. Последне соотношения действительно имеют место, поскольку В, С вЂ” положительны по своей физической сущности, А>0 при

Т„-<Т. В этом случае условие существования скользящего режима (7) выполк„т няется для всех Х 0 при у -а, т

Поскольку в положении равновесия системы х = х О, то в соответствии с третьим из уравнений (4) имеют

KчТк у = К К а поэтому при ††-<К K 50 о Т э Р почти вся поверхность S является поверхностью скольжения.

При подаче скачкообразного входно. го сигнала в системе возникает скользящий режим, при котором происходит первое согласование входной ивыходной осей системы. В момент времени t< первого согласования осей в следящей системе может возникнуть перерегулирование из-за инерционнь|х свойств интегратора. В известной системе при t>t< происходит отключение отрицательной обратной связи через усилитель 13 и сумматор 12, охватывающей интегратор 11, вплоть до момента времени t = t переключения реле 4- реверса за счет смены знака сигнала на выходе ФФ 3. Этому случаю соответствует кривая В, на фиг.2. Аналогичным образом извест,ная система работает и при линейной заводке. Как видно из фиг.3 в этом случае отрицательная обратная связь также отключается при t

17 удается существенно улучшить динамическую точность следящей системы. Действительно, после первого согласования входной и выходной осей и возникновения перерегулирования (при t t } отрицательная обратная связь через усилитель 13 и сумматор

12, охватывающая интегратор 11, не отключается до момента времени = t t, когда происходит переклю" чение реле 4 реверса. В этом случае на выходе интегратора 11 присутствует сигнал х — К у, имеющий противоположный знак накопленному интегратору 11 напряжению П,, причем х - К„, yt >Ix t, так как signxg4ipny.

Это уменьшает величину перерегулиро» вания, физически необходимую для разряда интегратора 11, увеличивает быстродействие и динамическую точность следящей системы.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая первый сумматор, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый выпрямитель соединен с первым входом второго сум1425595 матора, а также с последовательно соединенными фазоопережающим фильт. ром 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 соединен через редуктор с вторым входом

;первого сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом вто рого выпрямителя, входом соединенного с выходом интегратора, вход которого связан с выходом третьего сумматора ! к входам которого подключены соответственно выходы первого и второго усилителей, вход второго усилителя сое-, 5 динен с выходом первого блока умножения, к входам которого подключены выходы интегратора и однополярного реле, вход которого соединен с выходом второго блока умножения, к входам

10 которого подключены выходы реле реверса и релейного элемента, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения динамической точности, выход интегратора подключен к входу

15 релейного элемента, 1425595

Фиа Я

Составитель В,Шеваль

Техред М.Ходанич Корректор М,Максимишинец

Редактор Н.Рогулич

Заказ 4766/43

Тираж 866 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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