Следящий электропривод

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постояйиого тока и нелинейными корректирующими устройствами и может быть использовано в следящих электроприводах станков с ЧПУ и промьшшенных роботов. Целью изобретения является повышение динамической точности. Сущность изобретения состоит в форп мировйшш нелинейного закона коммутации отрицательной обратной связи, через усилитель 19 охватывающей интегратор 9. Коммутация данной обратной связи осуществляется при противоположных знаках сигналов на выходах интегратора 9 и сравнивающего элемента 22. Тем самым формируется дополнительная плоскость переключения., Выпрямленный сигнал интегратора подключается к контуру cиcтe ы без дополнительных коммутаций, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

am SUnn 44

А1 (д) 4 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 4248734/24-24 (22) 25.05.87 (46) 23.12.88. Бюл. Р 47 (71) Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина (72) JI.È.Ìàòþõèíà, A.Ñ„Михалев и И.Е.Паромчик (53) 62.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 900255, кл. С 05 В 5/01, 1979.

Теория систем с переменной структурой./Под ред. С.В.Емельянова. N.:

Наука, 1970, с.32-43,62.

Авторское свидетельство СССР

У 1352451, кл. G 05 В 11/01, 19.05.86. (54) СЛЕДЯ01ИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования с бесконтактными двигателями постоянного тока и нелинейными корректирующими устройствами и может быть использовано в следящих электроприводах станков с ЧПУ и промышленных роботов. Целью изобретения является повышение динамической точности.

Сущность изобретения состоит в форт мировании нелинейного закона коммутации отрицательной обратной связи, через усилитель 19 охватывающей ин» тегратор 9. Коммутация данной обратной связи осуществляется при противоположных знаках сигналов на выходах интегратора 9 и сравнивакщего элемента 22. Тем саиям формируется дополнительная плоскость переключения.

Выпрямленный сигнал интегратора подключается к контуру системы без дополнительных коммутаций. 3 ил. С:

4 фиг.2) в следящем электроприводе возникает устойчивый скользящий режим, что в фазовом пространстве характеризуется движением изображающей точки системы (1)-(4) вдоль линии AB пересечения плоскостей

S = О и S> = О, где S =(у-у ) *

+ к;Т (х-х,). После достижения изображакщей точкой плоскости S = О (точка Т на фиг.2) возникает скольжение и по плоскости S = О. Это osначает, что дальнейшее движение изображающей точки происходит вдоль ли15 нии I. пересечения плоскостей Si О иБ =О.

Характер завершения процесса отработки задающего воздействия g =

»

= const существенно зависит от наличия момента нагрузки, действующего на оси исполнительного двигателя следящего электропривода. Так, если при М„ = О переходный процесс завершается в скользящем режиме в начале координат пространства (у, х, х ), то при М„ФО завершения процесса в скользящем режиме не происходит.

При действии М„фО» М„= const и g;

= const из (2) путем дифференцирова,О ния Hìeeì

О, при S у О, (4) где S2= — СФУ + х3

g,= kT„(k„M„- ()zJ +

»(y() sign g,)/ò»()-т„), »

35 откуда, полагая Т„= Т, получаем я,= (т„() „и„- ((g(+

+Jyf ) sign g )/т

40 откуда следует, что при условии (3)

S, = О, и k T„(k g — С,) (на плоскости S< = О выполняются условия существования скользящего режима. 45

Расммотрим в фазовом пространстве (у, х, х) (Фиг.2) процесс отработки следящим электроприводом скачкообразного входного воздействия g =

= const. Пусть начальным условиям 50 системы уравнений (1)-(4) соответствует изображающая точка Т4 в пространстве (у, х, х). Тогда при отработке входного воздействия g; = const изображающая точка системы уравнений (1)-(4) движется » пространстве (у, х, х) из начального положения Т

После попадания ее на плоскость

S < = 0 (точка Т,(у » х,, х,) на (+ (у1)к M s (8) (9) з

14 а закон коммутации отрицательной обратной связи, охватывающей интегратор 9, задается формулой при Sty с О»» (3) С, - постоянный коэффициент, СР О.

Тем самым напряжение на входе интегратора 9 имеет вид

У - К П;, при S,y 0; (5)

U@» при Ь у О.

Переключение с одной структуры на другую (всего возможны четыре .различных структуры) в предлагаемом следящем электроприводе происходит на плоскостях S = О и S = О, пересекающихся B фазовом пространстве (g» х» х) по линии Ьв(фиг,2), Так как плоскость Si = О является плоскостью скольжения, получим условия существования скользящих движений на плоскости S = О в предположении, что изображающая точка системы уравнений (1)-(4), характеризук)щая .поведение следящего электропривода в

О пространстве (у, х, х ), скользит по плоскости S = О. Из (4) путем дифференцирования имеем

» - с,(k,k(k - (с,);т„+

+ 1) /Т„у, (6) Из (7} и условия существования скользящих движений на плоскости

S = 0 следует, что при М„40» М„=

= const скольжение по линии Ь происходит при условии

В противном случае возникает срыв изображающей точки с линии скольжения I, в точке Т (у, хс, х4), фазовые координаты которой определяются величиной действующего момента нагрузки M è значением коэффициента С» ус = k M„/(1+Ñ,)» х, = С, 1с„М„/(1+С < ) х,= -Ci khMh/LTD (i+C, )1 .

5 !4

Дальнейшее движение изображающей точки системы (1)-(4) в общем случае осуществляется по некоторому предельному, циклу, расположенному вблизи точки Т (у, О, О), соответствующей положению компенсации интегратором действия постоянного момента нагрузки. Амплитуда подобных автоколебаний, при параметрах электропривода - Т,„=

=0,1 м, k;= 10 c; k = 2; k = 160;

С„= 0,001; Т = 0,05 с — приводит к ошибке слежения, не превьппающей

0,02 рад,, при р = М„/М„- О, I, где

N - пусковой момент БДПТ, а при

p+ 0 1 может быть полностью скомпенсирована.

На фиг.3 изображены соответствун щие кривые переходных процессов при скачкообразном и линейно изменяющемся входных воздействиях.

Достигнутый результат не сопровождается существенным техническим усложнением системыи может быть достаточно просто реализован на основе сбвременных электронных средств.

В результате использования предлагаемой нелинейной коррекции удается значительно снизить (или вообще устранить) перерегулирование, т.е, увеличить динамическую точность следящего электропривода.

Формула из обре тения

Следящий электропривод, содержащий измеритель рассогласования, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, подключенного через первый выпрямитель к первому входу сумматора, выход которого через широтно-импульсный модулятор подключен к управляющему входу бесконтактного двигателя постоянного тока, соединенного через редуктор с первым входом измерителя рассог46600 ласования, а также первый сравнивакгщий элемент, первьп вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход — с входом интегратора, выход которого подключен к входу второго выпрямителя и к первому входу третьего блока умножения, выход которого подключен через первый усилитель к второму входу первого сравнивающего элемента, второй вход измерителя рассогласования через дифференциатор соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход сумматора соединен с выходом второго выпрямителя, выход предварительного усилителя через последовательно соединенные фазоопережающий фильтр и реле соединен с вторым входом первого блока умножения и с входом фазового управления бесконтактного двигателя постоянного тока, кроме того, пер2б.вый релейный элемент, второй блок умножения и однополярное реле, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, а вход— с выходом второго блока умножения, первый вход которого подключен к вьходу первого релейного элемента, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения динамической точности, в него введены второй усилитель, второй релейный элемент и второй

35 сравниваюший элемент, DppBbIA вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, выход через второй релейный элемент соединен с вторым входом второго блока умножения, выход интегратора подключен к входам первого релейного элемента и второго усилителя, выход которого подключен к второму входу второго сравнивающего элемента.

1446600

Составитель Г.Нефедова

Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Редактор А.Всрович

Заказ 6745/52 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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