Самонастраивающийся электропривод

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления объектами с переменными инерционными характеристиками. Цель изобретения - упрощение и повышение точности. Самонастраивающийся электропривод содержит первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, первый усилитель 3, электродвигатель 4, редуктор 5, датчик 6 тока, второй сумматор 7, блок 8 деления, объект управления 9, датчик 10 положения, элемент 11 сравнения , датчик 12 скорости, второй усилитель 13, нелинейный элемент 14, датчик 15 ускорения, второй блок 16 умножения, третий 17, четвертный 18 и пятый 19 усилители. Цель изобретения достигается за счет введения датчика 15, блока 16 и усилителей 17-19, что позволяет обеспечить при упрощении устройства инвариантность показателей качества электропривода по отношению к произвольно изменяющемуся моменту инерции нагрузки. 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„3453362 А1 (51)4 G 05 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8"..Е1БЯ Я

ПАТЕЫ1 с

E- Ь..—.,:;;

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4283836/24-24 (22) 29.06.87 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Ф.Филаретов и А.А.Дыда (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1247831, кл. G 05 В 11/00, 1985. (54) САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления объектами с переменными инерционными характеристиками. Цель изобретения — упрощение и повышение точности.

Самонастраивающийся электропривод содержит первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, первый усилитель 3, электродвигатель 4, редуктор 5, датчик 6 тока, второй сумматор 7, блок

8 деления, объект управления 9, датчик 10 положения, элемент 11 сравнения, датчик 12 скорости, второй усилитель 13, нелинейный элемент 14, датчик 15 ускорения, второй блок 16 умножения, третий 17, четвертный 18 и пятый 19 усилители. Цель изобретения достигается за счет введения датчика 15, блока 16 и усилителей

17-19, что позволяет обеспечить при упрощении устройства инвариантность показателей качества электропривода по отношению к произвольно изменяющемуся моменту инерции нагрузки.

1 ил.

1453362

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления объектами с переменными инерционными характеристиками.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности.

На чертеже представлена функциональная схема самонастраивающегося электропривода.

Самонастраивающийся электропривод содержит первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, первый усилитель

3, электродвигатель 4, редуктор 5, датчик 6 тока, второй сумматор 7 и блок 8 деления, объект 9 управления, датчик 10 положения, элемент 11 сравнения, датник 12 скорости, второй усилитель 13, нелинейный элемент 14 с2р релейной характеристикой, датчик 15 ускорения, второй блок 16 умножения, третий усилитель 17, четвертый усилитель 18, пятый усилитель 19.

На чертеже приняты обозначения: e(6„-25 задающий сигнал электропривода; О(,, (— выходные угол, скорость и ускорение вала редуктора oh — сигнал рассогласования (ошибка привода);

I сигнал датчика тока электродвигателя, 3О по величине соответствующий якорному току; M — внешнее моментное воздействие; U — сигнал на входе электродвигателя;П вЂ” сигнал на входе перФ вого усилителя.

Устройство работает следующим

35 образом.

Сигнал ошибки d с элемента 11сравнения через блоки 19, 1-3,усиливаясь, поступает на электродвигатель 40

4, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U и внешнего момента воздействия M g, Электропри 45 вод при работе с различными грузами обладает переменным приведенным моментом инерции I, который может меняться непрерывно и в широких пределах. Причем скорость изменения I может быть достаточно большой, что снижает качественные показатели известного электропривода и часто приводит к неустойчивости его работы.

Для сохранения точности электропривода необходимо обеспечить инвариантность динамических свойств электропривода к быстрым изменениям момента инерции нагрузки.

Передаточная функция электродвигателя постоянного тока с редуктором имеет вид

0(Кэмia

M(P) = — — — — -" — — — - — (1) u - Т Т„, Г + Т„,Г + где К вЂ” электромеханический коэфЭIN фициент; — передаточное отношение редуктораЭ

Т,Т соответственно электромагнитная и электромеханическая постоянные, причем .R IR

Т= -, Т="- -, гдеКи

Эм (- соответственно активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки двигателя;

I — момент инерции, приведенный к валу двигателя °

Для того, чтобы изменение параметра I не оказывало влияние на вид и качество переходного процесса, потребуем, чтобы общая передаточная функция разомкнутого привода, включающего корректирующее устройство, первый усилитель 3 (мощности) и электродвигатель 4 с редуктором 5, имела вид К1

Зм Р

Ы"(P) =.- = Т Т.Р.. Т«Р+ 1 (2)

Э М где К, — коэффициент передачи пео1 вого усилителя 3, Т м = кт к

Эм

I — некоторое номинальное постоянное значение приведенного момента инерции.

Для электродвигателей постоянного тока с редуктором справедливо равенс.тво Кэм р + Mñòð рК, . (3) где И вЂ” момент сухого трения, К вЂ” коэффициент вязкого трения, Иэ выражения (3) следует, что (. M ++@ 1pKQI3f

Таким образом, для получения curI д( нала i — — на выходе второго суммаКэм з 145 тора 7 из выходного сигнала датчика

6 тока i необходимо вычесть сигналы с выхода второго усилителя 13, имеющего коэффициент усиления К ip/K г и с выхода нелинейного элемента 14 типа реле с нулевой нейтральной точкой. Полагается, что сигнал на выхо де элемен га 14 может иметь три значения exp 1/К и О. Получение первых двух значений зависит от знака а, а третье значение О возможно тол ко в состоянии покоя двигателя (с =О

Сигнал, равный pI/Ê,„, формируется на выходе. блока 8 деления после деления сигнала ipI ik /Ê, получаемого на выходе второго сумматора 7, на сигнал Д, получаемый на выходе датчика 15 ускорения.

В известном устройстве для получения сигнала.I помимо датчика тока вместо датчика 15 ускорения исполь зовались датчик скорости и интегратор. Однако это возможно только тогда, когда величина I в процессе одного рабочего цикла остается постоянной и меняется дискретно при переходе от одного цикла к другому.

В этом случае величину I = const мож но выносить за знак интеграла.

Предположим, что коэффициент усиления третьего усилителя 17 равен

К /I К,, четвертого усилителя 182 Ф К „/К,, а пятого усилителя 19—

К „/I ip. Тогда общая передаточная функция разомкнутого привода с учетом того, что часть звеньев охвачена скоростной обратной связью, равна

К /К м1 р Р

Кз 1. Р Т Т Р + T P+1

I lp K м К сК /Кзм р

1 +

Т T Р +ТцР+1

К1/КЯм1 Р

5 Ы (Р)

Т Т "" Р +Т" Р+1 ,ц

Последнее выражение точно совпадает с передаточной функцией (2), описывающей стационарный электропривод с неизменными динамическими свойствами и качественными показателями. ь- Таким образом, при упрощении

). корректирующего устройства обеспечивается инвариантность следящего при15 вода к изменяющемуся в процессе работы по произвольному закону приведенному моменту инерции нагрузки.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Самонастраивающийся электропривод, 20 содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, первый усилитель, электродвигатель, датчик тока и блок деления, подключенный выходом к первому входу первого блока умножения, вал электродвигателя через редуктор соединен с объектом управления, датчиком скорости, подключенным выходом через второй усилитель и нелинейный элемент с релейной характеристикой соответственно к второму и третьему входам вычитания второго сумматора, и датчиком положения, соединенным выходом с инвертирующим входом элемента сравнения, неинвертирующий вход которого является входом самонастраивающегося электропривода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повьппения точности, вве40 доны датчик ускорения, .второй блок

1,умножения, третий, четвертый и пя, ый усилители, выход элемента сравнения через пятый усилитель подключен к второму входу первого блока

45 умножения, выходной вал редуктора через датчик ускорения соединен с другим входом блока деления, подключенного выходом к первому входу второго блока умножения, второй вход щ которого соединен с входом нелинейного элемента с релейной характеристикой, а выход через третий усилитель — с вторым входом первого сумматора, к третьему входу которого через четвертый усилитель подключен выход датчика скорости. (5) 2

Эм Р ос

Р )м

К р м — — -(— -1)

К1 1 где К вЂ” коэффициент усиления скороос стной обратной связи, образованной контурами, содержащими третий 17 и четвертый 18 усилители;

3362

Подставляя выражение для К в (5) и выполняя упрощения, получим