Следящий электропривод наведения механической системы

 

Изобретение относится к технике астрономических наблюдений, может найти применение, например, при управлении зеркалом радиотелескопа и является усовершенствованием устройства по авт.св.N469123. Целью изобретения является повышение точности привода. Привод по основному авт.св. содержит основной и вспомогательный каналы регулирования с перекрестной обратной связью с выхода регулятора вспомогательного канала на вход основного канала через пропорционально-интегральный блок. Поставленная цель достигается за счет того, что в качестве регулятора основного канала использован интегратор, который охвачен обратный связью и на вход которого подаются сигналы обратной связи по положению, скорости и току, а выходной его сигнал суммируется с компенсирующей связью по входному сигналу основного канала регулирования, а также за счет особенностей реализации корректирующего блока вспомогательного канала регулирования. Прямой канал корректирующего блока содержит последовательно соединенные первый масштабный элемент, первый суммирующий элемент, первый интегрирующий элемент, второй суммирующий элемент, второй интегрирующий элемент, второй масштабирующий элемент и третий суммирующий элемент, отдельные элементы которого соединены между собой прямыми и обратными связями через масштабные элементы. Указанные обстоятельства позволяют использовать оптимальные настройки регуляторов основного и вспомогательного каналов, что, в свою очередь, позволяет минимизировать дисперсию ошибки следящего электропривода при учете ограничений на управление им переменные состояния исполнительных устройств каналов управления в условиях случайных полезных сигналов, возмущающих воздействий и помех измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

,.Я0„„1562333 A 2 (51)5 С 05 В 11/01

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 469!23 (21) 4437682/24-24 (22) 06.06,88 (46) 07.05.90. Бюл. М 1 1 (71) Украинский заочный политехнический институт им, И,З.Соколова (72) Б.И.Кузнецов (53) 621.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1» 469123, кл. С 05 В 11/01, 1974.

1 I (54) СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД НАВЕДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ CHCTRMM (57) Изобретение относится к технике астрономических наблюдений, может найти применение, например, при управлении зеркалом радиотелескопа и является усовершенствованием устройства по авт,.св. 9 469123, Целью изобретения является повьнпение точности привода. Привод по основному авт.св. содержит основной и вспомогательный каналы регулирования с перекрестной обратной связью с выхода регулятора вспомогательного канала на вход основного канала через пропорционально-интегральный блок. Поставленная цель достигается за счет того, что в качестве регулятора основного канала использован интегратор, который охвачен обратной связью и на вход коИзобретение относится к астрономическим наблюдениям, может найти применение, например, при управлении зеркалом радиотелескопа и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Ф 469123. торого подаются сигналы обратной связи по положению, скорости и току, а выходной его сигнал суммируется с компенсирующей связью по входному сигналу основного канала регулирования, а также за счет особенностей . реализации корректирующего блока вспомогательного канала регулирования. Прямой канал корректирующего блока содержит последовательно соединенные первый масштабный элемент, первый суммирующий элемент, первый интегрирующий элемент, второй суммирующий элемент, второй интегрирующий элемент, второй масштабирующий элемент и третий суммирующий элемент, отдельные элементы которого соединены между собой прямыми и обратными связями через масштабные элементы, .Указанные обстоятельства позволяют использовать оптимальные настройки регуляторов основного и вспомогательного каналов, что, в свою очередь, 1вий позволяет минимизировать дисперсию ошибки следящего электропривода при ар учете ограничений на управление и переменные состояния исполнительных устройств каналов управления в условиях случайных полезных сигналов, возмущающих воздействий и помех из- ф мерекия, 1 з,п, ф-лы, 1 ил.

Целью изобретения является повышение точности привода.

На чертеже приведена структурная схема привода, Электропривод содержит измерительный элемент 1, первый сумматор 2,про1562333 межуточный усилитель 3, усилитель мощности, исполнительный двигатель 5, основной редуктор 6, опорно-поворотное устройство 7, объект 8 управления, корректирующий блок 9, усилитель !О с ограничением„ регулятор

f1 тока, всмопогательный двигатель

12, вспомогательный редуктор 13,пропорционально-интегральный блок 14, 10 первый датчик 15 скорости, блок 16 .ибкой обратной связи, источник 17 .постоянного сигнала, второй и третий сумматоры 18 и 19, интегратор 20, первый — шестой масштабные усилители

21 — 26, первый и второй датчики 27 и 2 : тока, второй датчик 29 скоро:"г;:„ датч (к 30 положения, первый,нторой т;.:тий суммирующие элементы 31,32 и 33, первый и второй интегрирующие 20 элементы 34.и 35, первый — десятый масштабирующие элементы 36 — 45, F(t) — ветровая нагрузка f.(t) — помеха измерения, Случайными сигналами, действующи — 25 ми на привод, является ветровая нагрузка (), действующая непосредственно на обьект Я управления, полез ный сигнал ((() при сопровождении

Подвижных объектов (хотя при Работе 30 ,В режиме программного управления за дающее воздействие формируется по ,программе),, случайные помех::". измере— (Ния, обусловленные работой измерительного элемента 1. Сигнал F." (t) ! а выходе измерительного элемента ! ожет быть представлен в нид,- суммы сигнала рассогласования E (с) и помехи измерения f.(t)!

P;«t) = K () + Г() .

Следящий электропринод по существу состоит из двух каналов управления: основного и вспомогательного. В основной канал управления входят пер- 45 вый сумматор 2, промежуточный усилитель 3, опорно-поворотное устройство 7, второй и третий сумматоры 18 и

19, интегратор 20, первый — шестой масштабные усилители 21 - 26,второй датчик 28 тока, второй датчик 29 скорости, датчик 30 положения. Во вспомогательный канал управления входят корректирующий блок 9, усилитель 10 с ограничением, Регулятор

11 тока, вспомогательный двигатель

12, вспомогательный редуктор 13 пропорционально-интегральный блок 14, первый датчик 15 скорости, блок 16 гибкой обратной связи, источник 17 постоянного сигнала.

Измерительный элемент 1 и объект управления Я входят в состав основного и вспомогательного каналов управления.

Следящий электропривод работает следующим образом.

Основной канал управления функционирует как обычная следящая система с одним измерительным элементом, который выделяет рассогласонание между задающим воздействием ((й) и выходной координатой p(t) следящего привода, Сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, с выхода измерительного элемента 1 через первый сумматор 2, первый масштабный усилитель 21, второй сумматор 18, интегратор 20, третий сумматор 19, промежуточный усилитель 3 и усилитель 4 мощности подается на ис- полнительный двигатель 5, который через основной редуктор 6 и опорнопоноротное устройство 7 разворачивает регулятор II тока таким образом, чтобы уменьшить величину рассогласования между задающим воздействием и выходной координатой следящего прит вода, Для осуществления желаемых динамических характеристик основного канала регулирования по сравнению с прототипом н систему, кроме интегратора 20, дополнительно введены второй датчик 28 тока, измеряющий ток в якорной цепи дополнительного двигателя 5 на выходе усилителя 4 мощности, второй датчик 29 скорости и датчик 30 положения, изменяющие скорость и угол поворота вала исполнительного двигателя 5. Причем входы второго сумматора !8 соединены с выходами интегратора 20, второго датчика 28 тока, второго датчика 29 скорости и датчика 30 положения через соответственно, второй 22, третий 23,четвертый 24 и пятый 25 масштабные усилители, а второй вход третьего сумматора 19 соединен с выходом первого сумматора 2 через масштабный усилитель 26. что обуславливает повышение точности слежения за случайным задающим воздействием Ы (t) прн

его измерении со случайной помехой

f(t) и компенсации случайного возмущающего воздействия F(t) с помощью основного канала, 1562333

При появлении динамических ошибок

t. отработки быстроменяющегося задающего воздействия 4 (t) и компенсации возмущающего воздействия F(t) сигнал с выхода измерительного элемента 1 через первый масштабирующий элемент

36, первый суммирующий элемент 31, первый интегрирующий элемент 34,второй масштабирующий элемент 37,третий суммирующий элемент 33, входящие в состав корректирующего блока 9, и усилитель 10 с ограничением- и регулятор 11 тока, подается на вспомогательный двигатель 12, который через 15 вспомогательный редуктор 13 доворачивает объект 8 управления в пределах упругих деформаций опорно-поворотного устройства 7 и основного редуктора 6 с целью уменьшения величины динамической ошибки всего привода.

Перекрестная связь по току, содержа. щая первый датчик 27 тока, измеряющий ток регулятора 11 тока в якорной цепи вспомогательного двигателя 12, через пропорционально-интегральный блок 14 подает сигнал на второй вход первого сумматора 2 и тем самым перераспределяет все статические и низкочастотные нагрузки из вспомогатель- 30 ного канала на основной, Гибкая обратная связь по скорости вспомогательного двигателя 12, реализуемая с помощью первого датчика 15 скорости, подается на второй вход регулятора 11 тока через блок 16 гибкой обратной связи, позволяет гасить механические колебаний объекта управления 8 на резонансных частотах,обусловленные слабодемпфированными звенья-4Q ми упругой системъы исполнительный двигатель 5 — основной редуктор 6— опорно-поворотное устройство 7 объект 8 управления, Выбор мертвого хода вспомогательного редуктора 13 45 вспомогательного двигателя 12 обеспечивается подачей на третий вход регулятора 11 тока постоянного напряжения смещения И с выхода источника 17 постоянного сигнала,пропорционального моменту выбора мертвого хода.

Осуществление желаемых динамических характеристик вспомогательного канала достигается за счет выбора ви- да конкретной реализации корректирующего блока 9, который содержит последовательно соединенные первый масштабирующий элемент 36, первый суммирующий элемент 31, первый интегрирующий элемент 34, второй суммирующий элемент 3?, второй интегрирующий элемент 35, второй масштабирующий элемент 37, причем выходной сигнал первого датчика тока подается на вторые входы первого-, второго, третьего суммирующих элементов 31,32 и 33 через соответственно, третий, четвертый и пятый масштабиру:;:щие элементы 38,39 и 40, выходной сигнал второго интегрирующего э".емента 34 подает"я на третьи входы первого и третьего суммирующих элементов 31 и 33 через шестой и седьмой масштабирующие элементы 41,42, сигнал с второго выхода измерительно.-о элемента 1 подается на вход первого масштабирующего элемента 36 и через восьмой масштабирующий элемент 43 на третий вход второго суммирующего элемента 32, выходной сигнал второго интегрирующего элемен-та 35 подается на четвертые входы первого и второго суммирующих элемен-. тов 31 и 32 через девятый и десятый масштабирующие элементы 44 и 45 соответственно, что обуславливает повышение точности слежения привода за случайным задающим воздействием

g(t} при его измерении со случайной помехой f(t) и компенсации случайного возмущающего воздействия Р(й) с помощью следящего электропривода за счет компенсации с помощью вспомогательного канала динамических ошибок, оставшихся после работы основного канала.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе реализуются оптимальные настройки регуляторов основного и вспомогательного каналов, что позволяет минимизировать дисперсию его ошибки следящего электропривода при учете ограничений на управление и переменные состояния исполнительных двигателей каналов управления и действий на него случайных возмущающих воздействий и за счет этого повысить его точность, Формула изобретения

1. Следящий электропривод наведения механической системы по авт.св.

9 469123 отличающийся тем,что, с целью повышения точности привода при случайных возмущениях, в него дополнительно введены шесть

1562333 масштабных усилителей, датчик положения, два датчика скорости, два датчика тока, источник постоянного сигнала, блок гибкой обратной связи, 5 интегратор, два сумматора, причем выход первого сумматора подключен к входу промежуточного усилителя через последовательно соединенные первый масштабный усилитепь, второй сумма,.тор, интегратор и третий сумматор, выход регулятора тока подключен к входу пропорционально-интегрального блока- через первый датчик тока, выход вспомогательного дви" гателя через последовательно .cn:".äèíåíHûå первый датчик скоро.:ти и блок гибкой обратной связи подключен к второму входу регулятора тока, соединенного третьим входом с выходом источника постоянного сигнала, выход интегратора че" рез второй масштабный усилитель подключен к второму входу второго сумматора, выход усилителя мощности че- 25 рез последовательно соединенные ВТо рой датчик тока и третий масштабный усилитель подключен к третьему входу второго сумматора, выход исполнительного двигателя через последователь.но соединенные второй датчик скорости и четвертый масштабный усилитель, а также через последовательно соединенные датчик положения и пятый масштабный усилитель подключен к четвертому и к пятому входам второго сумматора, выход первого сумматора через шестой масштабный усилитель подключен к второму входу третьего сумматора, выход первого датчика тока соединен с вторым входом корректирующего блока.

2. Электропривод по п,t, о т л и;ч а ю шийся тем, что корректирующий блок содержит последовательно соединенные первый масштабный элемент, первый суммирующий элемент,пер- вый интегрирующий элемент, второй суммирующий элемент, второй интегрирующий элемент, второй масштабный элемент и третий суммирующий элемент, а также третий, четвертый и пятый масштабные элементы, входы которых объединены, а выходы подключены к вторым входам соответственно первого, второго и третьего суммирующих элементов, шестой и седьмой масштабные элементы, входы которых соединены с выходом второго интегрирующего элемента, а выходы — с третьими входами соответственно первого и третьего суммирующих элементов, восьмой масштабный элемент, вход которого соединен с входом первого масштабного элемента, а выход — с третьим входом второго суммирующего элемента,девятый и десятый масштабные элементы, входы которых соединены с выходом второго интегрирующего элемента, а выходы - с четвертыми входами соответственно первого и второго суммирующих элементов, входы первого и третьего масштабирующих элементов и выход третьего суммирующего элемента являются первым и вторым входом и выходом корректирующего блока.

1362333

Составитель Г,Нефедова

Техред М.Ходанич

Корректор

Редактор Н.Гунько

Заказ l036 Тираж 662 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101