Нелинейное корректирующее устройство
Изобретение относится к двухканальным нелинейным корректирующим устройствам и позволяет осуществлять как режим оптимального быстродействия, так и режим терминального управления, при котором разные по величине скачки отрабатываются за одно и то же время. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет инвариантности к величине входного сигнала. Устройство содержит измеритель рассогласования 1, блок умножения скорости 2, сумматор 3, исполнительный двигатель 4 с нагрузкой, датчик скорости 5, нелинейное корректирующее устройство 6. в состав которого входят пиковый детектор 7, масштабирующий блок 8, первый сумматор 9. сигнум-реле 10, первый переключатель 11, масштабирующий блок 12, второй сумматор 13, второй переключатель 14, источник постоянного напряжения 15, нуль-орган 16, усилитель 17, сигнальный вход 18, и первый 19 и второй 20 выходы нелинейного корректирующего устройства 6, блок умножения, блок выделения модуля 22, третий переключатель 23 и вход 24 переключения режимов. Положительный эффект достигается за счет специального преобразования управляющего сигнала двигателя. 1 ил. (Л С
CQI03 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 8 5/01
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Д !
О (л)
1Ц
«Ъ
1 (21) 4653154/24 (22) 20.02.89 (46) 15.03.91. Бюл, N 10 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.Д.Горбачев, Д.И. Коротовцев, О,А. Сосновский и В.К, Шуклин (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 915060, кл. G 05 В 5/01, 1980.
Авторское свидетельство СССР
М. 1126925, кл. G05 В 5/01,,1983. (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУ(ОЩЕЕ
УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к двухканальным нелинейным корректирующим устройствам и позволяет осуществлять как режим оптимального быстродействия, так и режим терминального управления, при котором разные по величине скачки отрабатываются за одно и то же время. Целью изобретения является расширение функциональных воэ„„5U „„1635160 А1 можностей за счет инвариантности к величине входного сигнала. Устройство содержит измеритель рассогласования 1, блок умножения скорости 2, сумматор 3, исполнительный двигатель 4 с нагрузкой, датчик скорости 5, нелинейное корректирующее устройство 6, в состав которого входят пиковый детектор 7, масштабирующий блок 8, первый сумматор 9, сигнум-реле 10, первый переключатель 11, масштабирующий блок
12, второй сумматор 13, второй переключатель 14, источник постоянного напряжения
15, нуль-орган 16, усилитель 17, сигнальный вход 18, и первый 19 и второй 20 выходы нелинейного корректирующего устройства
6, блок умножения, блок выделения модуля
22, третий переключатель 23 и вход 24 переключения режимов. Положительный эффект достигается эа счет специального преобразования управляющего сигнала двигателя.
1 ил.
1635160
11з 7бретение относится к двухканальным нелинейным корректирующим устройсTBа1л L1 может быть использовано в быстродейству<ощих системах позиционироеан»я, напр»1лер в станках с программным уftpBBJ!eIIL1et.l, приводах роботов-мэнипулятоp0fi, высококачественных следящих сисге мэх, а также B системах поэ<1ционнроеа»11я, где требуе<ся определенное время отработки различ<1ых по величине ступенчатых воздейсте»й, т.е. 1ерми<1эльное управление. Примером могут служить координатные столы по сборке рэд»озлекгронной аппаратуры, э TBKже зее Цель v006pe feIIL151 — расширение функЦ 101<аль»ЫХ Еоз 10жноетой1 За счет и<н ариа»1ности к велич,1»е входного сигнала. 1-1а <ер;еже представлена блок-схема системы аетол1атического регулирования с нели»011»ыл1 корректирующим устройстЕОМ, Схел1а ссдержит измеритель 1 рассогпасова 1»я, блок 2 умножен»я скорости, сул1мэтор 3, 1 .сf!Oft!«I Ten»t! I, i,Bãpóçê0LI, датчик 5 скорости, »ели»ейное корректирующее ус1ройство 6, B сост,<в которого входит пиковый дете Top 7, второй маcøòeát1рующий блок 8, первый сумматор 9, сигну1л-реле 10, первый nepeK 1 I, первый мэсштабирующ»й блок 12, второй сумматор 13, второй переключатель 14, ис1очник 15 постоянного напряжения, нульорган 16, усилитель 17, с11гнэльн<.<й вход 10 и первый 19 <1 Bгорой 20 выходы целиной 0Io кoppeKTIlpg оц;его устройства 6, блок 21 умножения, блок 22 выделения модуля, Третий перекл<очатель 23 и вход 2-:. ггерек л ю ° е I I v B режимов н е л и н е и ii 0 г о корректиру<о.цего устройства 6. Обоэнэч.1 ... U: — выходной сигнал I гo блока. V, — коэффицииен < усипе< ия i-го I»" 0ка. Выбор «оз<1<фициента передачи Кв r..эсштэбируюгцего блока 8 равным 0,5 обеспечивает t!BG6ходимое положе< ие линии ПОРЕКЛ<0ЧСЧ<ИЯ С Рож»Ма РаэгОНа На РЕжИ1Л торл<ожения, э Bыбор коэффиц»снта передачи К17 20 второго масштагэирующсго блока 12 обуславливает пепеход в устаtlo вившийся реж»м после око» < Ivя переходного и роцессэ при подхoqe к то <ке позиц»он »рован ил. 1 ассмотр«1м работу нелинейного корректирую1цего устройства в составе системы авто1латического регулирования. Нелине1;нсе коррект11руюгцее устройс ieo может работать в двух режимах: в режиме с < Г З 35 .1 <О ,15 55 макси1лально возможным ускорением и в режиме терминального управления, Выбор режима осуществляется подачей на управляющий вход третьего переключателя 23 сигнала признака режима работы. При подаче сигнала, соответствующего режиму с 1<экс»мэльно возможным ускорением, третий переключатель 23 находится е верхнем положении, т.е. замкнут на свой первый сигнальный вход. В этом режиме нелинейное корректирующее устройство работает как прототип и характеризуется тремя подрежимами: разгоном 0 5 т 5 Т,/2, U7 + 1U11 > 0,5U7; торможением Т,/2 T Т,, 0,5UT = I U1I U7/К12 и режил1, который возможен при подходе K точке позиционирования, т.е. режим BIIepvo+LIческого движения О 101! 5 U7/К1 (где T — текущее время, ҄— время переходного процесса). Г1ри подаче сигнала, соответствующего pexvrny тер1линального управления. третий перекл<очатель 23 находится в нижнем положении, г.е. замкнут на свой второй сигнальiiûé Bxoд, Рассмотрим работу нелинейного корректирующего устройства 6 B этом режиме пр» коэффициенте передач» масштабируюе,е<о блока 12 равным 20 (КIZ< = 20). Устройство работает следующим образом. 11LlKGBt, и детектор 7 эапоминаеT экстремально» энэ Iet! U1, формируе1 на сеоел1 выходе сигнал U7, pQBHhIl велич»не входного скачка g, и храi!LIT его до прихода сигнала на сброс с выхода нульоргана 16. В блоках 0 и 12 мэс игабироаэния знэ ietive сигнала U7 VlLetIt LLIBeTCR C0OfBeTCTBeIIt B 2 и 20 раз и сpBBIILIBBBTc l е сумматорах 9 и 13 с текущим зна <ениел1 сиг1<эла рассогласования Ui. B зэеисимос1и 0; результата сравнения возможны ° ри подрежима работы нелинейного K0ppeKT«pyI0uteiо усгройстеа. Г1ере<л» подрежим соответствует раэго1<у и выполняются условия 0 < 1 5 Tn/2 и U7 > I U l I 0,5U7. В этом случае выходные с11гналы первого и второго сумматоров 9 и 13 положитель<<ы, B первый и второй перекпюча1ели 11 и 14 находятся е нижнем положении, T.å. эа<лк<<уты нэ свои вторые сигнальные входы. Сигнум-реле 10 выдает нэ первыи вход блока 21 умножения положительный ступен <атый сигнал Uio требуемой величины. которая определяется исходя из K0!IKpeTI 1б35160 через третий переключатель 23 и первый переключатель 11 выдает на первый вход сумматора 3 произведение выходного сигнала пикового детектора U; и выходного сигнала сигнум-реле Ою. На второй вход сумматора 3 подается произведение выходного сигнала датчика 5 скорости Us, равного 0, на выходной сигнал источника 15 постоянного напряжения U>s. В результате суммирования на выходе сумматора 3 образуется управляющее воздействие Оз, обеспечивающее разгон исполнительного двигателя 4 с ускорением, определяемым заданным временем переходного процесса, Второй подрежим соответствует торможению и выполняются условия Т,/2 5 t 5 Т, и 0,5 U7 > 1Ul I > 0,05 От. В этом случае выходнои сигнал Ug первого сумматора 9 становится отрицательным, а выходной сигнал Un второго сумматора 13 остается положительным. Поэтому первый и второй переключатели 11 и 14 продолжают находиться в прежнем состоянии, но HB выходе сигнум-реле 10 сформируется отрицательный ступенчагый сигнал Uig определенной величины. В результате управляющее воздействие аз обеспечивает торможение исполнительного двигателя 4 с ускорением определяемым заданным временем переходного процесса. Третий подрежим возникает при подходе к точке позиционирования и характеризуется соотношением 0,05 Бт I Ui I О. В этом подрежиме выходные сигналы первогО сумматора 9 Ug и второго сумматора 13 0)з будут отрицательными, о результате первый и второй переключатели 1 и 14 отсоединяют свои выходы от вторых сигнальных входов и подсоединяют их к первым сигнальным входам, т.е. переходят в верхнее положение, пропуская на свои выходы сигнал U>. В этом случае обеспечивается апериодическое движение в установившемся режиме. Нелинейное корректирующее устройство 5 сформирует управляющий сигнал Ur, = — U11, зависящий от величины входного скачка 9 - 0т, заданного времени переходного процесса Тп, а также конкретных параметров системы коэффициента усиления К и постоянной времени Т4 исполнительного двигателя 4 с нагрузкой, Таким образом, при различных входных скачках обеспечивается разгон и торможение исполнительного двигателя 4 с таким ускорением U4, что заданное время переходного процесса Тп остается постоянным, Блок 22 выделения модуля служит для обеспечения требуемого 55 направления движения при различных полярностях входного скачка Действительно. если входной скачок 9О имеет отрицательное значение, то выходной сигнал пикового детектора 7 07 также отрицательный, что приводит к появлению на выходе сигнум-реле 10 отрицательного ступенчатого сигнала Ою, Непосредственное умножение выходных сигналов сигнум-реле 10 и пикового детектора 7 привело бы к появлению на выходе нелинейного корректирующего устройства б положительного сигнала Ue, хотя входной скачок имеет обратный знак Блок 22 выделения модуля позволяет устранить это несоответствие, так как с его помощью получается на втором входе блока умножения всегда положительная величина сигнала с выхода пикового детектора 7 Ут, что не влияет на полярность выходного сигнала нелинейного корректирующего устройства б, задаваемую сигнум-реле 10. Таким образом, использование новых блоков — блока умножения. третьего переключателя, блока выделения модуля позволяет использовать его не только в режиме с максимально возможным ускорением, но и в режиме терминального управления. В результате расширяются его функциональные возможности и область применения, что дает не только техническии, но и экономический эффект. Формула изобретения Нелинейное корректирующее устройство, содержащее пиковый детектор, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом нелинейного корректирующего устройства, первым сигнальным входом11ервого переключателя, первым входом первого сумматора. первым входом второго сумматора, первым сигнальным входом второго переключателя и через нуль-орган соединен с управляющим входом пикового детектора, выход которого соединен с входом первого масштабирующего блока и через второй масштабирующий блок — с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом сигнум-реле, выход вторшо масштабирующего усилителя соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с управляющими входами второго переключателя и первого переключателя, выход которого соединен с первым выходом нелинейного корректирующего устройства, источник постоянного напряжения соединен с вторым сигнальным входом второго переключателя. выход которого через усилитель соединен с вторым выходом нелинейного корректирующего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воз1635160 10 (оставитель Б.Кирсанов Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Q.Öèïëå Редактор А,Долинич Заказ 755 Тираж 465 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 можностсй за счет инвариантности к величине входного сигнала, введены блок выделения модуля, блок умножения и третий переключатель, управляющий вход которого соединен с входом переключения режи- 5 мов нелинейного корректирующего устройства, выход сигнум-реле соединен с первым входом блока умножения и первым сигнальным входом третьего переклю ателя, выход которого соединен с вторым сигнальным входом первого переключателя, выход пикового детектора через блок выделений модуля соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с вторым сигнальным входом третьего переключателя.
