Следящий привод

 

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть, например, использовано в системах управления промышленных роботов и испытательных стендов. Целью изобретения является повышение точности и качества переходного процесса. Входной сигнал с задатчика 1 сравнивается в сумматоре 3 с сигналом датчика 2 и полученная разность поступает на входы блока 6 и звена 4. В усилителе 9 производится операция усиления сигнала блока 8 при умножении его на постоянную величину. С выхода усилителя 17 сигнал поступает на вход преобразователя 18 и далее - на пневматический двигатель 21, вызывая движение последнего и сведение к нулю сигнала на выходе сумматора 3. Система формирования управляющего сигнала может быть выполнена как в аналоговой, так и в дискретной форме. Это позволяет пропускать без искажений моногармонические и полигармонические сигналы, как содержащие постоянную составляющую, так и не содержащие ее. 5 ил.

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 15 В 9/03

ГОСУДАРСТНГННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРГТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640143/29 (22) 19.01.89 (46) 15.08.91. Бюл. % 30 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) М.М.Дикарев, Н.В.Иванова, А,Б.Кондратьев, В.А.Чэщин, Б.Ф.Шумилов и

Ю.Ю.Шумилов (53) 62-531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1432280, кл. F 15 В 9/03, 1987. (54) СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть, например, использовано в системах управления промышленных роботов и испытательных стендов. Целью изобретения является повышение точности и качества переходного

„, ЯЦ„, 1670189 А1 процесса Входной сигнал с задатчикэ сравнивается в сумматоре 3 с сигналом датчика

2, и полученная разность поступает на вход

- блока 6 и звена 4. В усилителе 9 и роизводится операция усиления сигнала блока 8 при умножении его на постоянную величину. С выхода усилителя 17 сигнал поступает на вход преобразователя 18 и далее на пневматический двигатель 21, вызывая движение последнего и сведение к нулю сигнала на выходе сумматора 3. Система формирования управляющего сигнала может быть выполнена как в аналоговой, так и в дискретной форме. Это позволяет пропускать без искажений моногармонические и полугармонические сигналы, как содержащие постоянную составляющую, так и не содержащие ее. 5 ил.

1670189

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть, например, использовано в системах управления промышленных роботов и испытательных стендов.

Цель изобретения — повышение точности и качества переходного процесса, На фиг.1 изображена схема следящего привода; на фиг.2 и 3 — графики отработки синусоидальных входных сигналов; на фиг.4 и 5 — логарифмические амплитудно-частотные характеристики, Следящий привод содержит эадатчик 1 входного сигнала, датчик 2 выходного сигнала, которые подсоединены к первому сумматору 3, имеющему два выхода, соединенные с системой формирования управляющего сигнала, причем один выход сумматора 3 соединен с каналом из двух последовательно включенных апериодических звеньев 4 и 5 системы, а второй выход подключен к каналу, содержащему последовательно включенные блоки 6 и 7 реального дифференцирования, с выходом которых соединены первый блок 8 определения модуля и усилитель 9, Выходы каждого из этих каналов системы подсоединены к второму сумматору 10, реализующему операцию вычитания, и третьему сумматору 11, реализующему операцию сложения. Выходы сумматоров 10 и 11 подключены к второму и третьем блоками 12 и 13 определения модуля соответственно, выходы которых соединены с четвертым сумматором 14. Выход сумматора 14 подключен к усилителю 15, а выход этого усилителя и выход звена 5 подключены к пятому сумматору 16. Выход сумматора 16 соединен с усилителем 17, а выход последнего подключен к электромеханическому преобразователю 18, Выход преобразователя 18 подключен к пневматическому распределительному устройству

19, причем второй вход пневматического распределительного устройства 19 соединен с выходом источника 20 рабочей среды, -а выход подключен к входу исполнительного механизма в виде пневматического двигателя 21, выход которого связан с датчиком

2 выходного сигнала.

Привод работает следующим образом.

Входной сигнал реед, снимаемый с блока 1, в блоке 3 сравнивается с сигналом трт„ датчика 2, и полученная разность

AP = азад т/7тех = Т/1з ПОСтУПавт HB входы блока 6 и звена 4.

На выходе блока 6 формируется сигнал

Т5

1/ 6 - — — — фз, Т5+1 где Т вЂ” постоянная времени блоков 6 и 7;

S — - оператор Лапласа.

5 На выходе блока 7 получают

Л 2

Рг =-+ трз, а на выходе блока 8, выполненного, например, на базе операционного усилителя,— сигнал т/76- р71, В усилителе 9 производится операция усиления сигнала <рв при умножении его на

1 постоянную величину pg = — pa, где в

04

-- частотный параметр, выбираемый заведомо большим частоты среза привода, но меньшим резонансной частОты, т.е. ае < и о < а„, где в, — частота среза; мар†частота высокочастотного резонанса привода, Усилитель 8 может быть выполнен на базе операционного усилителя с возможностью изменения и подстройки параметра

0Ь.

Сигнал на выходе звена 4 формируется, 25 как Ip4 = — но — — — fp3, где Т вЂ” лоотоянная времени звеньев 4 и 5, равная постоянным времени блоков 6 и 7.

Тогда оа = — + — — — ток н на выходе сумматора 11 получают т/711 - rp 9+ rp5. а на выходе блока 13 — сигнал т/11з - тр11), .На выходе сумматора 10 имеется ф1о-т/7 5-т/2 9, а на выходе блока 12 — р12- I тр1о(. Тогда на

35 выходе сумматора 14 р14 - т/71з - p 12 и на выходе усилителя 15 @15 = 1/2 р14, причем умножение вынесено в отдельный усилитель 15 с целью точного умножения на коэффициент К1 = 0,5 с возможностью

40 подстройки.

На выходе сумматора 16 формируется сигнал р16- р15+ т/15, и на выходе усилителя 17 получают pl7 - к2 (p16, где К2 — коэффициент передачи усилителя 17, 45 непосредственно влияющий на добротность привода (и, как следствие, на статическую ю точность).

Таким образом

„=,(; -,(М- —. . é;I где

,Т",,, (", I j5 (1) ч

Ц = 45 = -,-,,11 Ч

55 Тогда

4 Т2 S2 Ф или во временной области

2.

-» «4

< p = А —,, (.„(1 .

1670189

Система формирования управляющего сигнала может быть выполнена как в аналоговой форме реализации на базе операционных усилителей, так и в дискретной. С выхода усилителя 17 сигнал поступает на вход преобразователя 18 и далее на пневматический двигатель 21, вызывая движение последнего и,в,онечном счете, сведение к нулю сигнала рз на выходе сумматора 3. Это позволяет пропускать без искажений моногармонические и полигармонические входные сигналы, как содержащие постоянную составляющую, так и не содержащие постоянную составляющую, при единственном условии — частота входных сигналов не должна превышать частоты ob.

Так. если принять рз = pa + ASln cut u проанализировать выражение (1), то при а(юь получают piy=Kgp;, а при е- в, получают p1z= Кгфь с отсечением гармонической составляющей.

Из сравнения фиг.2 и 3 видно, что гармонический входной сигнал с постоянной составляющей р, д = po + А Sin йл отрабатывается приводом без искажений (кривые

1) при ж (ю, < ж, где в — частота среза (соответствует частоте и на фиг.4 и 5), При этом в приводе достигается большая точность отработки за счет существенного повышения добротности привода(Л- 0 ), где

Л- статическая ошибка. При увеличении частоты o+ <в (oW известный привод пропускает гармоническую составляющую с большими искажениями, а предлагаемый пневмопривод продолжает отрабатывать (кривые 2). При частотах ь > cup, ю> ж,в О<

< o)p, где р — резонансная частота (фиг,4 и 5), известный привод входит в расходящиеся колебания, а предлагаемый привод "обреэает" гармоническую составляющую (кривые 3).

На фиг.4 и 5 представлены ЛАФЧХ разомкнутых по обратной связи известного и

5 предлагаемого приводов, из сравнения которых следует, что кроме увеличения добротности, расширяется полоса пропускания и исключается возможность возникновения резонанса.

10 Формула изобретения

Следящий привод, содержащий последовательно включенные задатчик и первый сумматор, выход которого через систему формирования управляющего сигнала, 15 включающую второй, третий, четвертый и пятыи сумматоры, два апериодических звена и два последовательно связанных блока дифференцирования, соединен с электромеханическим преобразователем, а выход

20 последнего через распределительное устройство рабочей среды подключен к исполнительному механизму, датчик сигнала которого соединен с первым сумматором, отличающийся тем, что, с целью

25 повышения точности и качества переходного процесса, система формирования управляющего сигнала снабжена тремя блоками определения модуля, при этом первый блок определения модуля установлен на выход

30 последовательно связанных блоков дифференцирования и подключен к второму и третьему сумматорам, на выходе которых установлены второй и третий блоки определения модуля, соответственно соединенные

35 с четвертым сумматором. связанным через пятый сумматор с входом электромеханического преобразователя, при этом первый сумматор через последовательно включенные апериодические звенья соединен с вто40 рым, третьим и пятым сумматорами, 1670189

05 10

05 10

1670189

У, град

Q2.

У, град