Самонастраивающийся электропривод



Самонастраивающийся электропривод
Самонастраивающийся электропривод
Самонастраивающийся электропривод
Самонастраивающийся электропривод
Самонастраивающийся электропривод

 


Владельцы патента RU 2522858:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат заключается в обеспечении максимально возможной скорости работы электропривода при одновременном изменении и амплитуды задающего гармонического сигнала, и его суммарного момента инерции без снижения заданной динамической точности. Технический результат достигается за счет самонастраивающегося электропривода, который содержит последовательно соединенные сумматоры, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, квадраторы, блоки деления и блоки умножения, интеграторы, синусный функциональный преобразователь, задатчик амплитуды, блоки извлечения квадратного корня, источники постоянного сигнала, датчик тока электродвигателя, выпрямители, датчик скорости, элемент выборки-хранения, релейный элемент. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления.

Известен самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик амплитуды, квадратор, блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала и второму входу второго сумматора, второй блок извлечения квадратного корня, интегратор, синусный функциональный преобразователь и блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора (см. патент РФ №2399080, бюл. №25, 2010 г.).

Недостатком данного устройства является то, что в диапазоне повышенных рабочих частот ввиду приближенности описания используемой амплитудно-частотной характеристики оно не обеспечивает максимальную скорость работы электропривода.

Известен также самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные квадратор, первый блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, и второй сумматор, последовательно соединенные интегратор, синусный функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала и третий сумматор, последовательно соединение второй блок умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора и первыми входами четвертого, пятого и шестого сумматоров, третий блок умножения, второй блок деления, блок извлечения квадратного корня, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды и второму входу третьего сумматора, четвертый блок умножения и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и входу квадратора, а выход - ко входу интегратора, последовательно соединенные пятый блок умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам второго сумматора и блока извлечения квадратного корня, и третий блок деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока умножения, а второй вход - к выходу первого источника постоянного сигнала, ко вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров и первым входам четвертого, пятого и шестого блоков деления, причем второй вход четвертого блока деления подключен к выходу пятого сумматора и второму входу второго блока умножения, второй вход пятого блока деления - к выходу шестого сумматора и второму входу третьего блока умножения, второй вход шестого блока деления - к выходу четвертого сумматора и второму входу второго блока деления, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий и четвертый входы которого подключены, соответственно, к выходам четвертого и пятого блоков деления (см. патент РФ №2450300, бюл. №13, 2012 г.).

Указанное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению и принято за прототип. Его недостатком является то, что в диапазоне повышенных рабочих частот оно не позволяет сохранить заданную динамическую точность при изменении суммарного приведенного момента инерции электропривода.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение максимально возможной скорости работы электропривода при одновременном изменении и амплитуды задающего гармонического сигнала, и его суммарного момента инерции без снижения заданной динамической точности.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное (при заданной динамической ошибке, амплитуде входного гармонического сигнала и текущем значении суммарного приведенного момента инерции электропривода) значение частоты задающего сигнала, а следовательно, и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления.

Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные первый квадратор, первый блок деления, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала, и второй сумматор, последовательно соединенные первый интегратор, синусный функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединение второй блок умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора и первыми входами третьего и четвертого сумматоров, третий блок умножения, второй блок деления, первый блок извлечения квадратного корня, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды и первому входу шестого сумматора, четвертый блок умножения и седьмой сумматор, второй вход которого подключен ко входу первого квадратора, а выход - ко входу первого интегратора, последовательно соединенные пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго сумматора, и третий блок деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока умножения, а второй вход - к выходу первого источника постоянного сигнала, вторым входам третьего и четвертого сумматоров, а также первым входам четвертого, пятого блоков деления и восьмого сумматора, причем второй вход четвертого блока деления подключен к выходу четвертого сумматора и второму входу второго блока умножения, второй вход пятого блока деления - к выходу третьего сумматора и второму входу второго блока деления, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам четвертого блока деления и шестого блока деления, первый вход которого подключен к выходу восьмого сумматора и второму входу третьего блока умножения, дополнительно вводятся последовательно соединенные датчик тока электродвигателя, второй интегратор, первый выпрямитель, седьмой блок деления, второй вход которого через второй выпрямитель соединен с выходом датчика скорости, установленным на выходном валу электродвигателя, и входом релейного элемента, элемент выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента, второй квадратор, девятый сумматор, второй блок извлечения квадратного корня, восьмой блок деления, десятый сумматор, одиннадцатый сумматор и девятый блок деления, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - ко входам первого квадратора и шестого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока извлечения квадратного корня, а выход - ко второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, второму входу шестого блока деления и первому входу седьмого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого квадратора, а выход - ко второму входу восьмого сумматора, третий блок извлечения квадратного корня, десятый блок деления, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала, вторым входам девятого и двенадцатого сумматоров и восьмого блока деления, а выход - ко второму входу десятого сумматора и второму входу шестого сумматора, выход которого подключен к второму входу одиннадцатого сумматора.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна", явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. обладает критерием «изобретательский уровень». Данное техническое решение промышленно применимо.

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают максимально возможную скорость работы электропривода в диапазоне повышенных рабочих частот, сохраняя заданную динамическую точность при одновременном изменении и амплитуды входного гармонического сигнала, и суммарного приведенного момента инерции.

На фиг.1 дана структурная схема самонастраивающегося электропривода, а на фиг.2 - объекты, поясняющие особенности и принцип работы предложенного устройства. На этих фигурах введены следующие обозначения: α - угол поворота выходного вала редуктора; α ˙ - скорость вращения вала электродвигателя; αВХ - задающий (входной) гармонический сигнал, поступающий на вход электропривода; Aр, ωр - амплитуда и частота сигнала αВХ, соответственно; U*, U - усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем, соответственно; ε=αВХ-α - ошибка электропривода; [ωmin, ωmax] - диапазон рабочих частот входного сигнала; ε1 - заданное допустимое значение динамической ошибки работы рассматриваемого электропривода. Цифрой 1' на фиг.2 обозначена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) рассматриваемого электропривода (A(ωmin), A ( ω p * ) , A(ωmах) - значения АЧХ на частотах ωmin, ω p * и ωmах, соответственно); цифрой 2' - секущая, соединяющая точки A и B на этой АЧХ; а цифрой 3' - касательная к АЧХ в точке C с абсциссой ω p * . F (с абсциссой ω p 0 ), G, Н - точки пересечения горизонтальной прямой, имеющей ординату Aр1 с АЧХ 1, секущей 2 и касательной 3 к АЧХ 1 в точке С, соответственно.

Самонастраивающийся электропривод, содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, корректирующее устройство 2, усилитель 3, электродвигатель 4 с редуктором 5, на выходном валу которого установлен датчик 6 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, последовательно соединенные первый квадратор 7, первый блок 8 деления, второй вход которого подключен к выходу источника 9 постоянного сигнала, и второй сумматор 10, последовательно соединенные первый интегратор 11, синусный функциональный преобразователь 12, первый блок 13 умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика 14 амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора 1, последовательно соединение второй блок 15 умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора 7 и первыми входами третьего 16 и четвертого 17 сумматоров, третий блок 18 умножения, второй блок 19 деления, первый блок 20 извлечения квадратного корня, пятый сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу задатчика 14 амплитуды и первому входу шестого сумматора 22, четвертый блок 23 умножения и седьмой сумматор 24, второй вход которого подключен ко входу первого квадратора 7, а выход - ко входу первого интегратора 11, последовательно соединенные пятый блок 25 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго сумматора 10, и третий блок 26 деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока 23 умножения, а второй вход - к выходу первого источника 9 постоянного сигнала, вторым входам третьего 16 и четвертого 17 сумматоров, а также первым входам четвертого 27, пятого 28 блоков деления и восьмого сумматора 29, причем второй вход четвертого блока 27 деления подключен к выходу четвертого сумматора 17 и второму входу второго блока 15 умножения, второй вход пятого блока 28 деления - к выходу третьего сумматора 16 и второму входу второго блока 19 деления, а выход - ко второму входу второго сумматора 10, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам четвертого блока 27 деления и шестого блока 30 деления, первый вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 29 и второму входу третьего блока 18 умножения, последовательно соединенные датчик 31 тока электродвигателя 4, второй интегратор 32, первый выпрямитель 33, седьмой блок 34 деления, второй вход которого через второй выпрямитель 35 соединен с выходом датчика 36 скорости, установленным на выходном валу электродвигателя 4, и входом релейного элемента 37, элемент 38 выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента 37, второй квадратор 39, девятый сумматор 40, второй блок 41 извлечения квадратного корня, восьмой блок 42 деления, десятый сумматор 43, одиннадцатый сумматор 44 и девятый блок 45 деления, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 43, а выход - ко входам первого квадратора 7 и шестого блока 46 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока 20 извлечения квадратного корня, а выход - ко второму входу пятого 25 блока умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор 47, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора 39, второму входу шестого блока 30 деления и первому входу седьмого блока 48 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого квадратора 7, а выход - ко второму входу восьмого сумматора 29, третий блок 49 извлечения квадратного корня, десятый блок 50 деления, второй вход которого подключен к выходу источника 9 постоянного сигнала, вторым входам девятого 40 и двенадцатого 47 сумматоров и восьмого блока 42 деления, а выход - ко второму входу десятого сумматора 43 и второму входу шестого сумматора 22, выход которого подключен к второму входу одиннадцатого сумматора 44. Объект управления 51.

Самонастраивающийся электропривод работает следующим образом. Сигнал ошибки ε на выходе сумматора 1, первый отрицательный (со стороны датчика 6) и второй положительный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, после коррекции в блоке 2, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 4, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от поступающего сигнала U. Как известно, величина ε при использовании корректирующего устройства 2 с постоянной структурой и постоянными параметрами увеличивается при увеличении нагрузки на электропривод, т.е. при увеличении суммарного приведенного момента инерции J, амплитуды Aр и частоты ωр. Таким образом, если текущие Aр и J имеют такие значения, при которых ε становится меньше допустимой, то можно увеличивать ωр, а следовательно, и скорость (производительность) работы рассматриваемого электропривода, не уменьшая его заданную динамическую точность.

Поскольку для типовых электродвигателей постоянного тока при отсутствии внешних возмущающих моментов и малых значениях сухого трения справедливо равенство iKM=J α ¨ (i - ток в якорной обмотке электродвигателя, КM - коэффициент крутящего момента, α ¨ - ускорение вращения вала электродвигателя), то несложно показать, что, если во время конкретного цикла работы электропривода его J=const, то справедливо выражение

J = K M t 0 t i d t α ˙ ,  (1)

где t0 и t - соответственно, начальное и конечное время интегрирования в пределах рассматриваемого рабочего цикла.

Выпрямитель 35 и элемент 37 имеют характеристики

U в ы х 35 = { Δ , е с л и | α ˙ | < Δ 1 | U в х 35 | , е с л и | α ˙ | > Δ 1 ( Δ = c o n s t > 0, Δ 1 = c o n s t > 0 ) ,

U в ы х 37 = { 0, е с л и | α ˙ | < Δ 1 Δ 2 , е с л и | α ˙ | > Δ 1 ( Δ 2 = c o n s t > 0 ) .

Поскольку интегратор 32 имеет коэффициент усиления КM, то на выходе выпрямителя 33 формируется сигнал | K M t 0 t i d t | . Если Uвых372, то на выходе элемента 38 формируется сигнал

получаемый на выходе блока 34. Если | α ˙ | становится меньше значения Δ1 1 - некоторая малая величина), то Uвых37=0 и элемент 37 переводит элемент 38 в режим хранения, и на его выходе сохраняется то значение сигнала J, которые было определено на выходе блока 34 в момент обнуления выходного сигнала элемента 37, т.е. в момент начала действия условия | α ˙ | 1 (см. Патент №2460110, бюл. 24 от 27.08.2012). Если в некоторый момент времени опять начинает выполняться условие | α ˙ | 1, то вновь срабатывает элемент 37. При этом элемент 38 опять переводится в режим выборки, и на его выходе формируется текущее значение J.

Конечно, в начале нового цикла работы электропривода, пока | α ˙ | 1 и вход элемента 38 отключен от выхода блока 34, значение J на выходе элемента 38 будет определяться неправильно. Но по истечении малого промежутка времени опять начнет выполняться условие | α ˙ | ≥Δ1, значение J будет вычисляться правильно и качественные показатели работы электропривода будут полностью обеспечены.

Первые (со стороны квадратора 39) положительные входы сумматоров 40 и 47, соответственно, имеют коэффициенты усиления R 2 ω max 2 / K M 2 K ω 2  и R 2 ω min 2 / K M 2 K ω 2 (где R и Kω - соответственно, активное сопротивление якорной цепи электродвигателя 4 и коэффициент его противоЭДС), а их вторые входы - единичные коэффициенты усиления. Источник 9 вырабатывает сигнал, равный единице. В результате на выходах блоков 42 и 50 формируются сигналы 1 1 + R 2 J 2 ω max 2 / K M 2 K ω 2 и 1 1 + R 2 J 2 ω min 2 / K M 2 K ω 2 , соответственно.

Первый (со стороны блока 42) положительный вход сумматора 43 имеет коэффициент усиления, равный K 2 ( 1 + ω max 2 T 1 2 ) / ( ω max 2 ( 1 + ω max 2 T 2 2 ) ) , а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления, равный K 2 ( 1 + ω min 2 T 1 2 ) / ( ω min 2 ( 1 + ω min 2 T 2 2 ) ) . В результате на его выходе появляется сигнал K 2 ( 1 + ω max 2 T 1 2 ) / ( ω max 2 ( 1 + ω max 2 T 2 2 ) ( 1 + R 2 J 2 ω max 2 / K M 2 K ω 2 ) ) K 2 ( 1 + ω min 2 T 1 2 ) / ( ω min 2 ( 1 + ω min 2 T 2 2 ) ( 1 + R 2 J 2 ω min 2 / K M 2 K ω 2 ) ) = A ( ω max ) A ( ω min ) .

На выходе задатчика 14 формируется сигнал Aр. Первый (со стороны задатчика 14) положительный и второй отрицательный входы сумматора 22 имеют коэффициенты усиления, равные 1/ε1 и единице, соответственно. В результате на его выходе формируется сигнал Ap1-A(ωmin).

Первый (со стороны сумматора 43) и второй положительные входы сумматора 44 имеют коэффициенты усиления ωmin и ωmaxmin, соответственно. В результате на выходе блока 45 формируется сигнал ω p * = k H ( A p / ε 1 A ( ω min ) ) + ω min , а на выходе квадратора 7 - сигнал ω p * 2 (где kH=(ωmaxmin)/(A(ωmax)-A(ωmin))).

Первые положительные входы сумматоров 16 и 17 (со стороны квадратора 7), а также 29 (со стороны источника 9) имеют коэффициенты усиления, равные T 1 2 , T 2 2 и 1, соответственно, а их вторые входы - коэффициенты усиления, равные 1, 1 и R 2 / K M 2 K ω 2 , соответственно. В результате на выходе блока 20 формируется сигнал ( 1 + ω p * 2 T 1 2 ) / ( ω p * 2 ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ) .

Первый отрицательный (со стороны блока 20) и второй положительный входы сумматора 21 имеют коэффициенты усиления К и 1/ε1, соответственно. В результате на выходе сумматора 21 формируется сигнал A p / ε 1 K ( 1 + ω p * 2 T 1 2 ) / ( ω p * 2 ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ) .

На выходах блоков 8, 27, 30, 28, соответственно, формируются сигналы 1 / ω p * 2 , 1 / ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ,  J 2 / ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ,  1/ ( 1 + ω p *2 T 1 2 ) .

Первый (со стороны блока 8), третий (со стороны блока 27) и четвертый (со стороны блока 30) отрицательные входы сумматора 10 имеют коэффициенты усиления, равные 1, , и R 2 / ( K M 2 K ω 2 ) , соответственно, а второй (со стороны блока 28) положительный вход - коэффициент усиления - T 1 2 . В результате на выходе сумматора 10 формируется сигнал T 1 2 1 + ω p * 2 T 1 2 1 ω p * 2 T 2 2 1 + ω p * 2 T 2 2 R 2 J 2 K M 2 K ω 2 + ω p * 2 R 2 J 2 , а на выходе блока 26 - сигнал [ 1 + ω p * 2 T 1 2 ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ( T 1 2 1 + ω p * 2 T 1 2 1 ω p * 2 T 2 2 1 + ω p * 2 T 2 2 R 2 J 2 K M 2 K ω 2 + ω p * 2 R 2 J 2 ) ] 1 .

Первый (со стороны блока 23) и второй положительные входы сумматора 24 имеют коэффициенты усиления 1/К и 1, соответственно. В результате, на его выходе сформируется сигнал

ω p = [ K 1 + ω p * 2 T 1 2 ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ( T 1 2 1 + ω p * 2 T 1 2 1 ω p * 2 T 2 2 1 + ω p * 2 T 2 2 R 2 J 2 K M 2 K ω 2 + ω p * 2 R 2 J 2 ) ] 1 × × ( A p / ε 1 K ( 1 + ω p * 2 T 1 2 ) / ( ω p * 2 ( 1 + ω p * 2 T 2 2 ) ( 1 + ω p * 2 R 2 J 2 / ( K M 2 K ω 2 ) ) ) ) + ω p * ,  (2)

определяющий частоту ωр, обеспечивающую максимально возможную скорость гармонического движения электропривода с ошибкой, не превышающей ε1.

На выходе интегратора 11, имеющего единичный коэффициент усиления, формируется сигнал ωpt, а на выходе функционального преобразователя 12 - сигнал sinωpt. В результате на выходе блока 13 формируется гармонический сигнал αВХ с задаваемой амплитудой Ар и автоматически формируемой частотой ωр, который и обеспечивает максимально возможную скорость работы электропривода (для заданных величин ε1, Aр и текущего значения J).

Корректирующее устройство 2, обеспечивающее устойчивость работы рассматриваемого электропривода, имеет вид:

W k ( S ) = T 1 S + 1 T 2 S + 1 ,

где T1>T2=const, T1=1/ωcp=const, ωcp - частота среза амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) электропривода. Причем величина ωср определяется при J=(Jmin+Jmax)/2, где [Jmin; Jmax] - диапазон изменения суммарного приведенного момента инерции электропривода. В результате передаточная функция прямой цепи электропривода с малой электрической постоянной времени с учетом этого корректирующего устройства примет вид:

W ( S ) = K ( T 1 S + 1 ) S ( T 2 S + 1 ) ( T 3 S + 1 ) ,

а его АЧХ - вид:

A ( ω ) = K 1 + T 1 2 ω 2 ω ( 1 + T 2 2 ω 2 ) ( 1 + T 3 2 ω 2 ) ,  (3)

где T 3 = R J K M K ω ;  K = K y K ω i p ; Ky - коэффициент усиления усилителя 3; ip - передаточное отношение редуктора.

Известно (см. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1978. - 256 с.), что при гармоническом управлении электроприводом с рабочей амплитудой Ар, частотой ωр и динамической ошибкой, не превышающей величины ε1, должно выполняется неравенство

A ( ω p ) A p ε 1 ,  (4)

в результате с учетом выражений (3) и (4) можно записать равенство

A p ε 1 = K 1 + T 1 2 ω p 2 ω p ( 1 + T 2 2 ω p 2 ) ( 1 + T 3 2 ω p 2 ) .  (5)

Однако в диапазоне повышенных частот получить аналитическое выражение, описывающие зависимость ωр=f(Ap, ε1, J), весьма сложно (см. выражение (5)). Поэтому вначале целесообразно линейно аппроксимировать текущую АЧХ, а затем с помощью полученной линейной зависимости по известной ординате Ap1 уже находить частоту ωр.

Из фиг.2 видно, что в диапазоне рабочих частот [ωmin, ωmax] аппроксимация участка падающей АЧХ 1' отрезком прямой 2'(секущей), расположенной между точками с ординатами A(ωmin) и A(ωmах), приведет к тому, что при использовании этого отрезка для известной ординаты Ap1 будет найдена частота ω p * (см. абсциссу точки G на фиг. 2), большая искомой частоты ω p 0 (см. абсциссу точки F). Но использование ω p * > ω p 0 при формировании сигнала αВХ неизбежно приведет к тому, что динамическая точность системы ухудшится, превысив ε1. Для устранения указанной негативной ситуации при поиске текущего значения частоты ωр в предлагаемом устройстве используется касательная 3' к АЧХ в точке С, которая имеет абсциссу ω p * . Используя уравнение этой касательной A p / ε 1 A ( ω p * ) = A ' ( ω p * ) ( ω p ω p * ) , , где A'( ω p * ) производная А(ω) в точке ω= ω p * , можно определить абсциссу ωр точки Н, имеющей ординату - Aр1 (см. фиг.2). Эта абсцисса в данном устройстве формируется на выходе сумматора 24 (см. выражение 2) и является искомой частотой входного гармонического сигнала.

Очевидно, что указанный выбор ωр приводит к незначительному снижению быстродействия системы, поскольку ωр< ω p 0 (см. фиг.2), но при этом всегда будет выполняться главное неравенство ε≤ε1, для обеспечения которого и создавалось предлагаемое устройство. При этом ωр и ω p 0 всегда будут достаточно близки.

Самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные первый квадратор, первый блок деления, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала, и второй сумматор, последовательно соединенные первый интегратор, синусный функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединение второй блок умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора и первыми входами третьего и четвертого сумматоров, третий блок умножения, второй блок деления, первый блок извлечения квадратного корня, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды и первому входу шестого сумматора, четвертый блок умножения и седьмой сумматор, второй вход которого подключен ко входу первого квадратора, а выход - ко входу первого интегратора, последовательно соединенные пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго сумматора, и третий блок деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока умножения, а второй вход - к выходу первого источника постоянного сигнала, вторым входам третьего и четвертого сумматоров, а также первым входам четвертого, пятого блоков деления и восьмого сумматора, причем второй вход четвертого блока деления подключен к выходу четвертого сумматора и второму входу второго блока умножения, второй вход пятого блока деления - к выходу третьего сумматора и второму входу второго блока деления, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам четвертого блока деления и шестого блока деления, первый вход которого подключен к выходу восьмого сумматора и второму входу третьего блока умножения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные датчик тока электродвигателя, второй интегратор, первый выпрямитель, седьмой блок деления, второй вход которого через второй выпрямитель соединен с выходом датчика скорости, установленным на выходном валу электродвигателя, и входом релейного элемента, элемент выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента, второй квадратор, девятый сумматор, второй блок извлечения квадратного корня, восьмой блок деления, десятый сумматор, одиннадцатый сумматор и девятый блок деления, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - ко входам первого квадратора и шестого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока извлечения квадратного корня, а выход - ко второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, второму входу шестого блока деления и первому входу седьмого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого квадратора, а выход - ко второму входу восьмого сумматора, третий блок извлечения квадратного корня, десятый блок деления, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного сигнала, вторым входам девятого и двенадцатого сумматоров и восьмого блока деления, а выход - ко второму входу десятого сумматора и второму входу шестого сумматора, выход которого подключен к второму входу одиннадцатого сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное значение частоты задающего сигнала и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления при текущем значении амплитуды гармонического входного сигнала.

Устройство относится к вычислительной технике, а именно к области автоматического управления динамическими объектами. Техническим результатом является обеспечение максимально возможной скорости движения динамических объектов по заданной пространственной траектории без превышения предельно допустимой величины его отклонения от указанной траектории.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика. Технический результат - упрощение реализации, расширение области применения.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика на ступенчатое воздействие во время ступенчатого слежения.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины, а измерению доступен только выходной сигнал объекта, а не его производные.

Устройство относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами и объектами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике.

Изобретение относится к интеллектуальным контроллерам, использующим принцип обучения с подкреплением и нечеткую логику, и может быть использовано для создания систем управления объектами, работающими в недетерминированной среде.

Изобретение относится к области автоматического управления. Технический результат - повышение устойчивости работы системы управления.

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности системы при сохранении модульного оптимума при любых значениях ошибки системы.

Изобретение относится к области способов оценки в технике регулирования. .

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в формировании контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения динамического объекта вдоль заданной пространственной траектории и соответствующих программных сигналов этого движения (с использованием полученного значения максимально возможной скорости), при которых отклонение динамического объекта от указанной траектории не превышает допустимой величины. Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов содержит сумматоры, блоки умножения и деления, блоки извлечения корня, квадраторы, функциональные преобразователи, задатчики сигнала, следящие системы, навигационную систему. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в формировании двух специальных контуров - контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения динамического объекта вдоль заданной пространственной траектории и контура коррекции программных сигналов движения, обеспечивающего заданную точность движения динамического объекта вдоль указанной траектории. Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов содержит сумматоры, блоки умножения и деления, блоки извлечения корня, квадраторы, функциональные преобразователи, задатчики сигнала, следящие системы, навигационную систему. 1 ил.

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами периодического действия с недоступными непосредственному измерению переменными состояния. Технический результат - обеспечение устойчивости при управлении априорно неопределенными неустойчивыми скалярными объектами с непериодическими внешними возмущениями. Система содержит наблюдатель состояния, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй блок суммирования, блок задержки, последовательно соединенные второй умножитель и объект регулирования, третий блок суммирования. 2 ил.

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно-неопределенными нестационарными динамическими объектами с запаздыванием по состоянию в периодических режимах. Технический результат - обеспечение устойчивости системы при управлении неустойчивыми динамическими объектами, содержащими периодические коэффициенты и известное временное запаздывание по состоянию. Система содержит два блока задания коэффициентов, блок запаздывания, шесть блоков суммирования, четыре умножителя, два блока задержки, объект регулирования и интегратор. 1 ил.

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами периодического действия с запаздыванием. Технический результат - обеспечение устойчивости при управлении неустойчивыми объектами с непериодическими внешними возмущениями и запаздыванием по состоянию. Система содержит два блока здания коэффициентов, блок запаздывания, шесть блоков суммирования, четыре умножителя, два блока задержки и объект регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике. Технический результат - обеспечение автоматической стабилизации амплитуды автоколебаний регулируемой координаты на заданном уровне в условиях неопределенности параметров объекта и среды. Устройство относится к классу релейных регуляторов с переменным гистерезисом. Оно содержит индикатор экстремумов, нуль-орган, релейный блок, сумматоры, блок вычисления среднего значения сигнала, два интегратора, блок вычисления модуля и задатчик. 3 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, управления коммутацией и сигнализации состояния трехфазной электрической сети, а именно к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии. Техническим результатом является повышение надежности коммуникационного аппарата. В интеллектуальном устройстве управления коммутационными аппаратами электрической сети к микроконтроллеру дополнительно подключен блок реле, запитанный от блока питания и резервного источника питания и подающий команды клеммам управления коммутационным аппаратом, позволяющим производить, используя дополнительное оборудование (электропривод, электромагнитную катушку), управление контактами коммутационного аппарата, и к независимым клеммам управления резерва, позволяющим произвести включение резерва или запуск генератора, а к аналого-цифровому преобразователю подключен дополнительный блок датчиков напряжения, снимающий параметры после контактов коммутационного аппарата, в энергонезависимой памяти содержится второй дополнительный регистр памяти, содержащий параметры работы блока реле в случае нештатной ситуации. 1 ил.

Изобретение относится к области систем автоматического управления. Технический результат заключается в повышении быстродействия системы управления. Это достигается тем, что предложена система управления наведением инерционного объекта, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный элемент, выход которого механически связан с объектом управления, датчик скорости, вход которого механически связан с исполнительным элементом, датчик положения, вход которого механически связан с объектом управления, а выход - со вторым входом измерителя рассогласования, нуль-орган, вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, пороговое устройство, элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом нуль-органа и выходом порогового устройства, первый блок коммутации, первый вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, третий управляющий вход соединен с выходом элемента ИЛИ, интегратор, вход которого соединен с выходом первого блока коммутации, а выход соединен со вторым входом первого блока коммутации и третьим входом сумматора, при этом в нее введены второй блок коммутации, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй управляющий вход соединен с выходом нуль-органа, а выход соединен с входом усилителя мощности, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной, вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход соединен со вторым входом сумматора и входом порогового устройства. 4 ил.

Изобретение относится к системам управления. Технический результат заключается в обеспечении асимптотической устойчивости системы. Для этого предложена адаптивная система управления с самонастройкой динамического корректора для априорно неопределенных объектов с запаздыванием по состоянию, включающая первый умножитель, интегратор, второй умножитель, функциональный блок, последовательный динамический корректор и объект регулирования, выход которого соединен с первым и вторым входами первого умножителя, с вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя и входом функционального блока, выход функционального блока подключен ко второму входу последовательного динамического корректора, выход которого соединен с входом объекта регулирования, при этом в систему дополнительно введены блок задержки, третий и четвертый умножители, второй интегратор и блок суммирования, при этом вход блока задержки подключен к выходу объекта регулирования, а выход блока задержки подключен к обоим входам третьего умножителя и второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с вторым входом блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу второго умножителя, выход блока суммирования соединен с первым входом последовательного динамического корректора. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами управления, склонными к колебаниям. Система с обратной связью содержит последовательно включенные объект управления, вычитающее устройство по отрицательному входу, регулятор и компенсирующее звено. Причем положительный вход вычитающего устройства является входом системы, выход объекта управления является выходом системы, при этом в нее введены дополнительный регулятор, коммутирующее устройство и анализатор входного сигнала. Первый вход коммутирующего устройства соединен с выходом компенсирующего звена, второй его вход соединен через дополнительный регулятор с выходом вычитающего устройства, третий его вход является управляющим и соединен через анализатор входного сигнала с входом системы, а выход коммутирующего устройства соединен со входом объекта управления. Коммутирующее устройство содержит формирователь единичного сигнала, вычитающее устройство, два умножителя сигналов и сумматор, причем, выход вычитающего устройства соединен с входом первого умножителя сигналов, положительный вход вычитающего устройства соединен с выходом формирователя единичного сигнала, отрицательный вход вычитающего устройства соединен выходом второго умножителя сигналов и является управляющим входом этого коммутирующего устройства, вторые входы умножителей сигналов являются входами этого коммутирующего устройства, выходы этих умножителей сигналов соединены с входами сумматора, а выход сумматора является выходом коммутирующего устройства. Технический результат заключается в повышении статической и динамической точности при управлении объектами управления, склонными к колебаниям. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх