Способ управления исполнительным двигателем следящего привода с люфтом в механической

 

j 389604

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

СОциелистических

Республик

1

i (Ч. Кл. Н 02р 5/06

G 05b 11/00

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18.XI.1968 (№ 1282583/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05Х11.1973. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 12.XI.1973

Государствоииый комитет

Совета Министров СССР по делан иааЛретеиий и открытий! УДК 621.3.078:621.3 .088(088.8) Авторы изобретения

Е. И. Хлыпало, А. С. Подвальных, И. В. Филатов и С. Н. Шаров

Заявитель

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА С ЛЮФТОМ В МЕХАНИЧЕСКОЙ

ПЕРЕДАЧЕ

Предлагаемый способ управления исполнительным двигателем относится к регулированию электрических двигателей в зависимости от их параметров.

Известен способ управления исполнительными двигателями следящего привода с люфтом в механической .передаче, заключающийся в подаче в цепь управления двигателем задающего оигнала и сигнала для компенсации инерционности.

Однако зависимость длительности корректирующего сигнала и времени выбора люфта от величины, входного воздействия не позволяет для увеличения эффективности управления пр имен ить увеличение длительности корректирующего сигнала. При малых входных воздействиях это приводит к появлению автоколебаний и в конечном итоге к неустойчивости всего следящего привода.

Изобретение позволяет повысить точность и улучшить качество переходных процессов следящего привода с люфтом в механической передаче. Это достигается,путем существенного уменьшения зависимости времени выбора люфта от величины входного воздействия.

По предлагаемому способу с целью повышения точности и улучшения качества переходных процессов в момент перехода скорости двигателя через нуль формируют два сигнала: один — пропорциональный по длительности .величине задающего сигнала, другой— постоянной длительности, определяемой величиной люфта и инерционностью двига теля. Из сформированных сигналов на двигатель пода5 ют наибольший по длительности и если им оказывается сигнал постоянной длительности, то сразу после его окончания подают сигнал обратной поляоности (фазы), длительность которого опред*еляется величиной входного

10 сигнала.

Предлояеннь|й способ иллюстрируется чертежами.

Hai фиг. 1 представлены эпюры входных и выходных сигналов исполнительного двигате15 ля при «ма, ых» амплитудах колебаний; на фиг. 2 — эпюры входных и выходных сигналов исполнительного двигателя при «больших» амплитудах колебания.

На чертежах обозначено: U,. управляющий

20 несксрректированный сигнал; рΠ— скорость вращения двигателя (или сигнал, пропорциональный ей); U> — корректирующий сигнал, формируемый во время несовпадения знаков задающего и выходного (скорости) сигналов

25; U — корректирующий сигнал, пропорциональный по длительности величине задающего сигнала; U> — корректирующий сигнал постоянной длительности; U< — согласующий корректирующий сигнал; 1 — длитель30 ность сигнала U>, t» »вЂ” t — длительность сигнала Uq, t3 — tI — длительность сигналà Ua, 4 — 4 — длительность сигнала 1Л; ; — ti — время выбора люфта.

В цепь управления двигателя подают унра вляющий оинусоидальный сигнал

Uy U„t SiII(ot, где U — амплитуда, а — частота колебаний.

Вследствие инерционности двигателя,выходной сигнал его рО сдвинут относительно зада ющего на угол фо, зависящий от постоянной времени двигателя Т и частоты колебаний за,дающего сигнала: ф, = arctg

Поэтому при изменении значка задающего сигнала двигатель еще некоторое время (4=

arc1до Т

) будет вращаться в прежнем направлен ии. Выбор люфта начнется только тотда, когда скорость вращения двигателя станет соответствовать полярности управляюшего сигнала (sign U, = sign р1).

Следовательно, чтобы компенсировать влияние люфта в автоматической системе, необходимо в первую очередь сократить интервал неравнозначности входных и выходных колебаний двигателя. Для этого в указанный промежуток .времени на вход двигателя подают в соответствии с полярностью управляющего сигнала U,, корректирующий сигнал U< постоянной амплитуды U,.

U, = U,. sign У при sign U + sign p0

U, = 0 IIpH sign У = sign p0

В это время происходит форсированное торможение двигателя, в результате чего интервал неравнозначности уменьшается (интер вал EI на фиг. 1 и 2).

Сразу после совпадения э иаков выходных и входных колебаний двигателя в цепь управления необходимо подать корректирующий сигнал, который бы форсировал выбор люфта, не вызывая черезмерного перерегулирования в системе. Это решают следующим образом.

Величину люфта 2b рассматривают в качестве скачкообразного воздейст|вия на систему амплитудой 2b. Для того, чтобы получить переходный процесс, близкий х оптимальному по быстродейств ию, на вход исполнительного двигателя подают последовательно два сигнала постоянной амплитуды„но разной полярности. Первый сигнал обеспечивает разгон двигателя, второй — торможение. В момент снятия второго корректирующего сигнала входное скачкообразное воздействие полностью отработано, т. е. люфт выбран, и двигатель остановлен (рО=О). Учитывая, что в это время на двигатель подают управляющий сигнал U-, не pBIBHbIH нулю, величину выходного сигнала двигателя рО следует согласовать с величиной управляющего напряжения

389604

U„, Поэтому при наличии управляющего воздействия U, корректирующий сигнал должен быть снят в тот момент, когда выбрано не менее половины люфта и вел ичина скорости двигателя рО соответствует величине управляющего на пряжения U

Рассмотренна я задача в предлагаемом спосоое управления двигателем реализуется следующим образом. В момент перехода скорости двигателя через нуль (рО=О) форм ируются два корректирующих сигнала U и U3 постоянной амилитуды U,. Сигнал U2, пропорциональный по длительности величине задающего сигнала U,, предназначен для согласования величины выходного сигнала рО с величиной управляющего сигнала UI-. г, — г, =kyU„.sin o>tÄ где k< — коэффициент пропорциональности

20 между величиной сигнала U и вел ичиной интервала введения 4 — tl сигнала U2..

U„sin t, = Ц1 = t„

25 Сигнал U>, длительность которого 4 — 4 за висит только от параметров двигателя и величины люфта| з редукторе и, следовательно, является величиной постоянной для кон кретной автоматической системы, обеспечивает

50 разгон двигателя с целью,форсированно го выбора люфта.

2Ь

2 (4 — fg—

4 — 1, ) с

2е =1+ е

35 где k — коэффициент усиления исполнительного двигателя.

Из сформированных сигналов U2 и U> в цепь управления двигателя подают наиболь40 ший по длительности. Если таковым является сигнал U3 (интервал 4 — 4 на фиг. 1), что характерно для задающих воздействий с относительно небольшими ампл|итудами, то фактическая величина скорости двигателя рО в

45 момент снятия сигнала U будет превышать значение, соответствующее величине задающего сигнала У, Если не принять специальных мер, это при ведет к большому перерегулированию в системе .и в конечном итоге к неустойчивости системы. Поэтому в момент 4 в цепь управления подают согласующий тормозящий сигнал У, который приводит в соответствие величину скорости рО с величиной управляющего воздействия U (интервал 4 — 4 на фиг. 1)

U, = U, (— sign U,) llPII (t, — t,) ) (t, — t,)

U, = 0 при (3, — t,) ((t, — t,)

Если же наибольшим по длительности ока60 зывается сигнал Uz (интервал 4 — tl на фиг. 2), что характерно для относительно больш их задающих воздействий, то согласование величины выходного сигнала рО с величиной управляющего воздействия U; произой65 дет только в момент снятия сигнала U2. Это

389604 исключает введение тормозящего согласующего сигнала.

При использовании предлага емого способа управления существенно уменьшается зависимость .времен и выбора люфта от величины задающего воздействия, причем время выбора люфта значительно меньше, чем при использовании ранее известных способов. Форсированный выбор люфта при этом не приводит к черезмерному перерегулированию в системе.

Помимо этого, здесь нет необходимости использова ния производных от сигнала ошибки и выходного сигнала. Таким образом, предложенный способ управления исполнительным двигателем позволяет, несмотря на наличие люфта .в редукторе, получать а втоматичесиие системы с высокой добротностью.

Предлагаемый способ управления исполнительным двигателем может быть реализован различным образом. Например, для выработки сигнала Ug могут быть использованы самые разнообразные схемы отрицания разнозначности. Сигналы U2 и U могут быть реализованы, например, при помощи фантастронных схем, схем вычитания или сравнения напряжений (токов), сигнал U> — при помощи различных спусковых схем.

Предмет изобретения

Способ управления исполнительным двигателем следящего привода с люфтом в механической передаче, заключающийся в подаче в цепь управления двигателем задающего сиг10 нала и сигнала для компенсации инерционности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и улучшения качества переходных процессов, в момент перехода скорости двигателя через нуль формируют два сигналас

15 один —,пропорциональный по длительности величине задающего сигнала, другой — постоянной длительности, причем из этих сигналов в цепь управления двигателем подают наибольший по длительности, и если им о ка20 зывается сигнал постоянной длительности, то сразу после его окончания подают сигнал обра тной полярности (фазы), длительность которого определяется величиной задающего сигнала.

Редактор В. Фельдман

Составитель В. Кузнецова

Техред Т. Курилко

Корректор А. Дзесова

Заказ 2948/13 Изд. № 778 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государстзеппого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2