Измеритель углового рассогласования и его производной для следящих систем
Ъ" ш1 6005IS
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сова Саавтакик
Сакиалистическик
Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.09.75 (21) 2169797/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 20.04.78 (51) М. Кл. G 05В 1/01
Государственный комитет
Совета Ииннстров СССР ло лелам изобретений и открытий (53) УДК 62-50(088.8) (72) Автор изобретения
А. С. Михалев
71) Заявитель
Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОГО РАССОГЛАСОВАНИЯ И ЕГО
ПРОИЗВОДНОЙ ДЛЯ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям рассогласования двух осей, и может быть использовано, например, в следящих системах для получения двух напряжений, одно из которых пропорционально величине рассогласования, а другое — скорости изменения рассогласования осей, т. е. производной по времени от рассогласования.
Одновременная выработка сигналов, пропорциональных рассогласованию, и его производной широко используется в следящих системах для улучшения их динамических свойств (1).
Известен измеритель углового рассогласования и его производной для следящих систем, содержащий сельсин-датчики грубого и точного каналов, статорные обмотки которых соединены соответственно со статорными обмотками сельсин-приемников грубого и точного каналов, роторные обмотки сельсиндатчиков грубого и точного каналов подключены к источнику питания, роторные обмотки сельсип-приемников грубого и точного каналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока переключения каналов, причем задающий вал системы механически соединен с ротором сельсин-датчика грубого канала и через первый редуктор — с ротором сельсин-датчика точного канала, а выходной вал следящей системы механически соединен с ротором сельсин-приемника грубого канала и через второй редуктор — с ротором сельсин-приемника точного канала (2).
Известный измеритель углового рассогласования малонадежен.
С целью повышения надежности измерителя в него дополнительно введены умножитель, пороговый элемент, демодулятор и фа10 зовращатель, выход которого подключсп к первому входу демодулятора, ко второму входу которого подсоединена роторная обмотка сельсин-приемника точного канала, выход демодулятора подключен к первому входу ум15 ножителя, ко второму входу которого через пороговый элемент подсоединен выход блока переключения каналов.
На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного измерителя; па фиг. 2 — схе20 ма работы сельспн-приемника точного канала.
Задающий вал 1 системы связан с ротором
2 сельсин-датчика грубого канала и поворачивает его на угол 0; и через повышающий
25 редуктор 3 связан с ротором 4 сельспн-датчика точного канала и поворачивает его на угол АрО;. Выходной вал 5 системы связан с ротором б сельсин-приемника грубого канала и поворачивает его на угол Оо и через повы30 шающий редуктор 7 связан с ротором 8 сель600518
Е, =.Е р cos К d8 dt (3) син-приемника точного канала и поворачивает его на угол Кр ОО.Обмотки статоров сельсинов грубого 9, 10 и точного 11, 12 каналов попарно соединены. Роторы 6 и 8 подключены к блоку 13 переключения каналов (СП), выходное напряжение которого пропорционально углу рассогласования О. Одновременно ротор 8 сельсин-приемника точного канала подключен ко входу демодулятора 14, опорное напряжение которого с помощью фазовращателя 15 повернуто на 90 по отношению к напряжению У„питания сельсинов. Выход демодулятора 14 подключен к одному входу блока 16 умножения, к другому входу которого черсз пороговый элемент 17 подключен ротор 8. Выходное напряжение U> блока 16 умножения пропорционально скорости изменения рассогласования. Устройство работает следующим образом. При небольших рассогласованиях блок 13 переключения подключает к выходу устройства напряжение точного канала. При этом (см. фиг. 2) в обмотке ротора 8 наводится ЭДС вращения, которая зависит от изменения как во времени, так и в пространстве потока Ф статора. Вычисляя полный дифференциал от выражения для проекции Ф =Ф„,Cosset SinKð0 потока Ф на ось обмотки ротора 8, причем Е=Е sin K Hsinet+ Р cos Ocos t И Н (1) где E — максимальное значение ЭДС, наводимой в том случае, когда направление потока Ф совпадает с направлением оси ротора 8. Кр — коэффициент редуктора 7; о — круговая частота напряжения питания сельсина. Как видно из выражения (1), ЭДС выходной обмотки сельсин-приемника точного канала содержит составляющую пропорциональную скорость изменения рассогласования d6 — так называемую квадратную ЭДС враdt щения; Еф =E р — соя Кр 6 coso)t. (2) К d8 о> й Квадратурная ЭДС, кроме того, зависит от угла рассогласования и дает информацию о производной от угла рассогласования лишь при небольших значениях О, когда СозКрО= =. 1 и мож но и олож ить Ошибки современных следящих систем составляют обычно доли углового градуса, причем зона линейности усилителя, пересчитанная к углу рассогласования, как правило, не намного превышает допустимое значение ошибки, поэтому в зоне линейности усилителя уравнение (3) вполне справедливо. 4 Для выделения составляющей ЭДС уравнения (3) и преобразования ее в постоянное напряжение U, удобное для формирования управляющего воздействия, на двигателе служит демодулятор (ДМ) 14. Опорное напряжение этого демодулятора повернуто на 90 относительно питающего напряжения с помощью фазовращателя (ФВ) 15, т. е. синфазно с ЭДС величины EH. С увеличением угла рассогласования О к моменту переключения измерителя рассогласования с точного канала на грубый усилитель, как правило, уже насыщен, динамические свойства системы определяются предсльными характеристиками двигателя и практически не зависят от составляющей управляюd8 щего сигнала, пропорциональной — . Это dt обстоятельство позволяет отключить выход ДМ 14 от контура системы одновременно с переключением СП 13 на грубый канал. В схеме на фиг. 1 для этой цели служат пороговый элемент 17 и блак 16 умножения. На вход порогового элемента 17 поступает сигнал U„ от блока 13 переключения каналов, который при переключении с точного канала на грубый переводит его из состояния «+1» в состояние «О» и в блоке 16 умножения разрывает цепь сигнала Е„. Таким образом, измеритель позволяет выработать два напряжения, одно из которых пропорционально углу рассогласования, а второе — скорости его измерения, что можно использовать для введения в закон управления двигателем следящих систем производной от ошибки. Результат получен без использования тахогенераторов на входной и выходной осях системы, что улучшает технико-экономические показатели системы в целом. Если, например, принять массу и стоимость тахогенератора равной массе и стоимости сельсина, то по сравнению с известными устройствами массы и стоимость предложенного измерителя уменьшается более чем на 30/о Техническая реализация предложенного измерителя базируется на типовых элементах. Формула изобретения Измеритель углового рассогласования и его производной для следящих систем, содержащий сельсин-датчики грубого и точного каналов, статорные обмотки которых соединены соответственно со статорными обмотками сельсин-приемников грубого и точного каналов, роторные обмотки сельсин-датчиков грубого и точного каналов подключены к источнику питания, роторные обмотки сельсинприемников грубого и точного каналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока переключения каналов, причем задающий вал системы механически соединен с ротором сельсин-датчика грубого канала через первый редуктор — с ротором сель600518 г 1 1 1! ! I ! 1 ч 1 1 ! ! J Риз Р Др h ð Составитель A. Лащев Редактор Н. Ваничева Техрсд А. Камышникова Корректор И. Позняковская Заказ 512/20 Изд. М 349 Тираж 1087 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, К-35, Раугпская наб., д. 4/5 Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 син-датчика точного канала, а выходной вал следящей системы механически соединен с ротором сельсин-приемника грубого канала и через второй редуктор — с ротором сельсинприемника точного канала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, 0EI содержит умножитель, пороговый элемент, демодулятор и фазовращатель, выход которого подключен к первому входу демодулятора, к второму входу которого подсоединена роторная обмотка сельсин-приемника точного канала, выход демодулятора подключен к первому входу умножителя, к второму входу которого через пороговый элемент подсоединен выход блока переключения каналов. Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе 1. Бесекерский В. А. и др. Проектирование следящих систем малой мощности. Л., Судпромгиз, 1958, с. 471, рис. 213. 2. Устройство и элементы систем автомати10 ческого регулирования и управления. Под ред. В. В. Солодовникова. М., «Машиностроение», 1973, кн. 1, стр. 613, рис. XVI-34.
