Позиционная система регулирования

 

<п> 637790

7и

go — ВI>3

Союз Советских

Социалистических

Республик

I (62) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено03.05.76 222) 2358134/18-24

Ф с присоединением заявки Ж (S2) 19/30

Государство««м9 «омхтот

Воввта М«««отроо СССР оо долом изобрвтон«й и от«рот«й (23) Приоритет (43) Опубликовано15.12.78.Бюллетень рА 46 (45) Дата опубликования опнсания15.12.78 (53) УДК 62-50 (088,8) А. С. Гусев, В. П. Мазунин и В. Ю. Петр в (У2) Авторы изобретения l

Свердловское отденвние Государственного ордена Трудового

Красного Знамени проектного института Тижпромэаекзропроект им. Ф. Ь. Якубовского (72) Заявитель (54) ЛОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к позиционным системам автоматического управления, сопрягаемым с цифровыми вычислительными машинами, и может быть использовано для управления механизмами прокатных станов металлургических заводов (нажнмнымн устройствами, рольгангами при безупорном останове раската и т.д.j и в других отраслях промышленности.

Известны системы автоматического регулирования, содержащие дискретный датчик положения, который соединен с цифровым измерителем сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с цифровым задатчикам, а выход через блок формирования сигнала управления и исполнительный механизм соединен с датчиком положения

Для повышения точности систем такого вида может быть использовано устройство для компенсации ошибки квантования, содержащее аналоговый интегратор скорости в пределах дискретных интервалов (2J и корректирующие устройства, установленные . в аналоговой части системы и содержащие трехпозицнонные реле 31.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является позиционная система регулирования, содержащая измеритель рассогласования, первый выход которого непосредственно н через релейный блок соединен с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейный блок н блок ограничения сигнала управления соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом регулятора скорости, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора и входом интегратора, выход которого через цифровой датчик положения соединен со вторым входом измерителя рассогласования 24).

В такой системе выходное напряжение изменяется ступенчато в функции рассогласования по положению, что вызвано квантованием сигнала положения. Возникает ошибка квантования о уровню, вследствие чего злектропрнвод системы в силу его инер20 цнонностн и интегрирующих свойств отрабатывает заданное перемещение, как правило, с ошибкой на половину интервала квантования, что сопровождается переходом за б37790 пределы нулевого дискретного интервала и толчком назад. Наблюдается также помеха квантования (пульсации), которая приводит к пульсациям тока якоря, повышенному «3греву двигателя, искажению характеристик регул яторов.

Ошибка квантования по уровню составляет + 0,5 интервала квантования при юстнровке датчика положения на нуль в середине последнего (нулевого) дискретного интервала, Вследствие чего перерегулирование составляет не менее интервала квантования.

Из-за помех квантования, особенно при

12-ти интервалах квантования и менее на путь торможения, пульсации тока достHI 8IQT

100% и более Кроче то-о при чалнчии сТ8тических нагрузок выбор ускорения Выполняется ниже предельного, и связи с чем тормОжение привода сопровождается уB IHчением тока двигателя при уровне ci(opocT)l ниже 30 50% О MBKCHM3»fbHQII пз-за Пер»»ХОД3 К ЛИНЕЙНОМУ РЕГУЛЯТОР)» С Oi P3fiffЧ»))НЕМ КоэффИЦИЕНТ3 УСИЛЕНИЯ ПО Услови;!;, уСтОЙчиВОсти. При разгоне приВОда ускорение не контролируется, из:-за чего возникают

Ошибки, Отражающиеся на тОрмОж"!IHH. Н3личие статической нагрузки приводит к Нечувсгви Гельности привода H рассогласованию В 1 — 2 интерВала квантоВания, что р38носильно» ув«ъчицепию пог1)(»П2яости QTHocv.

TeJ! bHo допустимой, ЦЕЛЬЮ ИЗОО()ЕТЕПИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЬППЕНИР точности системы. Эта достигается тем, «ITQ

В предлаГаемой си(теме устанОВлены два элемента Й, два ключа, элемент HF H третий сумматор, при««ем выход измерителя рассогласования через первый н второй ключи соединен с соответствук)ц(ими входами третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, вход элемента НЕ соединен с Выходом pe«feéHQI 0 бло ка, а выход — C первымн входами первого и второго qëeìeffTOB И, вторыс входы котоpblx соедине1и4 с соответствующими знакоВыми выходамн измерителя рассогласования, а Выходы — с управляющими Входами соответствук) щих K.«f Io«leé.

На чертеже дана блок-схема. описываемой системы.

Система содержит цифровой датчик 1 положения, измеритель 2 рассОГласОВания, Нелинейный блок 3, блок 4 ограничения сигнала управления, регулятор 5 скорости, интегратор б, релейный блок 7, элементы И 8 и 9,. клк)чи 10 и 11, элемент НЕ 12 и сумматоры

13 — 15. ф-цифровой сигнал задания положения; S — цифровой сигнал положения;

S — аналоговый сигнал положения; С— аналоговый сигнал рассогласования; ь) з— сигнал задания скорости; в — сигнал скорости; С вЂ” выходной сигнал релейного блока 7; 1 „ff — выходной сигнал третьего сумматора 15.

Система работает следующим образом.

Аналоговый сигнал положения S преобразуется при помощи цифрового дат-HIK8 1 положения в цифровой сигнал S и сравнивается с цифровым сигналом задания положения S2 в измерителе 2 рассогласования, который содержит двоичный накаплива)оиий сумматор и преобразователь код-аналог. На выходе измерителя 2 рассогласования формируется сигнал рассогласования Е

В аналОГОВОЙ форме, которыЙ через первый сумматор 13 поступает на вход нелинейного блОка 3.

Нелинейный блок представляет собой квадратичный преобразователь, реализующий 38BHcHMocTb гребуе««о(«о M« HQBeHHQI o значения скОростн от рассогласования по положению и ко ррект и f)yf0 f)> If и и пеоб2 г»азователь, учитывающий инерционность системы р«гу )и«»ования скоро(ги «ITQ ()!IHBKQ

0»писани20 оптн,;иальн()й В)3 )ОВОЙ траектории

«) В коопдннатах S H («).

Выход нелиш:Йного блока 3 подключен к

Входу блока 4 ограничения. Ьлок ограниченияя может бь« ь Бы и«»-s не н как»j cHëèTeëb с

OI p3HHHeIiHeM амплитуды BIB LQ;THOI Q Сигнала, состояц(ий из релейного и интег)Hpyfoauef.о

offep8jIHofH(jx усилителей, Охваченных Обшей QTpHHательпой обр«атной cBH3bfo Цых()дпои («игнал блока «2 ОГ1ъаннчения (сигнал за. дания скорости (»3) подается па второй сумМ3Тор 1 4 H сравнивается B ием с Выходным

«() сип(алом ь«) реГfë«IT0223 5 cKopocTН, Ии: еj «)врегулят01)3 5 ск01)ости в сигнале пг)ло)кеиия S.

СиГнал рассОГласОВания « С Выхода изм«»ритсля 2 рассогла(ования qepe8 ключи 10 и сумматор 15, по»«28ется на третий B«(og

ЗЭ первого сумматора 13. Кл(очп 10 н 11 управAHfQTcя BbfxQg3HbfMH сигналами элементов И 8 и 9, на Входы которых подаются сигналы с д(»полнит льных знаковых выходов измсрнтеля 2 рассогласования н выхода элемента

HE 12.

Вход эчементч НР Р подключи к выходу т1»ехпОзициоинОГО релейнОГО Олока 7, котОрый соединЕИ с Выходом измерителя 2 рэссогласованич. Устройство, состоящее из элементов И 8 и 9, ключей 10 и 11, элемента

НЕ 12 и сумматора 15, осуществляет подклю-чение сиГнала рассОГласования Я иа Вход первОГО сумматора 13 ToabKO В том случае, когда сигнал рассогласования Я по величине не превышает уровень квантования по амплитуде Ь S. Сигнал Ра совпадает по знаку с сигналом C и при помощи согласующего сумматора 15 уста иа вл ивается по величине, достаточной для получения такого сигнала (лз, при котором обеспечивается трогание исполни(ельного механизма регулятора 5 скорости с места при наличии статической нагрузки. Уровень сигнала Fz ограничен сверху условиями отработки сигнала Ь3 без перерегулирования и может быть определен рас637790 четным путем или при настройке для минимальной статической нагрузки, что Гарантирует системе требуемую точность во всем диапазоне нагрузок.

ЕC H веJIBHHHа CHCB3ла paCCOCЛ3CО03BHH

FÄ Не превышает по величине 6 Я. ТО в зависимости от знака Е элементы И 8 и 9 выдают команду На Отпирание соответствующего ключа 10 или 11.

При отсутствии сигнала на выходе релейного блока ? появляется сигнал на выходе элемента НЕ 12. Сигнал Сх суммируется с сигналом с, и через нелинейный блок 3, блок

4 ограничения и сумматор 14 передается на вход регулятора 5. При равенстве нулю сигнала рассогласования на знаковых выходах измерителя 2 рассогласования отсутствуют

Выходные снГналы, чтО вызывает запирание соответствующего ключа !О или 11. При этом выходиой сигнал нелинейного блока 3 р3вен н лю, 3 сиГнал в $ MeBüøaeTcÿ ДО нуля с тсмпОМ, Определенным при пОмощи блО- Ю

„Ь ка 4. Исполнительный механизм регулятора скорости тормозится и останавливается В пределах нулевОГО интервала квантования (за данной точности). При Величине сиГнзла

6 26 S Выходы блоков совпадения блокируются пулевыми сиГналами с ВыхОда элемента НЕ 12, так как ВыхОднон cHf Baë релейного блока 7 равен gf. Благодаря этому оптимальцая настройка контура регулирования В линейной зоне (условие устойчивости) при отработке сигнала 6> 2Ь S сохраняется, Во одно Временно обеспечивается чуPcтвнтелькость системы к сигналу рассогласования с,, равному Ь S

Выход измерителя 2 рассОГласОВаиия через трехпозициоиный релейный блок 7 под- З ключеи также ко второму входу сумматора 13. Сигнал иа выходе релейного блок3 7 Во амплитуде раВен 0,Ж Б H ffo знаку противоположен знаку Е. Введением релейного блоха 7 достигается уменьшение входного сигнала нелинейного блока 3 по амплитуде иа 0,AS. Благодаря этому блок 4 ограничения изменяет свое напряжение в точном соответствии с истинным значением сигнала рассогласования по положению.

Этим обеспечивается компенсация сигнала 4S ошибки интегрирования из-за кваитоваиия сигнала положения S. BeëHчина сигнала Kf, равиая 0,565, выбрана исходя из условия фиксации нулю сигнала рассогласования В середине интервала квантования.

Для сохранения чувствительности позиционной системы при статических моментах нагрузки характеристику релейного блока 7 выбирают такой, чтобы при величинах сигнала рассогласования с. )&S величина сигнала Я равнялась 0,56 S. При уменьшении сигнала рассогласования 6 сигнал Cf исчезает только в том случае, когда с. < Ь S.

Такая характеристика позиционной системы ие снижает ее чувствительность с точки зрения условий трогания при сигиале рассогласования с„ равном Ь S при значительном статическом моменте на выходном валу системы. так как при этом сигнал рассогласования полностью передается на вход нелинейного б пока 3

При отработке больших рассогласований выходной сигнал нелинейного блока 3 ограничивается по уровню. Действие сигнала Е проявляется только в том случае, когда выходной сигнал нелинейного блока 3 становится меньше величины ограничения, устанавливаемой блоком 4.

Использование В предлагаемой системе новых элементов и связей позволяет повысить ее точность в два раза.

Формила изобретения

Позиционная система регулирования, содержащая измеритель рассогласования, первый выход которого непосредственно и через релейпый блок соединен с соответствующиап> входами- первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейный блок и блок ограничения сигнала-управления соединен с первым входом

Второго сумматора, выход которого соединен с вход-w регулятора скорости, выход которага соединен со вторым входом второго сумматора и входом иитегратора, выход которого через цифровой датчик положения соединен со вторым входом измерителя рассогласования, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в ней установлены два элемента И, два ключа, элемент HF. и третий сумматор, причем выход измерителя рассогласования через первый и второй ключи соединен е соответствующими входамн третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, вход элемента НЕ соединен с выходом релейного блока, а выход — с первымн входами первого и второго элемеиТоВ И, вторые входы которых соединены с соответствующими знаковыми выходами измерителя рассогласования, а выходы — с управляющими входами соответствующих ключей.

Источники информации, принятые во вииманне при экспертизе:

Айзермаи М. А. Теория автоматического регулирования. М., «Наука», 1966; с. 46 — 53.

2. Авторское свидетельство СССР № 302797, кл. Н 02 РЗ/26,,1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 251653, кл. G 05 В 5/Ol, 05.10.70.

4. Авторское свидетельство СССР, № 207266, кл. G 05 В 1/1 2, !968.

637790

Составитель lO, Гладков

Редактор А. Пейсоченко Телред О. Луговая Корректор В. Сердин

Заказ 7!05/38 Тираж 991 Подинсное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета" Министров СССР ао делам изобретений н открытий

11ЗОЗЬ, Москва. Ж-З5, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ПНП аПатентэ, r. Ужгород, ул. Проекткан, 4