Управляемый привод

 

ОПИ(, :АЙЙЕ

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических республик " 714355 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23.05.76(21) 2138643/18-2 с присоединением заявки %в (23 ) Йриоритет

Опубликовано 05.02.80, Бюллетень Рй 5

Дата опубликования описания 10.02.80 (51)M. Кл.

505В 13/02

Геаудерстеенные комитет

ССОР ао делен взебретеиий и атерити9 (5Ç) УД К82.50 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. A. Васильев и A. П. Самохин (7 1 ) 3аяв и тел ь (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРИВОД

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при создании систем с вибрационной линеаризацией.

Известен управляемый привод с вибрационной линеариэацией, содержащий последовательно соединенные генератор колебаний, усилитель и двигатель (1).

Недостатками этого привода являются низкая точность и малый коэффициент полезного действия, так как во многих случаях параметры систем изменяются в довольно широких пределах, например, в процессе приработки, в зависимости от нагрузки, от условий окружающей среды (температура, давление и т.д.) . .При этом могут меняться как .характеристики нелинейной части системы, так и линейной. Если частота и амплитуда линеариэуюших колебаний фиксирована, то, либо вследствие уменьшения коэффициента передачи системы на этой частоте или увеличения зоны нечувствительности, амплитуда линеариэуюших колебаний будет недостаточна для линеаризацчи, либо вследствие увеличения коэффициента передачи на этой частоте или уменьшения эоны нечувствительности, амплитуда линеаризующих колебаний будет иеощравдатто большой, что ведет к непроизводительной затрате энергии и, кроме того, при ограниченном.линейном диапазоне усилителя, к уменьшению области линейного управления по сигналу управления. Примером таких си-. стем являются манипуляторные устройства, которые по своей сути предназначены для работ в экстремальных условиях и у которых в процессе работы существенно меняются как статическая, так и инерционная нагрузки. Причем, при использовании гидравлического исполнительного двигателя, амплитуда, требующаяся для линеариэации нелинейности типа зоны не26 чувствительности, представляет довольно большую величипу, которая может доходить до 307о от линейной зоны.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является управляемый привод, содержащий последовательно соединенные блок управления амплитудой, генератор колебаний, усилитель, двигатель, виброметр, фильтр, блек выделения модуля и сумматор, к соответствующему входу которого подсоединен источник смещения 2 .

В нем предусмотрено поддержание постоянного значения ° амплитудно-частотной характеристики системы за счет измене.ния коэффициента усиления регулятора с помощью контура самонастройки при изменении параметров объекта в заданной области. При этом частота линеаризуюыих колебаний фиксирована.

Однако, при значительной нестационарности параметров системы .неизбежно начинают сказываться нелинейности типа

"ограничение, всегда имеющиеся в реальных системах, что ведет к уменьшению диапазона линейности по отноше-. нию к сигналу управления и к снижению точности. При этом невозможно использовать резонансные свойства привода, что могло бы повысить коэффициент полезного действия системы.

Цель изобретения — повышение КПД и точности управляемого привода.

Поставленная цель достигается тем, что управляемый привод содержит трехпозициснный пороговый элемент и блок управления частотой, выход которого подсоединен к соответствующему входу генератора колебаний, а вход подключен ко входу блока управления амплитудой и выходу трехпозициончого порогового элемента, вход которого соединен с выходом сумматора, и, кроме того, выход генератора колебаний соединен с управляющим входом фильтра.

Устройство управляемого привода поясняется чертежом где на фиг. 1 представлена функциональная схема управляемого привода; на фиг. 2 изображена статическая характеристика трехпозиционного порогового элемента.; на фиг. 3 изображена эквивалентная статическая характеристика трехпозиционного порогового элемента, полученная с учетом сумматора и источника смешения, на фиг. 4 изображена типичная амплитудно-частотная характеристика привода, содержащая пик амплитуды А на частотеФв.

Устройство содержит генератор колебаний 1, усилитель 2; двигатель 3, виброметр 4,,фильтр 5, блок вьшеления модуля 6, сумматор 7, источник смешеД ния 8, трехпсзииислный пороговый элемент О; блок управления амплитудой 10 и блок у-правления частотой 11.

Управляемый привод работает следук шим образом. Сигнал управления Ll поступает на один из входов усилителя

2 и отрабатывается двигателем 3 B соответствии с законом управления приводом зямкнутсгс или разомкнутого типа»

Сигнал вибрационной линеаризвции с генератора колебаний 1 поступает на другой вход усилителя 2, складывается с управля1сшим сигналом U> и вызывает напоженные колебания на выходе двигателя 3, линеаризующие привод. Эти колебания измеряются виброметром 4 и на

1Î.15 ходнсй сигнал блока выаеления модуля

6 не войдет в зону ССЧ эквивалентной характеристики и на выходе трехпозиционного порогового элемента 9 появится логический О, Изменение амплитуды прекращается, а блок управления частотой 11 переходит в режим измепепия частоты. Это сделано потому, что само по себе достижение заданной амплитуды еще не гаран ирует достижения оптимальной частоты с точки зрения поставленной задачи. Предположим далее, что система имеет частоту линеаризапии ш1 выходе фильтра 5, полоса пропускания которого настроена на диапазон частот генератора колебания 1, вырабатывается сигнал на частоте линеаризации, амплитуда которого пропорциональна вибрации выходного вяла привода. На выходе блока выделения модуля 5 (в частном случае — выпрямителя) получается сигнал постоянного тока, уровень которого также пропорционален амплитуде колебаний выходного вала. Этот сигнал преобразуется в соответствии с эквивалентной хв30 рактеристиксй трехпсзиционнсго порогсво го элемента 9, полученной с учетом сумматора 7 и источника смещения 8 (фиг, 3).

Предположим, что пс каким-либо при55 чинам амплитуда колебаний выходного вала уменьшилась (увеличилась), так что входной сигнал трехпозиьционнс;.-o порогового элемента 9 стал меньше уровня 6 (больше уровня Q )), тогда нв выео ходе блока управления амплитуды 10 появляется логический сигнал -1 (+1) и его выходной сигнал, управляя генератором колебаний 1, производит увели- чение (уменьшение) амплитуды линеври45 зуюших колебаний до тех пор, пока вы714355

tG !

25 о

55 (фиг. 4) „или 0-, ПО тем или иным причинам смещенную относительно частоты ГАЗО, на которой привод в данный момент имеет пик амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). При появлении логического нуля на входе блок управления частотой 11 своим выходным сигналом производит увеличение или уменьшение частоты выходного сигнала Генератора колебаний 1, при этом выходной сигнал бгока управпечия частотой 11 запоминается в нем. Амплитуда линеаризуюших колебаний на выходе привода изменяется в соответствии с его

АЧХ. На выходе трехпозиционного порогового элемента 9 появляется логический сигнал -1 или +1, который также запоминается в блоке управления частотой 11. В соответствии с поступившим сигналом блок управления амплитудой

10 переключает генератор колебаний в режим увеличения или уменьшения ам, плитуды. Как только на выходе трехпозиционного порогового элемента 9 появится вновь логический О, блок управления ча тотой 11 вырабатывает сигнал управления генератсром колебаний 1 в соответствии с запомненными значеНиями сигнала управления на вькоде блока управления частотой 1 и сигнала с трехпозиционного порогового элемента 9 в предьшуший цикл, при этом -"àïîìíåíные в блоке управления " àñòîòîé 11 сигналы, относящиеся K предыдущему циклу, стираются., подготавливая запоминание сигналов очередного цикла. Если ь предыдущий цикл увеличение чатоты

cP1 HBBG привело K IIOSIBJI&PBIo +1 irIG BHходе трахпОзициОннОГО пороГОвоГО элемента, то генератор колебаний переключается в этот же режим увеличения частоты. Если увеличение частоты привело к появлению -1, то генератор колебаний

1 переключается в ражим уменьшения частоты.

Если в предыдущем цикле уменьшение частоты привело к появлению -1 на выходе трехпозиционного порогового элемента 9, то генератор колебаний 1 переключается в режим увеличения частоты.

Если уменьшение частоты привело к появлению +1, то генератор колебаний

1 переключается в тот же режим уменьшения частоты.

Таким образом Осуществляется постоянный поиск по частоте с целью отслеживания пика АЧХ и при этом поддер6 живастся минимально допустимая амплитуда, необходимая и достаточная для ли» неаризации привода.

Выбором величины смешения от источника смещения 8, ширины зоны нечувствительности и гистерезиса трехпозиционного порогового элемента 9 определяется помехозащищенность привода и часто-.а поисковых движений системы.

Если частота рабочих и линеаризук>щих воздействий перекрь.ваются друг другом, то для увеличения помехоустойчивости привода фильтр 5 может быть выполнен управляемым от генератора колебаний 1 таким образом, чтобы его рабочая частота всегда была настроена на частоту линеаризующих колебаний. В описанном управлчемом приводе стало возможным в качестве: линеаризуюшей частоты использовать частоту, соответствующую резонансному пику АЧХ, т.к. амплитуда сигнала на выходе привода контролируется и поддерживается на минимальном уровне. Зто позволяет повысить точность работы привода за счет уменьшения зоны нечувствительности и увеличения линейного диапазона на величину порядка

4C -50% и повысить КПД за счет установления режима, в котором используются оптимальные параметры привода, на

10-15%

Формула изобретения

1. Управляемый привод, содержащий последовательно соединенные блок управления амплитудо1л, генератор колебаний, усилитель, двигатель, виброметр, фильтр, блок выделения модуля и сумматор, к соответствующему входу которого подсоединен источник смешения, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и точности он содержит тг хпозиционный пороговый элемент и блок управления частотой, выход которого подсоединен к соответствующему входу генератора колебаний, а вход подключен ко входу блока управления амплитудой и выходу трехпозиционного порогового элемента, вход которого соединен с выходом сумматора.

2. Управляемый привод по п. 1, о т— л и ч а ю щ и и а я тем, что выход генератора колебаний соединен с управляющим входом фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горская И С.,Крутова И. H.

Рутковский В. Ю. Динамика нелинейных

8 сервомеханизмов М., AH СССР, 1969, с. 16.

2. Козлов И. М ° Юсупов P. N. Беспоисковые самонастраивающиеся системы, s М., Наука, 1969, с. 220, рис. 3,5.

Составитель А. Лашев

Редактор Д. Зубов Техред, М. Петко Корректор Т. Скворцова

Заказ 9286/44 Тираж 956 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4