Устройство коррекции для компенсации упругого резонанса в электромеханических системах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<щ991 365

Союз Советских

Социалистических

Республик 1

Ф м

« (И) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 261(L81 (21) 3347371/18-24

% (И1М Кл з с присоединением заявки N«

G 05 В 11/00

Государственный комитет

СССР

Ilo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230183. Бюллетень Мо 3

)j3) УДК 62-50 (088. 8) Дата опубликования описания 2301ВЗ : > р »» .„. »ЛВНат,ЬЕВиь ь

f » - ° в » ;в...

» (72) Авторы . изобретения

В.A. Новиков, A.Н. Капустин и И

» ордена Ленина электротеащйЧЙФКий им. В.И, Ульянова (Леиииа) Ленинградский институт (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО КОРРЕКЦИИ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

УПРУГОГО РЕЗОНАНСА В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ

CHCTEMAX

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в электромеханических системах с упругими механическими связями..

Известно устройство коррекции для компенсации отрицательного влияния упругих свойств механических передач, в котором в контур регулирования скорости электропривода с упругой механической передачей последовательно включены регулятор скорости и корректирующее звено. Передаточная функция корректирующего звена является обратной передаточной функции части объекта регулирования, обусловленной наличием упругих связей. Настройка кор. рекции производится точно на частоту механического резонанса. Устройство обладает возможностью увеличения быстродействия и динамической точности системы (1).

Однако ввиду аМалого коэффициента демпфирования упругих колебаний (=

0,01-0,1 ) настройка корректирующего звена будет крайне чувствительной к изменениям параметров механическо-. го резонанса, что беэусловно имеет . место в процессе эксплуатации. и, если не производить перенастройку корректирующего звена, в контуре регу- лирования возникнут значительные по амплитуде колебания на частоте механического резонанса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство коррекции, в котором компенсация механического pe1g зонанса осуществляется корректирующим звеном, оснащенным контуром самонастройки, содержащим фазовый дискриминатор, интегратор, широтно-импульсный модулятор и два полосовых фильтра, входы которых соединены с входом и выходом корректирукнщего звена, выходы соединены с входами фазового дискриминатора, выход интегратора соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с управляющим входом корректирующего звена. Настройка устройства на частоту механического резонанса производится путем -измерения фазового рассогласования между входом и выходом корректирующего звена с помощью фазового дискриминатора, выработкой управляющего воздействия через интегратор и широтно-импульсный модулятор .и последующей перенастройкой параметров корректирующего звена с помощью

991365 ключей. Полосовые фильтры служат. для выделения иэ системы сигналов, составляющих на частоте механического резонанса (2 3.

Известное устройство имеет следующие недостатки: трудно поддается из- 5 мерению сигнал на выходе корректирующего звена, при незначительных отклонениях параметров механического резонанса амплитуда сигнала на выходе корректирующего звена (на частоте резонанса) практически находится на уровне шумов, контур самонастройки может потерять управляемость при скачкообразном изменении резонансной частоты, так как рабочий участок фазочастотной характеристики корректирующего звена (на котором формируется управляющий сигнал) имеет относительно узкую область. При коэффициентах демпфирования корректирующего звена (= 0,01-0,1 скачкообразное измененйе резонансной частоты, в лучшем случае, не должно превышать

40% от ее первоначального значения.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство коррекции, содержащее корректирующее звено, включенное последовательно с регулятором и объектом, полосовой фильтр и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор и широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управляющему входу корректирующего звена, введена модель объекта, управляющий вход, информационный вход и выход которой соединены соответственно с выходом широтно-импульсного модулятора, с первым входом фазового дискриминатора и с его вторым входом, вход и выход полосового фильтра подключены соответственно к выходу объекта и к входу модели объекта, 45

На чертеже приведена функциональная схема системы с устройством коррекции (УК), обведенным пунктирной линией.

Устройство содержит регулятор 1, корректирующее звено 2, объект 3, полосовой фильтр 4, модель 5 объекта, фазовый дискриминатор 6, интегратор 7, широтно-импульсный модулятор 8.

Устройство коррекции работает следующим образом.

Выходной сигнал с объекта 3 поступает через полосовой фильтр 4 на модель 5 объекта. Сигналы, измеряемые на входе и выходе модели 5 объекта, 60 подаются на входы фазового дискриминатора б, который определяет фаэовое рассогласование (фазовый сдвиг) d V между входом и выходом модели 5 объекта. Интегратор 7 Формирует уп- 65 равляющее воздейс свие в соответствии со знаком и величиной Фазового сдви1

ra дЧ и исходя из условия

К1

1 где о,„;, Т;, Т „; — теhate кущие значения соответственно частоты механического резонанса и параметров корректирующего звена 2 и модели 5 объекта. Исполнительным элементом, перенастраивающим параметры корректирующего звена 2 и модели

5 объекта, является импульсный перемножитель, состоящий иэ широтно-импульсного модулятора 8 и электронных ключей, находящихся на управляющих входах блоков 2 и 5.

Сущность применения модели объекта в контуре самонастройки корректирующего устройства поясняется при рассмотрении передаточной функции объекта. Передато:ная функция механического объекта с упругой связью в первом приближении может быть представлена колебательным звеном.

1 1

Т

Т р +2) Т р+1 где и у — частота упругого резонанса механического звена; коэффициент демпфирования.

Особенностью колебательного звена является резко выраженная зависимость фазового сдвига гармонических сигналов на входе и выходе звена в области частот резонанса. Это свойство и нашло применение в получении.надежной информации для работы контура самонастройки.

Передаточная функция модели объекта 5 имеет вид где T> — постоянная времени модели, поднастраиваемая в процессе работы; коэффициент демпфирования модели, варьируемый в широком диапазоне.

При нормальной настройке (Т вЂ”вЂ”

= Т ) сдвиг по фазе на частоте резоУ нанса между входным и выходным сигналами модели объекта равен — — . При

7i

2 изменении частоты резонанса изменитТ ся сдвиг по фазе — — + йМ. При уве2 личении частоты получим отрицательное приращение фазы, при уменьшении частоты — положительное приращение фазы, Фазовый дискриминатор б настроен таким образом, чтобы иметь нулевой сигнал на выходе при рассогласовании фаз входных сигналов на величину ††. Т

991365

Формула изобретения

Составитель В.Кузин

Редактор С.Патрушева Техред Л.Пекарь Корректор М.Коста

Заказ 130/64 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ 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

Применение контура самонастройки, выполненного на основе поднастраиваемой модели объекта, дает возможность конструктивно реализовать устройство . коррекции в виде унифицированного модуля для большого класса высокоточных электромеханических систем. Более .высокая чувствительность самонастройки к изменению параметров упругого резонанса предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет . !О максимально приблизить частоту среза основного контура электромеханической системы к частоте упругого резонанса, следовательно, в 2-3 раза возможно увеличение быстродействия !5 и соответственно динамической точности системы.

Устройство коррекции для компенсации упругого резонанса в электромеханических системах, содержащее корректирующее звено, включенное последовательно с регулятором и объектом, полосовой фильтр и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, интегратор и широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управляющему входу корректирующего звена, о т л и ч а ю щ. е е с я тем, что, с целью повыаения точности работы устройства, оно содержит модель объекта, управляющий вход, информационный вход и выход которой соединены соответственно с выходом широтно-импульсного модулятора, с первым входом фазового дискриминатора и с его вторым входом, вход и выход полосового фильтра подключены соответственно к выХоду объекта и к вхо ду модели объекта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шестаков, Б.М., Иншаков lO,Í.

Синтез последовательной коррекции в системах подчиненного регулирования электроприводов с упругими механическими передачами. Известия ВУЗов, сер. "Энергетика", 1974, Р 3, с. 39.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 717717, кл. G 05 В 11/00, 1980 (прототип).