[go: up one dir, main page]

RU2034695C1 - Variable structure control system - Google Patents

Variable structure control system Download PDF

Info

Publication number
RU2034695C1
RU2034695C1 SU5056524A RU2034695C1 RU 2034695 C1 RU2034695 C1 RU 2034695C1 SU 5056524 A SU5056524 A SU 5056524A RU 2034695 C1 RU2034695 C1 RU 2034695C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
block
speed sensor
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Дыда
В.Ф. Филаретов
А.И. Васильев
Original Assignee
Дальневосточный государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дальневосточный государственный технический университет filed Critical Дальневосточный государственный технический университет
Priority to SU5056524 priority Critical patent/RU2034695C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2034695C1 publication Critical patent/RU2034695C1/en

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering. SUBSTANCE: system includes in addition the second module unit 18, the first functional generator 19, the fourth multiplying unit 20, the third relay unit 21, the second functional generator 24, the fourth adder 25, the third functional generator 26, providing identification of a parameter, being varied, and tuning of parameters of a unit for changing a structure of the control system. EFFECT: enhanced reliability of the control system. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к системам управления с переменной структурой и предназначено для управления объектами при существенном изменении момента инерции, приведенного к валу исполнительного электродвигателя, в частности для управления манипуляционными роботами. The invention relates to automatic control systems, namely, control systems with a variable structure and is intended to control objects with a significant change in the moment of inertia brought to the shaft of the actuator motor, in particular for controlling manipulating robots.

Известны системы управления с переменной структурой, содержащие измеритель рассогласования, предварительный усилитель, исполнительный элемент, редуктор и блок изменения структуры, состоящий из выпрямителя, блока умножения, фазоопережающего фильтра и релейного элемента (а.с. СССР N 470783). Known control systems with a variable structure, containing a mismatch meter, a preamplifier, an actuator, a gearbox and a structure change unit, consisting of a rectifier, a multiplication unit, a phase-ahead filter and a relay element (AS USSR No. 470783).

Известна также система с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, предварительный усилитель, выпрямитель, широтно-импульсный модулятор, бесконтактный двигатель постоянного тока, выход которого через редуктор соединен со входом измерителя рассогласования, а также релейный элемент, выход которого подключен ко входу бесконтактного двигателя постоянного тока, на валу которого установлен тахогенератор, связанный через корректирующее устройство с первым входом элемента сравнения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход со входом релейного элемента (а.с. СССР N 463097). Also known is a system with a variable structure, containing a series-connected mismatch meter, a preliminary amplifier, a rectifier, a pulse-width modulator, a non-contact DC motor, the output of which through a gearbox is connected to the input of the mismatch meter, and a relay element whose output is connected to the input of a non-contact motor direct current, on the shaft of which a tachogenerator is installed, connected through a correction device to the first input of the comparison element, the input to torogo connected to the output pre-amplifier, and the output to the input of the relay element (AS USSR N 463097).

В указанных системах параметры настройки блока изменения структуры (БИС) являются постоянными. Результатом этого является или срыв скользящего процесса и возникновение перерегулирования при увеличении параметров нагрузки, или затягивание переходных процессов при уменьшении этой нагрузки (приведенных моментов инерции исполнительных двигателей). In these systems, the settings of the structure change unit (LSI) are constant. The result of this is either a disruption of the sliding process and the occurrence of overshoot with increasing load parameters, or the delay of transients with a decrease in this load (reduced moments of inertia of the drive motors).

Известна также система управления с переменной структурой, содержащая первый измеритель рассогласования, первый усилитель, выпрямитель, второй усилитель, первый блок умножения, ко второму входу которого через элемент сравнения и первый релейный элемент подключен выход первого усилителя, двигатель постоянного тока, выходной вал которого связан с датчиком скорости и датчиком положения, выход которого подключен ко второму входу первого измерителя рассогласования, а выход датчика скорости подключен ко входу третьего усилителя, а также содержащая последовательно соединенные датчик тока двигателя, второй измеритель рассогласования, интегратор, блок деления, ко второму входу которого подключен выход датчика скорости, четвертый усилитель и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу элемента сравнения, а второй вход второго блока умножения подключен к выходу третьего усилителя, причем ко второму входу второго измерителя рассогласования подключен выход сумматора, к первому входу которого подключен выход измерителя внешнего моментного возмущения, ко второму входу сумматора через пятый усилитель подключен выход датчика скорости, а к третьему входу сумматора через второй релейный элемент подключен выход датчика скорости. A variable structure control system is also known, comprising a first mismatch meter, a first amplifier, a rectifier, a second amplifier, a first multiplication unit, to the second input of which, through a comparison element and a first relay element, the output of the first amplifier is connected, a DC motor whose output shaft is connected to a speed sensor and a position sensor, the output of which is connected to the second input of the first mismatch meter, and the output of the speed sensor is connected to the input of the third amplifier, as well as holding a serially connected motor current sensor, a second mismatch meter, an integrator, a division unit, to the second input of which a speed sensor output is connected, a fourth amplifier and a second multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the comparison element, and the second input of the second multiplication unit is connected to the output the third amplifier, and the output of the adder is connected to the second input of the second mismatch meter, the output of the external torque disturbance meter is connected to its first input, the output of the speed sensor is connected to the second input of the adder through the fifth amplifier, and the output of the speed sensor is connected to the third input of the adder through the second relay element.

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому. This device in its technical essence is the closest to the offer.

Основным недостатком системы-прототипа является снижение качества переходных процессов при срыве скользящего режима работы, происходящего как результат неточности выполнения операции деления. Это объясняется тем, что из-за погрешностей в настройке параметров системы, а также из-за влияния помех при приближении системы к установившемуся состоянию (стремлении скорости к нулю) может возникнуть ситуация типа "деление на ноль" и, как следствие, непредсказуемый по величине и знаку коэффициент обратной связи по скорости. The main disadvantage of the prototype system is the decrease in the quality of transients when the sliding mode of operation is disrupted, which occurs as a result of the inaccuracy of the division operation. This is due to the fact that due to errors in adjusting the system parameters, as well as due to the influence of interference when the system approaches a steady state (speed tends to zero), a situation such as "division by zero" and, as a consequence, unpredictable in magnitude and sign speed feedback coefficient.

Задачей, которая решается в предлагаемом изобретении, является предотвращение срыва рабочего скользящего режима и повышение качества переходных процессов. Технический результат достигается тем, что система управления с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, первый блок модуля, первый блок умножения, ко второму входу которого через последовательно включенный второй блок умножения, первый сумматор и первый релейный элемент подключен выход измерителя рассогласования, усилитель, электродвигатель постоянного тока, редуктор, выходной вал которого механически связан с объектом управления и датчиком положения, выход которого связан со вторым входом измерителя рассогласования, а также последовательно соединенные датчик скорости, вход которого связан с валом электродвигателя постоянного тока, второй релейный элемент, второй сумматор, ко второму и третьему входам которого подключен соответственно датчик тока электродвигателя и выход датчика скорости, и интегратор, а также третий блок умножения, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, дополнительно выход датчика скорости через последовательно соединенные второй блок модуля, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, ко второму входу которого через третий релейный элемент подключен выход датчика скорости, соединен с первым входом третьего блока умножения, ко второму входу которого через третий блок модуля подключен выход интегратора, а также выход третьего блока модуля через последовательно соединенные третий сумматор, ко второму входу которого подключен выход второго блока модуля, второй функциональный преобразователь, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, и третий функциональный преобразователь соединен со вторым входом второго блока умножения. The problem that is solved in the present invention is to prevent the disruption of the working sliding mode and improving the quality of transients. The technical result is achieved by the fact that the control system with a variable structure, containing in series a mismatch meter, a first module unit, a first multiplication unit, to the second input of which a mismatch meter output, an amplifier, is connected through a second multiplication unit, a first adder and a first relay element, a direct current electric motor, a gearbox, the output shaft of which is mechanically connected to the control object and a position sensor, the output of which is connected to the second m input of the mismatch meter, as well as a series-connected speed sensor, the input of which is connected to the shaft of the DC motor, a second relay element, a second adder, to the second and third inputs of which are connected the motor current sensor and the output of the speed sensor, and the integrator, as well as the third a multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, in addition, the output of the speed sensor through the second unit block connected in series, the first functional converter The indexer, the fourth multiplication unit, to the second input of which the speed sensor output is connected through the third relay element, is connected to the first input of the third multiplication unit, the integrator output is connected to the second input of the third unit of the module, as well as the output of the third module unit through the third adder connected in series , to the second input of which the output of the second module block is connected, the second functional converter, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the first functional converter azovatelya and a third function generator connected to the second input of the second multiplier block.

В предлагаемой системе в отличие от прототипа введены дополнительные блоки и связи, реализующие нелинейную подстраиваемую обратную связь по скорости. Кроме того, введены блоки и связи для подстройки коэффициента передачи сигнала рассогласования, чего не было в прототипе. В связи с этим можно считать, что предлагаемая система соответствует критерию "новизна". In the proposed system, in contrast to the prototype, additional blocks and communications are implemented that implement non-linear adjustable speed feedback. In addition, blocks and communications were introduced to adjust the transmission coefficient of the mismatch signal, which was not in the prototype. In this regard, we can assume that the proposed system meets the criterion of "novelty."

Известны системы управления, в которых выполняется подстройка (в том числе и нелинейная) коэффициентов передачи в каналах прямых и обратных связей (см. например, главу 3 монографии Борцова Ю.А. Поляхова Н.Д. Путова В.В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. Л. Энергоатомиздат, 1984). Однако скользящий режим, положительные свойства которого используются в предлагаемом решении, не является для них рабочим режимом. Известны системы с переменной структурой, в которых применяются нелинейные подстройки коэффициентов передачи при формировании сигнала переключения структуры (см. например, заявку на изобретение N 4331114/24-160419). В них, как и в прототипе, для оценки момента инерции используются блоки деления. Однако по отмеченным выше причинам, это ведет к значительному искажению или утере информации, необходимой для управления при подходе системы к состоянию равновесия (и соответственно к ухудшению качества процессов). There are known control systems in which tuning (including non-linear) of transmission coefficients in direct and feedback channels is performed (see, for example, chapter 3 of Bortsov’s monograph by Yu.A. Polyakhova ND Putova VV Electromechanical systems with adaptive and modal management. L. Energoatomizdat, 1984). However, the sliding mode, the positive properties of which are used in the proposed solution, is not an operating mode for them. Known systems with a variable structure in which nonlinear adjustments of transmission coefficients are used when generating a structure switching signal (see, for example, patent application N 4331114 / 24-160419). In them, as in the prototype, division blocks are used to estimate the moment of inertia. However, for the reasons noted above, this leads to a significant distortion or loss of information necessary for control when the system approaches the equilibrium state (and, accordingly, to a deterioration in the quality of processes).

Авторам в настоящее время не известны системы с переменной структурой, кроме предлагаемого решения, в которых при оценивании изменяемого момента инерции и дальнейшем выполнении нелинейной настройки не используются блоки деления. Введение подстройки значительно повышает быстродействие системы. The authors are not currently aware of systems with a variable structure, except for the proposed solution, in which, when evaluating the variable moment of inertia and further performing non-linear tuning, division blocks are not used. The introduction of fine tuning significantly improves system performance.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемой системы управления с переменной структурой. The drawing shows a structural diagram of the proposed control system with a variable structure.

Система управления с переменной структурой содержит последовательно соединенные измеритель рассогласования 1, первый блок модуля 2, первый блок умножения 3, ко второму входу которого через последовательно включенные второй блок умножения 4, первый сумматор 5 и первый релейный элемент 6 подключен выход измерителя рассогласования 1, усилитель 7, электродвигатель постоянного тока 8, редуктор 9. Выходной вал редуктора 9 механически связан с объектом управления 10 и датчиком положения 11, выход которого связан со вторым входом измерителя рассогласования 1, первый вход которого является входом системы. Система содержит также последовательно соединенные датчик скорости 12, вход которого связан с валом электродвигателя постоянного тока 8, второй релейный элемент 13, второй сумматор 14, ко второму и третьему входам которого подключены соответственно датчик тока 15 электродвигателя 8 и выход датчика скорости 12, и интегратор 16, а также третий блок умножения 17. Выход последнего соединен со вторым входом первого сумматора 5. В системе дополнительно выход датчика скорости 12 через последовательно соединенные второй блок модуля 18, первый функциональный преобразователь 19, четвертый блок умножения 20, ко второму входу которого через третий релейный элемент 21 подключен выход датчика скорости 12, соединен с первым входом третьего блока умножения 17. Ко второму входу третьего блока умножения 17 через третий блок модуля 22 подключен выход интегратора 16. Кроме того, выход третьего блока модуля 22 через последовательно соединенные третий сумматор 23, ко второму вход которого подключен выход второго блока модуля 18, второй функциональный преобразователь 24, четвертый сумматор 25, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя 19, и третий функциональный преобразователь 26 соединен со вторым входом второго блока умножения 4. The variable structure control system comprises a mismatch meter 1 connected in series, a first unit of module 2, a first multiplication unit 3, to the second input of which a mismatch meter 1 output is connected, a first adder 5 and a first relay element 6, an amplifier 7 , DC motor 8, gear 9. The output shaft of gear 9 is mechanically connected to the control object 10 and position sensor 11, the output of which is connected to the second input of the meter 1, the first input of which is the input of the system. The system also contains series-connected speed sensor 12, the input of which is connected to the shaft of the DC motor 8, the second relay element 13, the second adder 14, to the second and third inputs of which are connected, respectively, the current sensor 15 of the motor 8 and the output of the speed sensor 12, and the integrator 16 , as well as the third block of multiplication 17. The output of the latter is connected to the second input of the first adder 5. In the system, the output of the speed sensor 12 is additionally through the second block of module 18 connected in series, the first functional the second converter 19, the fourth multiplication unit 20, to the second input of which the output of the speed sensor 12 is connected via the third relay element 21, is connected to the first input of the third multiplication unit 17. The output of the integrator 16 is connected to the second input of the third multiplication unit 17. In addition, the output of the third block of module 22 through series-connected third adder 23, to the second input of which the output of the second block of module 18 is connected, the second functional converter 24, the fourth adder 25, the second input of which oedinen with the output of the first function converter 19, and the third function generator 26 is coupled to a second input of the second multiplier block 4.

Система работает следующим образом. После подачи на ее вход задающего сигнала выходной сигнал с первого измерителя рассогласования 1 после преобразования в блоках 2, 3, 4, 5 и 6 усиливается усилителем 7 и поступает на вход электродвигателя постоянного тока 8. Выходной вал электродвигателя 7 и, соответственно, вал редуктора 9 начинают разгоняться, в результате объект управления 10 поворачивается, отрабатывая возникшее рассогласование. The system operates as follows. After a reference signal is supplied to its input, the output signal from the first mismatch meter 1 after conversion in blocks 2, 3, 4, 5 and 6 is amplified by an amplifier 7 and fed to the input of a DC motor 8. The output shaft of the electric motor 7 and, accordingly, the gearbox shaft 9 begin to accelerate, as a result, the control object 10 is rotated, fulfilling the resulting mismatch.

Одновременно с датчика скорости (ДС) 12 сигнал скорости вращения вала электродвигателя 8 через второй релейный элемент (РЭ2) 13, реализующий функцию sign X, поступает на вход второго cумматора 14. Ко второму входу последнего подключен датчик тока 15 электродвигателя 8. К третьему входу второго сумматора 14 подключен выход ДС 12. При надлежащем выборе коэффициентов передачи по входам второго сумматора 14 на его выходе формируется сигнал Kмiд-Mстsign

Figure 00000002
-K
Figure 00000003
где iд ток электродвигателя 8, Мст момент сухого трения, Kвт- коэффициент вязкого трения, Км моментный коэффициент двигателя,
Figure 00000004
- скорость вращения вала двигателя. Известно, что в значительном числе случаев для электродвигателя постоянного тока справедливо соотношение
I
Figure 00000005
= Kмiд-Mстsign
Figure 00000006
-K
Figure 00000007

(1) где I момент инерции, приведенный к валу двигателя. Считаем, что I является кусочно-постоянной или медленно-изменяющейся величиной. Такое допущение справедливо, например, для простейших роботов, манипулирующих объектами различной массы, неизменной во время рабочего цикла. Тогда интегрирование (1) дает
I
Figure 00000008
=
Figure 00000009
(Kмiд-Mстsign
Figure 00000010
-Kвтαд)dt
(2)
В связи с этим на выходе интегратора 16 формируется сигнал I
Figure 00000011
, поскольку на его вход подается сигнал с выхода второго сумматора 14, соответствующий подынтегральной функции в (2). Выходной сигнал интегратора 16 через третий блок модуля (БМЗ) 22 подается на вход третьего блока умножения (БУЗ) 17. На другой вход БУЗ 17 поступает сигнал ДС 12, преобразованный в БМ2 18, первом функциональном преобразователе (ФП1) 19, реализующем извлечение квадратного корня, и БУ4 20. Ко второму входу БУ4 20 подключен РЭЗ 21, реализующий функцию sign X. Поэтому на выходу БУЗ 17 сигнал имеет вид
Figure 00000012
Figure 00000013
I
Figure 00000014
sign
Figure 00000015

Cигнал
Figure 00000016
I
Figure 00000017
суммируясь в третьем сумматоре 23 с сигналом
Figure 00000018
через ФП2 24, также вычисляющем функцию квадратный корень, подается на четвертый сумматор 25, где складывается с сигналом
Figure 00000019
, поступающим с ФП1 19. В результате при соответствующей настройке коэффициентов на выходе четвертого сумматора 25 формируется сигнал
Figure 00000020
+
Figure 00000021
(где К3 коэффициент передачи третьего сумматора 23 по первому входу), который через ФПЗ 26 подается на вход БУ2 4. ФПЗ 26 реализует функцию
F(x)
Figure 00000022
при x x > Δ Δ
(3) где Δ- малая положительная константа. Из (3) видно, что ФПЗ 26 отличается от линейного усилителя тем, что при близком к нулю входном сигнале на его выходе формируется сигнал малой, но ненулевой величины Δ. Это требуется лишь для того, чтобы обеспечить прохождение сигнала рассогласования ε через БУ2 4 на первый сумматор 5. В связи с отмеченным, выходной сигнал четвертого сумматора 25 мало искажается в ФПЗ 26 и через БУ2 4 подается на вход первого сумматора 5, ко второму входу которого подключен выход БУ3 17. На выходе первого сумматора 5 формируется сигнал
S
Figure 00000023
+
Figure 00000024
-K
Figure 00000025
Figure 00000026
I
Figure 00000027
sign
Figure 00000028

(4) где K1 коэффициент передачи по второму входу первого сумматора 5. Изменение структуры системы происходит при изменении знака сигнала S, т.е. при условии
Figure 00000029
+
Figure 00000030
-K
Figure 00000031
Figure 00000032
I
Figure 00000033
sign
Figure 00000034
= 0
(5)
Покажем, что при надлежащем выборе параметров K1 и K3 в системе возникает скользящий режим, описываемый (4) и (5), и следовательно, обеспечивается монотонный переходной процесс.Simultaneously with the speed sensor (DS) 12, the rotation speed signal of the motor shaft 8 through the second relay element (RE2) 13, which implements the sign X function, is fed to the input of the second adder 14. A current sensor 15 of the motor 8 is connected to the second input of the last one. To the third input of the second the adder 14 is connected to the output of the DC 12. With proper selection of the transmission coefficients at the inputs of the second adder 14, a signal K m i d -M st sign is generated at its output
Figure 00000002
-K
Figure 00000003
where i d the current of the electric motor 8, M st moment of dry friction, K W - coefficient of viscous friction, K m the moment coefficient of the motor,
Figure 00000004
- the speed of rotation of the motor shaft. It is known that in a significant number of cases for the DC motor, the relation
I
Figure 00000005
= K m i d -M st sign
Figure 00000006
-K
Figure 00000007

(1) where I is the moment of inertia reduced to the motor shaft. We consider that I is a piecewise constant or slowly varying quantity. This assumption is true, for example, for simple robots that manipulate objects of various masses, which is constant during the work cycle. Then integration (1) gives
I
Figure 00000008
=
Figure 00000009
(K m i d -M st sign
Figure 00000010
-K W α d ) dt
(2)
In this regard, the signal I is formed at the output of the integrator 16
Figure 00000011
, since the signal from the output of the second adder 14 corresponding to the integrand in (2) is supplied to its input. The output signal of the integrator 16 through the third block of the module (BMZ) 22 is fed to the input of the third multiplication block (BUZ) 17. At the other input of the BUZ 17, the signal DS 12 is converted to BM2 18, the first functional converter (FP1) 19, which implements the square root , and BU4 20. A REZ 21 is connected to the second input of BU4 20, which implements the sign X function. Therefore, at the output of BUZ 17, the signal has the form
Figure 00000012
Figure 00000013
I
Figure 00000014
sign
Figure 00000015

Signal
Figure 00000016
I
Figure 00000017
summing in the third adder 23 with the signal
Figure 00000018
through FP2 24, also calculating the square root function, is fed to the fourth adder 25, where it is added to the signal
Figure 00000019
received from FP1 19. As a result, with the appropriate adjustment of the coefficients at the output of the fourth adder 25, a signal is generated
Figure 00000020
+
Figure 00000021
(where K 3 is the transmission coefficient of the third adder 23 at the first input), which through FPZ 26 is fed to input BU2 4. FPZ 26 implements the function
F (x)
Figure 00000022
at x x > Δ Δ
(3) where Δ is a small positive constant. It can be seen from (3) that FPZ 26 differs from a linear amplifier in that, with an input signal close to zero, a signal of a small but nonzero value Δ is formed at its output. This is only necessary to ensure that the mismatch signal ε passes through the BU2 4 to the first adder 5. In connection with the above, the output signal of the fourth adder 25 is slightly distorted in the FPZ 26 and fed through the BU2 4 to the input of the first adder 5, to the second input of which connected output BU3 17. At the output of the first adder 5, a signal is generated
S
Figure 00000023
+
Figure 00000024
-K
Figure 00000025
Figure 00000026
I
Figure 00000027
sign
Figure 00000028

(4) where K 1 is the transmission coefficient for the second input of the first adder 5. The system structure changes when the signal S changes, i.e. provided
Figure 00000029
+
Figure 00000030
-K
Figure 00000031
Figure 00000032
I
Figure 00000033
sign
Figure 00000034
= 0
(5)
We show that, with the proper choice of the parameters K 1 and K 3 , a sliding mode arises in the system described by (4) and (5), and therefore a monotonic transient is ensured.

Уравнение (5) можно переписать в другом виде, предварительно поделив его величину

Figure 00000035
которая не равна нулю при движении изображающей точки системы вплоть до попадания в начало координат
(1+
Figure 00000036
ε-K
Figure 00000037
I
Figure 00000038
sign
Figure 00000039
= 0
(6)
При отработке скачкообразного задающего воздействия или ненулевых начальных условий выполняются соотношения ε -αд/Kp
Figure 00000040
-
Figure 00000041
/Kp, где Kp коэффициент передачи редуктора 9. Поэтому (6) можно переписать так
(1+
Figure 00000042
ε+K1K
Figure 00000043
I
Figure 00000044
0
(7) или, с учетом того, что I > 0,
ε +
Figure 00000045
Figure 00000046
0
(8)
Предположим, что электрической постоянной времени двигателя 8 можно пренебречь и его передаточная функция по скорости имеет вид W(P) Kд/(TдP+1), где Tд RI/KMKω (R и Kω- соответственно сопротивление якорной цепи и коэффициент противоЭДС двигателя). Для возникновения и существования скользящего режима требуется, чтобы линия переключения (8) располагалась на фазовой плоскости в секторе между осью абсцисс и вырожденной устойчивой траекторией (см. монографию Теория систем с переменной структурой (Под ред. С.В. Емельянова. М. Наука, 1970). Для этого нужно настроить коэффициенты K1 и K3 согласно соотношениям
K3 4KKдKpR/KмKω (9)
K1≥2R/KpKмKω (10) где "К" коэффициент передачи усилителя 7. Коэффициент K1 не следует выбирать значительно больше правой части (10), так как это ведет к затягиванию переходных процессов.Equation (5) can be rewritten in another form, after dividing its value
Figure 00000035
which is not equal to zero when the system imaging point moves up to the origin
(1+
Figure 00000036
ε-K
Figure 00000037
I
Figure 00000038
sign
Figure 00000039
= 0
(6)
When working out a jump-like driving action or non-zero initial conditions, the relations ε-α d / K p
Figure 00000040
-
Figure 00000041
/ K p , where K p is the gear ratio of gear 9. Therefore (6) can be rewritten as
(1+
Figure 00000042
ε + K 1 K
Figure 00000043
I
Figure 00000044
0
(7) or, given that I> 0,
ε +
Figure 00000045
Figure 00000046
0
(8)
Suppose that the electric time constant of engine 8 can be neglected and its speed transfer function has the form W (P) K d / (T d P + 1), where T d RI / K M K ω (R and K ω are the resistance, respectively anchor chain and engine counter-emf coefficient). For the emergence and existence of a sliding regime, it is required that the switching line (8) be located on the phase plane in the sector between the abscissa axis and a degenerate stable trajectory (see the monograph Theory of Systems with Variable Structure (Ed. By S.V. Emelyanov. M. Nauka, 1970). To do this, you need to adjust the coefficients K 1 and K 3 according to the ratios
K 3 4KK d K p R / K m K ω (9)
K 1 ≥2R / K p K m K ω (10) where "K" is the gain of the amplifier 7. The coefficient K 1 should not be chosen much larger than the right-hand side of (10), since this leads to a delay of transients.

Таким образом, в предлагаемой системе за счет организации скользящего режима работы обеспечивается монотонный характер переходных процессов (это следует из решения дифференциального уравнения (8)). Наиболее существенное преимущество системы в отличие от прототипа заключается в том, что сигнал переключения структуры формируется в виде (4) и поэтому не требует применения блоков деления, таким образом, исключая указанные выше недостатки прототипа. Thus, in the proposed system due to the organization of the sliding mode of operation, the monotonic nature of transients is ensured (this follows from the solution of differential equation (8)). The most significant advantage of the system, in contrast to the prototype, is that the structure switching signal is generated in the form (4) and therefore does not require the use of division blocks, thus eliminating the prototype disadvantages mentioned above.

Claims (1)

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, первый блок модуля, первый блок умножения, к второму входу которого через последовательно включенные второй блок умножения, первый сумматор и первый релейный элемент подключен выход измерителя рассогласования, усилитель, электродвигатель постоянного тока, редуктор, выходной вал которого механически связан с объектом управления и датчиком положения, выход которого связан с вторым входом измерителя рассогласования, а также последовательно соединенные датчик скорости, вход которого связан с валом электродвигателя постоянного тока, второй релейный элемент, второй сумматор, к второму и третьему входам которого подключены соответственно датчик тока электродвигателя и выход датчика скорости и интегратор, а также третий блок умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, отличающаяся тем, что дополнительно выход датчика скорости через последовательно соединенные второй блок модуля, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, к второму входу которого через третий релейный элемент подключен выход датчика скорости, соединен с первым входом третьего блока умножения, к второму входу которого через третий блок модуля подключен выход интегратора, а также выход третьего блока модуля через последовательно соединенные третий сумматор, к второму входу которого подключен выход второго блока модуля, второй функциональный преобразователь, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, и третий функциональный преобразователь соединен с вторым входом второго блока умножения. CONTROL SYSTEM WITH A VARIABLE STRUCTURE, containing a mismatch meter in series, a first module block, a first multiplication block, to the second input of which a mismatch meter output, an amplifier, a DC motor, a gearbox are connected to the mismatch meter, a first adder and a first relay element the output shaft of which is mechanically connected with the control object and the position sensor, the output of which is connected with the second input of the mismatch meter, and sequentially connected speed sensor, the input of which is connected to the DC motor shaft, the second relay element, the second adder, to the second and third inputs of which are connected the motor current sensor and the output of the speed sensor and integrator, as well as the third multiplication unit, the output of which is connected to the second the input of the first adder, characterized in that in addition the output of the speed sensor through series-connected the second block of the module, the first functional converter, the fourth block multiplication, to the second input of which the speed sensor output is connected through the third relay element, is connected to the first input of the third multiplication block, to the second input of which the integrator output is connected through the third module block, and the output of the third module block through the third adder connected in series, to the second input which is connected to the output of the second module block, the second functional converter, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, and the third function The alial converter is connected to the second input of the second multiplication unit.
SU5056524 1992-07-21 1992-07-21 Variable structure control system RU2034695C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5056524 RU2034695C1 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Variable structure control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5056524 RU2034695C1 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Variable structure control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2034695C1 true RU2034695C1 (en) 1995-05-10

Family

ID=21610483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5056524 RU2034695C1 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Variable structure control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034695C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1218798, кл. B 25J 13/00, 1986. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19724946B4 (en) Method and device for speed control of a sensorless, field-oriented operated asynchronous machine
JP3227000B2 (en) Motor speed control device
KR100425819B1 (en) Mechanical vibration detection device and vibration suppression control device
DE10133710A1 (en) Control device, monitoring device and control method for an induction motor drive without a speed sensor
RU2034695C1 (en) Variable structure control system
JPH026308B2 (en)
RU2060530C1 (en) Self-tuning drive
JPH06105867B2 (en) Filter coefficient calculator
RU2725449C1 (en) Self-tuning electric drive of manipulator
RU2209718C2 (en) Device for control of underwater robot propulsor
JP2000002322A (en) Shift control device for continuously variable transmission
JP2576644B2 (en) filter
RU2114455C1 (en) Automatic control method for system with control linkage backlash and device which implements said method
RU2210799C2 (en) Adaptive control system with varying structure
RU2079961C1 (en) Fixed-load drive control device
RU2063866C1 (en) Device to control drive of robot
JP2923993B2 (en) Motor control device
SU1506503A1 (en) Electric drive
RU2725447C1 (en) Self-tuning electric manipulator drive
RU2399017C1 (en) Steering electric servo drive
RU2257288C1 (en) Device for control of robot actuator
SU1735995A1 (en) Electric drive of single-bucket excavator
RU2230350C2 (en) Self-tuning system for automatically controlling non-stationary object
SU1023275A1 (en) Non-linear correcting device
KR0166769B1 (en) Load inertia measurement method of induction motor