SU1198451A1

SU1198451A1 - Следящая система

Info

Publication number: SU1198451A1
Application number: SU843725656A
Authority: SU
Inventors: Romen E Milko; Vasilij K Steklov; Petr M Koval
Original assignee: Romen E Milko; Vasilij K Steklov; Petr M Koval
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1985-12-15

Description

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления и может быть использовано в радиотехнических системах, приборостроении и станкостроении.

Цель изобретения - повышение точности системы.

На фиг.1 представлена структурная схема следящей системы; на фиг.2. и 3 - временные диаграммы работы сис- ¹темы.

Следящая система содержит задающий вход 1, первый фазовращатель 2, перзьзй нуль-индикатор 3, первый фор- , 1 мирователь 4 импульсов, объект 5 управления, второй фазовращатель 6, второй нуль-индикатор 7, второй формирователь 8 импульсов, фазовый дискриминатор 9, первый 10, второй 11 ;

и третий 12 элементы И, первый инвертор 13, генератор 14 синусоидальных напряжений, двигатель 15, первый блок 16 согласования, имеющий пятый эле- , мент И 17, третий счетчик 18 и чет- ; вертый инвертор 19, второй блок 20 согласования, содержащий шестой элемент й 21, четвертый счетчик 22 и пятый инвертор 23, блок 24 управления, включающий в себя второй 25 и третий - 26 инверторы, и два канала управле^: ния, каждый из которых образуют четвертый элемент И 27 (28), первый счетчик 29 (30), регистр памяти 31 (32), второй счетчик 33 (34), элемент И-НЕ 35 (36), КЗ-триггер 37 (38), коммутатор 39(40) и генератор 41 импульсов, содержащий задающий генератор 42, делитель 43 частоты и счетчик 44, блок 45 блокировки, состоя- _ίщий из шестого инвертора 46 и третьего элемента И-НЕ 47, и третий формирователь 48 импульсов. Двигатель 15 образован роторным элементом 49 и первым 50 и вторым 51 индукторами с противоположно направленными момен5 тами.

Кроме того, приняты следующие обозначения: и ^1-углы поворота задающего и выходного валов., ς>,ρ,(φ₃ρ2.) рачало (конец) зоны регулирования ¹⁰ системы; φ _нСр ( ψ кор) - начало (конец) .совместной работы первого и второго к аналов упр авле ния.

На фиг.2 и пунктиром условно показано заполнение счетчиков 18 и 22,

15'29 и· 30 импульсами задающего генератора 42.

На фиг.За условно показано изменение выходного кода регистров 31 и 32 памяти в зависимости от действи20 тельной ошибки системы _о 0^ (с перенесенным вправо на 180 началом координат) .

♦

, Следящая система работает следую25 щим образом.

Импульсы с генератора 42 поступают на генератор 14 синусоидальных напряжений, который формирует два >. равные по амплитуде синусоидальные 30 напряжения, фазовый сдвиг между которыми составляет Ϋ /2. При питании этими напряжениями двух входных (статорных) обмоток СКВТ с выходной (роторной) обмотки снимается сигнал, 35 в фазе которого заложена информация об угловом положении задающего (с СКВТ 2) или выходного (с СКВТ 6) валов, т.е. фазы напряжений изменяются пропорционально углам поворота валов 40 (фиг.2). Синусоидальные напряжения в нуль-индикаторах 3 и 7 преобразуются в напряжения прямоугольной формы

3

1198451

4

той же частоты. Напряжение с нульиндикатора 3 подается на формирователь 4 импульсов, который управляется передним фронтом положительного импульса и формирует короткий управляющий (нулевой) импульс, поступающий на первый вход фазового дискриминатора 9.

Напряжение 7 (фиг.2) инвертируется инвертором 13 и подается на формирователь 8 импульсов, который'также управляется передним фронтом положительного импульса и формирует короткий управляющий (нулевой) импульс. Поскольку в согласованном состоянии системы на входы элемента сравнения фазового дискриминатора 9 поступают управляющие импульсы, сдвинутые на 180 , то на-выходе фазового дискриминатора 9 формируется импульс рассогласования длительностью 180 , (при действительной ошибке системы 0⁼

= νί-β=Ο измеряемая ошибка системы *ί(ΐ = = (?я ⁺ 180 =180 ), т.е. состояние фазового дискриминатора однозначное даже при нулевом рассогласовании системы.

Для устранения возможности подачи на входы фазового дискриминатора управляющих импульсов в один и тот же момент времени при наибольшем рассогласовании системы ((?„ =ο<ί—р = 180 ) управляющим (нулевым) импульсом с выхода второго формирователя 8 импульсов- через инвертор 46 и третий элемент И-НЕ 47 (на его втором входе единичный потенциал) выключается фазовый дискриминатор 9 и блокирует прохождение импульсов генератора 42 через первый элемент И 10.

Следящая система отрабатывает сигнал рассогласования в прямом направлении при 0 * 0^ ί 180° и в обратном направлении при -180^0с (3 < 0. Элементом сравнения - фазовым дискриминатором 9 фиксируется разность фаз между этими импульсами и преобразуется во временной интервал, измеряемый затем с помощью заполнения его импульсами калиброванной частоты генератора 42 в счетчиках 29 и 30.

На выходе этих счетчиков фиксируются числа импульсов в соответствующем коде.

ί

По окончании управляющего импульса с выхода второго формирователя 8 импульсом перезаписи (с выхода третьего формирователя 48 (фиг.2) через

инвертор 25 информация с разрядных выходов счетчиков 29 и 30 перепишется соответственно в первый 31 и второй 32 регистры памяти (фиг.З). Эти

5 коды, перезаписанные в регистры 31 и 32 памяти, соответствуют разности углов поворота задающего и выходного валов, т.е. измеряемой ошибке системы· *···.

,0 θ₄ = οό-(ρ-16θ°) = 6/-^ + 180°=^ +100°.

Цикл измерения ошибки системы закончен. Следующим импульсом с выхода

.первого формирователя 4 начинается

¹⁵ следующий цикл измерений ошибки системы. .

1

Для упрощения описания работы системы перенесем начало координат

₂₀ действительной ошибки системы

вправо на 180° (в точку Оц =180 ).

При этом вправо от начала координат ((^ =0) ошибка Оположительная

, а влево - ошибка 13л

₂₅ отрицательная = οί- β С) (фиг.З

а). В дальнейшем при описании работы системы используется действительная ошибка системы (Ц в новой системе координат.

_з Записанная в регистрах памяти в цифровом виде ошибка системы преобразуется элементами первого и второго каналов управления в управляющий сигнал, воздействующий через коммутаторы на индукторы дугостаторного асин35 хронного двигателя (ДАД) .'

Первый канал управления с первым .

индуктором ДАД развивает вращающий момент, обеспечивающий вращение выходного вала в одну сторону, а вто⁴⁰ рой канал управления с вторым индуктором ДАД развивает противоположный вращающий момент, обеспечивающий вращение выходного вала системы в другую сторону (суммирующий вращаю⁴⁵ щий момент создается бегущими магнитными полями обоих индукторов на общем роторном элементе ДАД).

При малых управляющих сигналах оба канала управления с соответст⁵⁰ вунмпими индукторами ДАД имеют зоны нечувствительности. Блок 20 согласования устанавливает начало работы второго канала, т.е. определяет начало совместной работы двух каналов.

55 Зоны нечувствительности каналов

сдвигаются друг относительно друга

и в области малых управляющих сигналов двигатель обеспечивает вращаю5 1

щий момент соответствующих величины и направления. Емкость счетчика блока 20 согласования определяется из соотношения 0^С_гсм <· С_{<сц И}м}с учетом реальных параметров системы, где С _{4 сч} - емкость счетчика 28.

В зоне, близкой к согласованному положению валов системы, оба канала, имеющие противоположно направленные 10 вращающие моменты, включены одновременно. В согласованном состоянии системы результирующий вращающий момент привода равен нулю (М =М,,-М₂=0).

Кроме того, приращение вращающего 15 момента привода, возвращающего систему к согласованному состоянию при введении рассогласования, больше приращения вращающего момента одного канала при том же рассогласовании, 20 так как при введении рассогласования один к^нал увеличивает вращающий момент М,=М.+аМ,, а второй канал уменьшает - М' = М,-<>М, , т.е. приращение суммарного момента

' ^μ%^=μς^_μ5.⁼ (м' -и!)- (м ₄-м₂) = (м ,+дм,) . - (Н₂) - (Μ, -Μ_ζ ) = Αΐ'ι +&М₂

4М₍, а это способствует повышению точности системы. ^0

Для обеспечения нормальной работы системы, т.е. согласования длительностей импульса на выходе фазового дискриминатора (в согласованном состоянии системы ((Ц =0) длительность 35 импульса на выходе фазового дискриминатора равна 180 ) и зоны регулирования системы, определяемой третьим и пятым счетчиками блока управления , используется блок 16 согласова- 40 ния, причем емкость счетчика 18 блока согласования определяется в зависимости от периода Т_п питающих фазовращатели напряжений, емкости счетчика 29 С,_{сч И5М} , емкости счетчика 45 22 и длительности периода импульсов задающего генератора £ ,_г из соотношеНИЯ

с — и%«⁺С2 сч_) £^г_

~2Цг ’- 50

Регулирование вращающих моментов первого и второго каналов производится импульсным методом регулирования, при котором обмотки индукторов подключаются коммутатором к питающей се- $$ ти на время ϋρ с частотой £_к=(1... 0,3)£_с, где £_с - частота питающей сети.

98451 6

В зависимости от ошибки системы длительность подключенного состояния обмоток индукторов к питающей сети изменяется от нуля до длительности 5 периода коммутации Τ_κ^1/£_χ, при этом дейс..чующее напряжение, подводимое к обмоткам индукторов, изменяется от нуля до полного- напряжения питающей сети.

Период коммутации Т|, определяет седьмой счетчик 44, длительность рабочего импульса £_?!| первого канала определяет счетчик 33, а длительность рабочего импульса Ьр₂ второго канала - счетчик 34 (фиг.З).

Преобразование информации, записанной в регистрах 31 и 30 памяти, во вращающие моменты первого и второго каналов происходит следующим образом.

Рассмотрим формирование рабочих импульсов бр,и £р_апри ошибке систе- . мы, находящейся в пределах (Фиг.З).

При заполнении седьмого счетчика 44 нулевой импульс с его выхода подается на входы предварительной записи счетчиков 33 и 34. В счетчиках 33 и 34 происходит предварительная запись информации, находящейся в данный момент времени соответственно в регистрах 31 и 32 памяти.

При этом единичный потенциал с выхода счетчика 33 подается на первый вход элемента И-НЕ 35 и К-вход КЗ-триггера 37, а единичный потенциал с выхода счетчика 34 - на первый вход элемента И-НЕ 36 и К-вход КЗ-триггера 38. Одновременно с этим нулевой импульс с выхода счетчика 44 через инвертор 26 и элементы И-НЕ 35 и 36 устанавливает КЗ-триггеры 37 и 38 в единичное (рабочее) состояние. Этот момент времени принимается за начало периода коммутации Т _к и начало рабочих импульсов £р₍ и

Выходным импульсом делителя 43 частоты седьмой счетчик 44 переключается в нулевое состояние и на его выходе устанавливается единичный потенциал, который по входам предварительной записи счетчиков 33 и 34 разрешает их работу по счетным входам. Выходными импульсами делителя 43 частоты счетчики 44, 33 и 34 синхронно переключаются. При заполнении счет,8^ик.^а. 33 нулевой импульс с его выхода

1198451 8

устанавливает КЗ-триггер 37 в нулевое состояние. На выходе КЗ-триггера 37 формируется рабочий импульс С_р, первого канала. При установке счет’, чика 34 в нулевое состояние нулевой 5 импульс с его выхода устанавливает КЗ-триггер 38 в нулевое состояние.

На выходе КЗ-триггера 38 формируется рабочий импульс £р₂ второго канала.

При заполнении счетчика 44 заканчива- 10 ется формирование периода коммутации Т_к, а выходной (нулевой) импульс счетчика 44 начинает новый цикл преобразования (начало нового периода ·

и новых рабочих импульсов Ср, и ^)-15

При других значениях величины рассогласования задающего и выходного валов (фиг.За) состояние элементов системы будет следующим.

1. Ошибка системы находится в 20

пределах -180^ СЦ _т где С/’эр., начало работы счетчика 29.

Счетчик 18 находится в режиме счета или самоблокировки (¢)^ = -Ц’эр,) ₇а счетчики 22, 29 и 30 - в исходном 25 состоянии. Следовательно, в регистрах 31 и 32 памяти импульсом перезаписи с формирователя 48 запишется соответственно информация исходного состояния счетчиков 29 и 30 =Т_К , Гр₂=О.

При этом мощность индуктора 50 первого канала максимальна, а мощность индуктора 51 второго канала равна нулю.

2. Ошибка системы находится в пределах - ^ср где Х-Р'н ср

начало работы сйетчика 30 (начало совместной работы счетчиков 29 и 30) .

Счетчик 18 находится в режиме самоблокировки. Счетчик 29 — в режиме счета, счетчик 22 — в режиме счета или самоблокировки (при 0 =-Чкср )»

счетчик 30 - в исходном состоянии Ср₇=0. При этом мощность индуктора 51 второго канала равна нулю.

3. Ошибка системы находится в преде„ах гдеЧ„. конец работы счетчика 30.

Счетчики 18, 22 и 29 находятся в режиме самоблокировки, счетчик 30 - . в режиме счета Гр, =0. При этом мощность индуктора 50 первого канала равна нулю.

4. Ошибка системы находится в пределах < <3^ έ 180°.

Счетчики 18, 22, 29 и 30 находятся в режиме самоблокировки Гр, =

=0, Гр₂=Т_к. При этом мощность индуктора 50 первого канала равна нулю, а мощность индуктора 51 второго канала максимальна.

Таким образом, предлагаемая еле-, дящая система позволяет повысить точность управления.

1198451

фигЛ

1198451

2

3

4

5

18 Ζ9-Ι

22

23

+~ωί

-&-ωϊ

-ωί

29

30

Ψ$ρι Умер^Ъер Узрг*^{

380

ω{

ωί

Θν'Θ9+1β0° I

фиг. 2

фиг.З

Claims

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные первый фазовращатель, первый нульиндикатор, первый формирователь импульсов и фазовый дискриминатор, объ·. ект управления, вход которого соединен с выходом двигателя и через второй фазовращатель соединен со входом второго нуль-йндикатора, а также первый, второй и третий элементы И, первый инвертор, второй формироваттель импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в нее дополнительно введены первый и второй блоки согласования, блок управления, генератор импульсов, блок блокировки и третий формирователь импульсов, генератор синусоидальных напряжений, причем выход второго нуль-индикатора через инвертор соединен со входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом блока блокировки и через третий формирователь импульсов с первым входом блока управления, второй вход блока блокировки соединен с первыми входами фазового дискриминатора и первого

и второго блоков согласования, а также с вторым входом блока управления, а Выход - с вторым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов и через генератор синусоидальных напряжений со входами первого и второго фазовращателей, а выход - с первыми входами второго и третьего элементов И и вторым входом первого блока согласования, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом блока управления и вторым входом второго блока согласования, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами генератора импульсов, а выходы - с входами двигателя.
2. Следящая система по п.1, о т личающаяся тем, что блок управления содержит второй и третий инверторы, входы которых являются соответственно первым и шестым входами блока управления, и два параллельных канала управления, каждый из которых содержит последовательно соединенные четвертый элемент И, первый счетчик, регистр памяти, второй счетчик, первый элемент И-НЕ, первый КЗ-триггер, первый коммутатор, выход второго счетчика соединен с вторым входом КЗ-триггера, причем выход вто311 „ 1198451

1198451

рого инвертора соединен с вторыми входами регистров памяти каждого канала, вход третьего инвертора соединен с вторыми входами вторых счетчиков каждого канала, а выход - с вторыми входами элемента Й-НЕ каждого канала, третьи входы вторых счетчиков соединены с пятым входом блока управления, к второму входу которого подсоединены вторые входы первых счетчиков, вторые выходы каждого из которых подсоединены к вторым входам четвертых элементов И соответствующего канала, первые входы которых являются соответственно третьим и четвертым входами блока управления, а выходы коммутаторов подсоединены к выходам блока управления.

1