Устройство для управления следящим приводом

Союз Совегскив

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К лвТОРСИОМУ СВИДИтЕДЬС1Ву (6I) Дополнительное к авт, свил-ву%— (22) Заявлено 04.07.73(21)1938710/18-24 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано 25.02.79Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 28.02.79

< 648942

1 ° 1 ч

2 (51) М. Кл

Ст 05 В 11/01

Гесударставнив и квивтвт

СССР ав двлаи кзвбрвтвиий н аткритвй (53) УДК 621.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Винниченко и Б. В. Новоселов (7t) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО IUIH УПРАВЛЕНИЯ

СЛ ЕГ(Я ЩИМ i f PHB ODOM в частном случае.

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано как при проектировании новых, гак и при эксплуатации существующих силовых следящих приводов.

Следящие приводы, как известно, характеризуются двумя основными режимами работы: режимом слежения и режимом наведения. Различие между этими режимами заключается как в условиях работы слепящих приводов, гак и в задачах, поставленных перед ними. В режиме слежения перед приводом ставится задача отработки управляющего воздействия, Когда известно его текущее значение и определены (или могут быть определены) текущие значения производных or него по времени. В режиме наведения задача следящего привода заключается в обеспечении перемещения следящего привода из начальной гочки пространства состояний, характеризуемой начальными значениями регулируемой координаты и ее производными по времени, в конечную точку, имеющую другие значения регулируемой координаты и ее производных, зв заданное время. При этом на движение следящего привода в режиме наведения, как правило, накладываюгся ограничения по величине регулируемой координаты и ее производных, а закон изменения их во времени не контролируется. В общем случае начальные значения регулируемой координаты к ее производных принимаются го нулевыми; конечные значения, r.å. значения производных по времени в конечной точке, могут быть также нулевыми .

B настоящее время в теории и практике следящих приводов ставится ограниченнеп задача наведения с обеспечением нулевых значений всех производных рег улкруемой координаты во времени в кс-нечной точке и заключаегся практически в подаче на вход следующего привода единичного входного воздействия вида ((p — (P ) 1 (ф, ), где ц),. — требуемое

К о к

648942 значение регулируемой координаты, а — ее значение в исходном состоянии

":. Ы °

Оцнало эти следящие приводы развивают в объекте регулирования максимально возможные значения скорости и ускорения, что ведет к ускорению износа исполнительных элементов следящего привода и объекта регулирования, сокращению сроков их службы и снижению на- © дежности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является усгройсгво для формирования, управлякхцего . воздействия следящего привода, содержащее счетно-решающий блок, блок формирования сигнала управления и датчик входного воздействия (3) .

Е1елью изобретения является повышение надежности устройства.

Лосгигаегся это тем, чго блок формирования сигнала управления содержит переключатели, замыкающие и размыкающие контакты, исполнительный механизм, потенциомегр, компарагор, реле времени, формирователь знака скорости, формирователь знака ускорении, блок совпадения, реле запуска, индикатор и реле реверса, вход которого соединен с движком погенциомегра, а выход - с входами формиро39 вагеля знака ускорения и первого переключателя, первый выход которого соединен с первым входом формирователи знака скорости, а второй выход - с входом

33 индикатора, первый выход которого соединен с вторьгм входом формирователя знака скорости, а второй выход через реле запуска — с входом реле времени„ первый выход счетно-решающего блока

49 через первые замыкающие контакты соединен с первым входом второго переключателя, второй выход с вторым входом второго переключателя, третий выход че рез вторые замыкающие контакты - с первым входом третьего переключателя, четвертый выход - c вторым входом третьего переключателя, пятый выход непосредственно - с первыми входамн блока совпадения, компаратора и четвертого пере . ключателя, а через первые размыкающие контакты - c выходом четвертого переключателя н входом датчика вхоцного воздействия, два выхода второго переключатели соецннены с соответствующими входами исполнительного механизма, выход которого соединен с движком погенциоме|ра, первый выхоц третьего переключателя соединен с крайними выводами погенциометра, а второй выход через вторые замыкающиее KoH такты — с в горым входом блока совпадения и непосрецсгвенно с средним выводом погенциомегра, движок! которого через соответствующие замы:. ающие контакты соединен с вторыми входами четвертого переключателя и компара rope, На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 -временные диаграммы работы устройства.

Устройство для управления слецящим приводом содержит цагчик 1 входного воздейсгвия, счетно-решающий блок 2, блок 3 формирования сигнала управления, цотенциометр 4, исполнительный механизм 5, компаратор 6, первый, второй, третий и четвертый переключатели 7,8, 9,10, формирователь 11 знака скорости, формирователь 12 знака ускорения, реле реверса 13, реле времени 14, блок совпадения 15, первые, вторые, грегьи и четвертые замыкающие контакты 16, 17, 18 и 19, реле запуска 20, индикатор

21, первые и вторые размыкающие кон такты 22 и 23.

На временных диаграммах: > — требуемый угол наведения объекта. регулирования; — требуемое - время наведения

Ч> — требуемая скорость движения в заданной точке в конце режима наведения;

Ф 1 р>н ф,„- минимально-необходимые значения максимальных скорости и ускорения движения объекта регулирования;

Ю > — текущее значение напряжения, пропорционального текущей cKopocFB движения;

H U" — напряжения, пропорциональфщ ные значениям > и у

Ujp — напряжение, пропорциональ1

К нов

Ц (Ц вЂ” текущее значение на пряжения на выходе про те нцн оме rpa; ® — текущее значение угла наведения;

О„„- напряжение питания; — состояние j -го переключа« ющего элемента (1 соогвегсгвуег включенному состоянию, 0 - выключенному), Счетно-решающий блок 2 предназначен цля определения цо поступающим в него сигналам о требуемых угле наве дения g, времени наведения Т и ско рости в заданной точке (в конце режима наведения) ф величин, минимально не« обходимых максимальной скорости дви648942 равление которым осуществляется формирователем 12 знака ускорения. Подвижные контакты переключателя 8 соединены с входами .исполнительного механизма

5, а неподвижные соединены перекресгно между собой и через замыкающие контакты 16 реле запуска 20 — с выходом блока 2, на котором формируется напряхе»ve U(p„, пропорциональное модулю требуемого максимального ускорения движения следящего привода. Формировагель 11 знака скорости предназначен для изменения полярности подводимого

or счетно-решающего блока 2 к погенциомегру 4 напряжения при несовпадении знаков скорости в требуемой точке наведения и максимальной скорости движения в требуемый диаграммой наведения момент.

Компарагор 6 служит для индикации момен а равенства текущей скорости движения объекта регулирования и требуемой скорости в заданной точке. Индикатор 21 служит для индикации окончания работы устройства.

Работа устройства для формирования управляющего воздействия следящего привода иллюсгрируегся временными диаграммами на фиг. 2 и 3 и происходит следующим образом. Счетно-решающий блок 2 по полученным сигналам о требуемом угле наведения (рц времени Т и требуемой скорости движения объекта регул ирова ния в требуемой гоч ке ф < определяет в форме напряжений величину и знак требуемой максимальной скорости движения и величину модуля максимального ускорения движения. Эти напряжения появляются на его соответствующих выходах.

Команда на включение устройства подается подключением напряжения питания реле запуска 20 (момент времени Р на фиг. 2 и 3), при этом происходит срабатывание реде запуска 20, которое производит следующие операции: замыкая контакты 17, подводит напряжение, пропорциональное требуемой максимальной скорости движения, к среднему неподвижному и крайним выводам по ге нци оме тра 4; замыкая контакты 18 и размыкая контакты 23, огключаег вход датчика входного воздействия и вход следящего привода or источника сигнала, пропорционального требуемой конечной скорости движения, и подключает эти входы к движку погенциомегра 4; жепия объекта регулирования, модуля максимального ускорения движения и формирования на своих соответствующих выходах напряжений, пропорциональных этим величинам. 5

Погенциометр 4 служит для формирования с помощью исполнительного механизма 5 закона изменения скорости входного воздействия. Его средний вывод и соединенные между собой крайние неподвижные выводы соединены с двумя подвижными контактами третьего переключателя 9, неподвижные контакты этих групп соединены перекресгно между собой и через замыкающие контакты 17 реле запуска 20 соединены с выходом счетно-решающего блока 2, на котором формируется напри ние Q(p пропорциональное требуемой максимальной скорости движения объекта регулирования.

Управление переключателем 9 осуществляется формирователем знака скорости

11. движок погенциомегра 4, кинемагически соединенный с выходом исполнительного механизма 5, соединен элекгричес25 ки с вход<м реле реверса 13 через. замыкаклцие контакты 19 блока совпадения15, с вторым входом компаратора 6 и через замыкающие контакты 18 реле запуска 20 с вторым входом переключате30 ля 10, управление которым осуществляется компаратором 6.

Реле времени 14- служит для исключения возможности ложного срабатывания

3$ электромагнитных реле блока совпадений

15 в начальный период работы устройства. Размыкаюшие конгакгы 22 реле вре мейн соединяют средний неподвижный вывод погенциометра 4 с вторым входом

40 блока совпадений 15.

Блок совпадений 15 служит для определения соотношения знаков требуемой максимальной скорости и требуемой скорости в заданной точке. Блок совпадения 4>

15 осуществляет управление переключателем 7..

Реле реверса 13 служит для фиксации моментов нахождения-движка погенциомегра 4 в крайних положениях. его выход соединен с подвижным контактом переключателя 7 и входом формирователя 12 знака ускорения, служащего для изменения направления вращения исполнительного механизма 5 в моменты достижения движком потенциомегра 4 одного из крайних положений. Это изменение, осуществляется. двумя группами переклю чающих контактов переключателя 8, упзамыкая контакты 16, подключает напряжение, пропорциональное требуемому макснмальному ускорению, к входу исполнительного механизма 5, начиная тем самым перемещение движка погенциометра 4, кинематически связанного с валом исполнительного механизма; включает реле времени 14, которое огключаег своими контактами 22 первый вход блока совпадений 15 or неподвижного среднего вывода погенциомегра 4 на время, определяемое временем срабатывания реле времени 14.

0вижок потенциоме тра 4, находившийся в момент времени 0 (см. фиг. 2 и 3) и крайнем положении, при движении до неподвижного среднего вывода линейно увеличнваег напряжение на своем выходе до величнньФЦ<р (момент времени t j ), а затем гак же линейно уменьшаег его, продолжая перемещагься в roM же направлении. При этом скорость его перемещения определяется скоростью вращения вала двнгателя исполнительного механисома 5, г.е. требуемым максимальным ускорением движения обьекга регулированияе

В момент времени 1 и после окончания времени включенного состояния реле времени 14 контакты 22 замыкаются и подключают первый вход блока совпадення 15 к среднему неподвижному выводу погенциомегра 4. При этом напряжение, имеющееся на этом выводе, оказывается подютюченным к первому входу блока . совпадений 15, ко второму входу которого уже подведено напряжение, пропорциональное требуемой конечной скорости дв,ижения.

В .дальнейшем работа устройства за внсиг or соотношения знаков этих напряжений.

Если оня совпадают, т.е. если совпадают знаки максимальной и требуемой конечной скорости движения {см. фиг.2), то в момент времени 12 блок совпадении

15 обеспечивает изменение положения замыкающих контактов 19 и контактов переключателя 7. В результате этого компарагор. 6 подключается своим первым входом к движку погенциомегра 4, а выход реле реверса 13 соединяется с входом янднкатора 21 окончания работы устройства н отключается or входа формирователя знака скорости 11.

В момент времени 1, когда напряжение на движке погенциомегра 4 становится равным напряжению, пропорциональному требуемой конечной скорости, ксмпарагор 6 контактами переключателя 10 огключаег вход датчика 1 входного воздействия и вход следящего привода от движка потенциометра 4 и подключает их к источнику сигнала, пропорционального требуемой конечной скорости движения. Таким образом, следящий привод заканчиваег отработку режима наведения

1О и далее устройство подготавливает себя к выполнению следующего цикла наведения.

Ввиду гого, что исполнительный механизм 5 продолжает вращаться и перемещагь движок погенциомегра 4, ro в моменг Ф напряжение на нем станет равным нулю. В результате этого реле ре-. верса 13 включает сигнал на срабатывание формирователя 12 знака ускорения.

20 и индикатора 21 окончания работы устройства. Формирователь 12 знака ускорения изменяет полярность напряжения управления исполнительным механизмом

5 с помощью переключателя 8, а инди2S кагор 21 размыкает свои контакты в цепи питания обмотки реле запуска 20. В результате контакты 16,17,18 и 23 ре ле запуска 20 возвращаются в нсходное

30 состояние, отключив гем самым исполнительный механизм 5 и погенциометр 4

or счетно-решающего:блока 2, вход датчика 1 входного воздействия or движка погенциомегра 4 и зашунгировав конгакИ ты переключателя 10, соединяющие источник сигнала (на входе которого до момента срабатывания компаратора было напряжение, пропорциональное требуемой конечной скорости движения объекта ре46 гулирования) с входом следящего привода. Благодаря этому даже при выключении питания устройство управления на вход датчика 1 входного воздействия и следящего привода поступает коррекгнрующнй сигнал.

В случае, когда знаки напряжений, пропорциональных расчетной максимальной и требуемой конечной скорости движения различны, в момент t g {см. фиг.З) блок совпадения 15 не срабагываег, в результате чего замыквющие.контакты

19 и контакты переключателя 7: остаются в исходном состоянии. В момент вре мени 4 g, когда двяжок потенциометра 4 окажется в крайнем положении и напряжение на его выходе станет ратным нулю, реле реверса 13 переводит формиро вагели 11 и 12 в новое положение, в результате чего они изменят положенне

648942

10 контактов переключателей 8,9. При этом иэ-за перекл»ючения контактов переключагеля 8 изменяется направление вращения исполнительного механизма 5, а из-за переключения контактов переключателя

9 изменяется знак напряжения, подведенного к потенциомегру 4. В резульrare сохраняется линейность изменения напряжения, пропорционального требуемой текущей скорости движения следящего привода.

Одновременно с этим срабатывает блок совпадения 15, гак как теперь знаки напряжений на его входах одинаковы.

В результате его замыкающие контакты

19 и контакты переключателя 7 изменяют свое положение, обеспечивая тем самым возможность отключении в момент времени л входа датчика 1 входного воздействии и входа следящего привода от движка потенциометра 4 в момент равенства напряжений на входах компаратора 6 с помощью контактов переключателя 10 и подключение этих входов к источнику напряжения О j<, а также отключение формирователя 11 or выхода реле реверса 13 и подключение к нему индикатора

21 окончания работы устройства.

В момент времени t, когда напряжение на движке погенциомегра 4 сганег равным нулю, реле реверса 13 включает сигнал на срабатывание формирователя 12,; в результате чего вновь изменяют свое положение контакты переклю-. чателя 8, срабатывание индикатора 21, происходящее одновременно с срабатываниемм формирователя 12, приводит к выключению реле запуска 20, которое возвращает свои контакты 16,17,18 и 23 в исходное состояние. Таким образом, устройство подготовлено к следующему срабатыванию.

Применение такого устройства позволяет снизить динамические нагрузки на объект регулирования и исполнительные элементы следящего привода до требуемых в каждом конкретном случае величин, за счет чего снижается их износ и повышаеся надежность следящего привода и самого объекта регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления следящим .приводом, содержащее счетно-решающий блок, блок формирования сигнала управления и датчик входного воздействия, r л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це. лью повышения надежности, блок формирования сигнала управления содержит переключатели, замыкающие и размыкающие контакты, исполнительный механизм, потенциометр, компарагор, реле времени, формирователь знака скорости, формирователь знака ускорения, блок совпадения, реле запуска, индикатор и реле реверса, вход которого соединен с подвижным контактом потенциометра, а выход — с входами формирователя знака ускорения и первого переключателя, первый выход которого соединен с первым входом формирователя знака скорости, а второй выход — с входом индикатора, первый выход которого соединен с вторым входом, формирователя знака скорости, а второй выход через реле запуска — с входом реле времени, первый выход счетно-решающего блока через первые: смыкающие контакты соединен с первым входом второго переключателя, второй выход— с вторым входом второго переключате- . ля, третий выход через вторые замыкающие контакты с первым входом трегьего переключателя, четвертый выход - с вторым входом третьего переключателя, пятый выход непосредственно - с первы36 ми входами блока совпадения, компарагора и четвертого переключателя, и через первые размыкающне контакты — с выходом четвертого переключателя и входом датчика входного воздействия

3$ два. выхода второго переключателя соединены с соответствующими входами исполнительного механизма, выход когорого соединен с движком потенциомегра, первый выход третьего переключения соединен с крайними выводами потенциомегра, а второй выход через вторые размыкающие контакты — с вторым входом блока совпадения и непосредственно со средним выводом потенциомегра, движок которого через соответствующие замыкающие контакты соединен с вторымк входами четвертого переключагеля и компарагора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лернер А. Я. и др. Оптимальное управление, М. Энергия", 1970, с, 3744.

2. Энциклопедия кибернетики. Киев, 1973, .том 2, с. 431.

3. Воронов А. А. Основы теории asтоматическогс» управления, М.-Л. "Энергия, 1965, часть 1 с. 15-19.