Устройство управления позиционным электроприводом

Полезная модель относится к области систем автоматического управления электроприводами, в частности к устройствам позиционирования.
Известен способ коррекции систем автоматического регулирования, основанный на формировании управляющего сигнала путем суммирования сигнала ошибки регулирования и сигнала пропорционального произведению скорости, причем в момент достижения ошибкой регулирования данного значения коэффициент пропорциональности изменяется [1]. Недостатком известного способа коррекции является недостаточное быстродействие системы, при отработке необходимой точности заданного угла.
3
3
2
2
3
3
Известно устройство управления позиционным электроприводом [2], принятое в качестве прототипа, содержащее элемент сравнения, задатчик перемещения, объект управления, сумматор, компаратор, блок умножения, дифференцирующее звено, ключи, задатчики коэффициентов, элемент ИЛИ и задатчик момента переключения. Первый ключ включается при условии ε>ε, при этом система работает на границе устойчивости. Второй ключ замыкается при условии ε≤ε, при этом на выходе блока произведения будет сигнал γω, где γ - коэффициент характеристического уравнения замкнутой системы, обеспечивающий монотонный переходный процесс. Недостатком известного способа коррекции систем автоматического регулирования является затягивание процесса отработки заданной величины позиционирования во второй фазе при малой величине ε. При увеличении ε имеем низкую эффективность разгона в первой фазе.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым устройством - повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданной величины позиционирования.
3
Сущность технического решения заключается в том, что в заявляемом устройстве управления позиционным электроприводом, содержащем элемент сравнения, задатчик перемещения, объект управления, нелинейный регулятор, линейный регулятор, блок идентификации, компаратор, задатчик переключения ошибки, содержится нелинейный регулятор, настраиваемый блоком идентификации, включенный в прямую цепь управления параллельно с линейным регулятором, который включается при условии ε≤ε.
3
Сравнение заявляемого устройства управления позиционным электроприводом с прототипом показало, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что имеет нелинейный регулятор, настраиваемый блоком идентификации, включенный в прямую цепь управления параллельно с линейным регулятором, который включается при условии ε≤ε. Эти отличительные признаки позволяют получить заявленный технический результат - повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданного угла позиционирования.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена структурная схема устройства управления позиционным электроприводом.
Система управления позиционным электроприводом содержит элемент сравнения 2, входы которого подключены к задатчику перемещения 1 и к выходу объекта управления 8, а выход соединен с входом линейного регулятора 3, а также соединен с первым входом нелинейного регулятора 4 и с первым входом компаратора 12. Второй вход компаратора 12 соединен с задатчиком 13 ошибки переключения. Первый выход компаратора 12 соединен с управляющим входом ключа 5, а второй и третий выходы компаратора 12 подключены через элементы ИЛИ 11 с управляющим входом ключа 6. Второй вход нелинейного регулятора 4 подключен к выходу блока идентификации 10, вход которого соединен с наблюдателем 9, подключенным к выходу объекта регулирования 8. Выходы линейного 3 и нелинейного 4 регуляторов через ключи 5 и 6 подключены к сумматору 7, выход которого соединен с объектом управления 8.
Автоматизированная система управления позиционным электроприводом по предлагаемому устройству работает следующим образом.
3
3
3
3
Входной сигнал х, поступивший на элемент сравнения 2 с задатчика перемещения 1, сравнивается с сигналом х, снимаемого с выхода объекта управления 8. Получаемый при сравнении сигнал ошибки е поступает на первый вход компаратора 12. На второй вход компаратора 12 поступает сигнал с выхода задатчика 13 ошибки переключения. При условии ε>ε с первого выхода компаратора 12 подается сигнал на включение ключа 5. При этом в прямую цепь системы перемещения включается нелинейный регулятор 4. Идентифицирующий блок 13 получая информацию от наблюдателя 9 объекта управления 8, меняет параметры нелинейного регулятора 4, обеспечивая, таким образом, оптимальное быстродействие отработки заданного перемещения х. При достижении условия ε≤ε, вместо ключа 5 замыкается ключ 6 и в прямую цепь системы включается линейный регулятор 3, который парирует действие возмущений и определяет показатели качества системы.
Для проверки работоспособности предлагаемого устройства управления позиционным электроприводом проведено математическое моделирование. На фиг. 2. представлены полученные динамические характеристики (сплошная линия) в сравнении с переходными процессами в электроприводе с подчиненным регулированием координат (пунктирная линия). Выходные переменные электропривода: ток якоря i, угловая скорость ν, перемещение χ и ошибка позиционирования £ представлены в относительных единицах:
где ia, ω, х - переменные значения в системе; iан, ωн, хн - номинальные значения; Та - электромагнитная постоянная времени, Тм - механическая постоянная времени.
Очевидно, что предлагаемое устройство обеспечивает повышение быстродействия системы управления электроприводом при отработке заданной величины позиционирования.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1 Пат. США №4689540 кл. G05B 1/02, 1987, ИСМ №32.
2 Пат. России №2045090 кл. G05B 11/00, 1995, БИ №27.