УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА, СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ОПТИМАЛЬНОЙ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ ДИАГРАММЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА МЕХАНИЗМА, УПРУГО СОЕДИНЕННОГО С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, ПРИ ОГРАНИЧЕНИЯХ ВТОРОЙ И ЧЕТВЕРТОЙ ПРОИЗВОДНЫХ СКОРОСТИ

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в промышленных установках для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости.
Аналогом разрабатываемого устройства является устройство для формирования сигнала, соответствующего рациональной диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением первой, второй и четвертой производных скорости, состоящей из двадцати одного этапа. / Пат. №45879.
Аналог формирует сигнал, соответствующий рациональной диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением первой, второй и четвертой производных скорости, состоящей из двадцати одного этапа. Недостатком аналога является отсутствие требуемого количества варьируемых параметров во втором и третьем контурах, а также изменение величин коэффициентов обратных связей в зависимости от заданного перемещения. Это приводит к ухудшению динамических характеристик устройства, а в некоторых случаях, не позволяет достичь его устойчивости. Кроме того, аналог реализует диаграмму, состоящую из двадцати одного этапа, за счет чего увеличивается длительность цикла перемещения исполнительного органа механизма.
Прототипом полезной модели является устройство для формирования сигнала, соответствующего рациональной диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, состоящей из девятнадцати этапов. / Пат. №45877.
Прототип содержит: первый задатчик, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего блока, выход первого суммирующего блока соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом второго суммирующего блока, выход которого соединен с входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход которого соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока и со вторым входом второго суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с входом пятого интегрального блока, выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, третий пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока, второй задатчик, выход которого соединен с входом блока, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, выход блока, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход четвертого пропорционального блока соединен с входом пятого пропорционального блока, с первым и вторым входами пятого блока произведения и с входом первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, третий суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом пятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом пятого блока произведения, выход третьего суммирующего блока соединен с входом блока, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, выход блока, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, соединен с первыми входами четвертого и пятого суммирующих блоков, выход первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен со вторыми входами четвертого и пятого суммирующих блоков, выход четвертого суммирующего блока соединен с входом первого блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом шестого суммирующего блока, выход пятого суммирующего блока соединен с входом второго блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен со вторым входом шестого суммирующего блока, выход шестого суммирующего блока соединен с входом второго блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход которого соединен с входом третьего блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, с первым и вторым входами шестого блока произведения, с первым входом седьмого блока произведения, а так же с входами шестого, восьмого, десятого, двенадцатого, четырнадцатого, шестнадцатого, восемнадцатого и двадцать первого пропорциональных блоков, выход шестого блока произведения соединен со вторым входом седьмого блока произведения, с входами седьмого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого, пятнадцатого, семнадцатого, девятнадцатого и двадцать второго пропорциональных блоков, выход седьмого блока произведения соединен с входом двадцатого пропорционального блока, седьмой суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом шестого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом седьмого пропорционального блока, выход седьмого суммирующего блока соединен с входом четвертого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, восьмой суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом восьмого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом девятого пропорционального блока, выход восьмого суммирующего блока соединен с входом пятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, девятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом десятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого пропорционального блока, третий вход которого соединен с выходом седьмого блока произведения, выход девятого суммирующего блока соединен с входом шестого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, десятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого пропорционального блока, выход десятого суммирующего блока соединен с входом седьмого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, одиннадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом четырнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом пятнадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого суммирующего блока соединен с входом восьмого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, двенадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом шестнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом семнадцатого пропорционального блока, выход двенадцатого суммирующего блока соединен с входом девятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, тринадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом восемнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом девятнадцатого пропорционального блока, третий вход которого соединен с выходом двадцатого пропорционального блока, выход тринадцатого суммирующего блока соединен с входом десятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четырнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двадцать первого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом двадцать второго пропорционального блока, выход четырнадцатого суммирующего блока соединен с входом одиннадцатого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выходы третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого блоков, формирующих на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединены соответственно с входами двадцать третьего, двадцать четвертого, двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого, двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого и тридцать первого пропорциональных блоков, выход второго задатчика соединен с входом тридцать второго пропорционального блока, двадцать первый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом тридцать второго пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом пятого интегрального блока, выход двадцать первого суммирующего блока соединен с входом первого блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), и с входом первого блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), выход первого блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), соединен с первым входом восьмого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, выход первого блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), соединен с первым входом девятого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, выход восьмого блока произведения соединен с входами второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), и второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), выход девятого блока произведения соединен с входами третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), и третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), десятый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать пятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), одиннадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать шестого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), двенадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать седьмого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), тринадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать восьмого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), четырнадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать девятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), пятнадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), шестнадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать девятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), семнадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцать первого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), пятнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом десятого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого блока произведения, шестнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого блока произведения, семнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом четырнадцатого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом пятнадцатого блока произведения, восемнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом шестнадцатого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом семнадцатого блока произведения, девятнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом пятнадцатого суммирующего блока, а второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого суммирующего блока, двадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом семнадцатого суммирующего блока, а второй вход которого соединен с выходом восемнадцатого суммирующего блока, первый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцатого суммирующего блока, второй вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока, второй блок произведения, первый вход которого соединен с выходом девятнадцатого суммирующего блока, второй вход которого соединен с выходом второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока, третий блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать четвертого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом первого суммирующего блока, четвертый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать третьего пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен с шестым входом первого суммирующего блока.
Недостатком прототипа является отсутствие требуемого количества варьируемых параметров во втором контуре, а так же изменение величин коэффициентов обратных связей в зависимости от заданного перемещения. Это не позволяет получить высокие динамические характеристики устройства.
При разработке рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем накладывалось дополнительное ограничение - обеспечение перекрытия всего необходимого диапазона регулирования перемещения исполнительного органа механизма. При этом требуются дополнительные этапы диаграммы перемещения исполнительного органа механизма.
В отличие от рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, каждая отдельно разработанная оптимальная по быстродействию диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, позволяет достичь предельного быстродействия без использования дополнительных этапов.
Задачей является разработка устройства для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости (состоящей из одиннадцати этапов).
Техническим результатом полезной модели является повышение быстродействия и точности перемещения исполнительного органа механизма упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости.
Технический результат достигается тем, что устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, содержащее первый задатчик, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего блока, выход первого суммирующего блока соединен с входом первого пропорционального блока, выход первого пропорционального блока соединен с входом первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, первый интегральный блок, выход которого соединен с входом второго интегрального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом третьего интегрального блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с входом пятого интегрального блока, второй суммирующий блок, выход которого соединен с входом второго пропорционального блока, выход второго пропорционального блока соединен с входом второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, первый блок произведения, второй блок произведения, третий блок произведения, четвертый блок произведения, пятый блок произведения, шестой блок произведения, третий суммирующий блок, четвертый суммирующий блок, пятый суммирующий блок, шестой суммирующий блок, седьмой суммирующий блок, восьмой суммирующий блок, девятый суммирующий блок, десятый суммирующий блок, одиннадцатый суммирующий блок, двенадцатый суммирующий блок, тринадцатый суммирующий блок, четырнадцатый суммирующий блок, пятнадцатый суммирующий блок, шестнадцатый суммирующий блок, семнадцатый суммирующий блок, восемнадцатый суммирующий блок, девятнадцатый суммирующий блок, двадцатый суммирующий блок, двадцать первый суммирующий блок, третий пропорциональный блок, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, шестой пропорциональный блок, седьмой пропорциональный блок, восьмой пропорциональный блок, девятый пропорциональный блок, десятый пропорциональный блок, одиннадцатый пропорциональный блок, двенадцатый пропорциональный блок, тринадцатый пропорциональный блок, четырнадцатый пропорциональный блок, пятнадцатый пропорциональный блок, шестнадцатый пропорциональный блок, семнадцатый пропорциональный блок, восемнадцатый пропорциональный блок, девятнадцатый пропорциональный блок, двадцатый пропорциональный блок, двадцать первый пропорциональный блок, двадцать второй пропорциональный блок, двадцать третий пропорциональный блок, двадцать четвертый пропорциональный блок, двадцать пятый пропорциональный блок, двадцать шестой пропорциональный блок, первый блок, формирующий на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, второй блок, формирующий на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, третий блок, формирующий на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четвертый блок, формирующий на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, пятый блок, формирующий на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, блок, формирующий на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, блок, формирующий на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, первый блок, формирующий на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, второй блок, формирующий на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, второй задатчик, блок определения знака сигнала отличается тем, что выход первого задатчика соединен с первым входом второго суммирующего блока, с первым входом третьего суммирующего блока, с первым входом четвертого суммирующего блока, с первым входом пятого суммирующего блока и с первым входом шестого суммирующего блока, выход второго задатчика соединен с первым входом седьмого суммирующего блока, с первым входом восьмого суммирующего блока, с первым входом девятого суммирующего блока, с первым входом десятого суммирующего блока и с первым входом одиннадцатого суммирующего блока, выход третьего суммирующего блока соединен с входом третьего пропорционального блока, выход четвертого суммирующего блока соединен с входом четвертого пропорционального блока, выход пятого суммирующего блока соединен с входом пятого пропорционального блока, выход шестого суммирующего блока соединен с входом шестого пропорционального блока, выход седьмого суммирующего блока соединен с входом седьмого пропорционального блока, выход восьмого суммирующего блока соединен с входом восьмого пропорционального блока, выход девятого суммирующего блока соединен с входом девятого пропорционального блока, выход десятого суммирующего блока соединен с входом десятого пропорционального блока, выход одиннадцатого суммирующего блока соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока, введен третий блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом третьего пропорционального блока, введен четвертый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом четвертого пропорционального блока, введен пятый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом пятого пропорционального блока, введен шестой блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом шестого пропорционального блока, введен седьмой блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом седьмого пропорционального блока, введен восьмой блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом восьмого пропорционального блока, введен девятый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом девятого пропорционального блока, введен десятый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом десятого пропорционального блока, введен одиннадцатый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом одиннадцатого пропорционального блока, выход первого задатчика соединен с первым входом двенадцатого суммирующего блока, выход второго задатчика соединен со вторым входом двенадцатого суммирующего блока, введен двенадцатый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом двенадцатого суммирующего блока, введен тринадцатый блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, вход которого соединен с выходом двенадцатого суммирующего блока, выход двенадцатого суммирующего блока соединен с входом блока, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, выход двенадцатого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго суммирующего блока и со вторым входом одиннадцатого суммирующего блока, выход тринадцатого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего суммирующего блока и со вторым входом десятого суммирующего блока, выход блока, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, соединен с входом двенадцатого пропорционального блока, выход двенадцатого пропорционального блока соединен с первым и вторым входами первого блока произведения, выход первого блока произведения соединен с входом первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом блока, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, выход блока, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, соединен с первым входом тринадцатого суммирующего блока и с первым входом четырнадцатого суммирующего блока, выход двенадцатого пропорционального блока соединен со вторым входом тринадцатого суммирующего блока и со вторым входом четырнадцатого суммирующего блока, выход тринадцатого суммирующего блока соединен с входом первого блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом пятнадцатого суммирующего блока, выход четырнадцатого суммирующего блока соединен с входом второго блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен со вторым входом пятнадцатого суммирующего блока, выход пятнадцатого суммирующего блока соединен с входом второго блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход которого соединен с первым и вторым входами второго блока произведения, выход второго блока произведения соединен с первым входом третьего блока произведения, выход второго блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен со вторым входом третьего блока произведения, выход второго блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом тринадцатого пропорционального блока, с входом пятнадцатого пропорционального блока и с входом семнадцатого пропорционального блока, выход второго блока произведения соединен с входом четырнадцатого пропорционального блока, с входом шестнадцатого пропорционального блока и с входом восемнадцатого пропорционального блока, выход третьего блока произведения соединен с входом девятнадцатого пропорционального блока, выход тринадцатого пропорционального блока соединен с первым входом шестнадцатого суммирующего блока, выход пятнадцатого пропорционального блока соединен с первым входом семнадцатого суммирующего блока, выход семнадцатого пропорционального блока соединен с первым входом восемнадцатого суммирующего блока, выход четырнадцатого пропорционального блока соединен со вторым входом шестнадцатого суммирующего блока, выход шестнадцатого пропорционального блока соединен со вторым входом семнадцатого суммирующего блока, выход восемнадцатого пропорционального блока соединен со вторым входом восемнадцатого суммирующего блока, выход девятнадцатого пропорционального блока соединен с третьим входом шестнадцатого суммирующего блока, с третьим входом семнадцатого суммирующего блока и с третьим входом восемнадцатого суммирующего блока, выход шестнадцатого суммирующего блока соединен с входом третьего блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход семнадцатого суммирующего блока соединен с входом четвертого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход восемнадцатого суммирующего блока соединен с входом пятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход третьего блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцатого пропорционального блока, выход четвертого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать первого пропорционального блока, выход пятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать второго пропорционального блока, выход двадцатого пропорционального блока соединен с первым входом четвертого блока произведения, выход двадцать первого пропорционального блока соединен с первым входом пятого блока произведения, выход двадцать второго пропорционального блока соединен с первым входом шестого блока произведения, выход двенадцатого суммирующего блока соединен с входом блока определения знака сигнала, выход блока определения знака сигнала соединен со вторым входом четвертого блока произведения, со вторым входом пятого блока произведения и со вторым входом шестого блока произведения, выход четвертого блока произведения соединен со вторым входом четвертого суммирующего блока и со вторым входом девятого суммирующего блока, выход пятого блока произведения соединен со вторым входом пятого суммирующего блока и со вторым входом восьмого суммирующего блока, выход шестого блока произведения соединен со вторым входом шестого суммирующего блока и со вторым входом седьмого суммирующего блока, выход пятого интегрального блока соединен с первым входом девятнадцатого суммирующего блока, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика, выход девятнадцатого суммирующего блока соединен с третьим входом второго суммирующего блока, с третьим входом третьего суммирующего блока, с третьим входом четвертого суммирующего блока, с третьим входом пятого суммирующего блока, с третьим входом шестого суммирующего блока, с третьим входом седьмого суммирующего блока, с третьим входом восьмого суммирующего блока, с третьим входом девятого суммирующего блока, с третьим входом десятого суммирующего блока и с третьим входом одиннадцатого суммирующего блока, выход первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом двадцатого суммирующего блока, выход второго блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом двадцатого суммирующего блока, выход третьего блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом двадцатого суммирующего блока, выход четвертого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом двадцатого суммирующего блока, выход пятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом двадцатого суммирующего блока, выход шестого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом двадцатого суммирующего блока, выход седьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом двадцатого суммирующего блока, выход восьмого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с восьмым входом двадцатого суммирующего блока, выход девятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с девятым входом двадцатого суммирующего блока, выход десятого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с десятым входом двадцатого суммирующего блока, выход одиннадцатого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с одиннадцатым входом двадцатого суммирующего блока, выход двадцатого суммирующего блока соединен с входом первого интегрального блока, выход первого интегрального блока соединен с входом двадцать третьего пропорционального блока, выход второго интегрального блока соединен с входом двадцать четвертого пропорционального блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом двадцать пятого пропорционального блока, выход четвертого интегрального блока соединен с входом двадцать шестого пропорционального блока, выход двадцать третьего пропорционального блока соединен с первым входом двадцать первого суммирующего блока, выход двадцать четвертого пропорционального блока соединен со вторым входом двадцать первого суммирующего блока, выход двадцать пятого пропорционального блока соединен с третьим входом двадцать первого суммирующего блока, выход двадцать шестого пропорционального блока соединен с четвертым входом двадцать первого суммирующего блока, выход девятнадцатого суммирующего блока соединен с пятым входом двадцать первого суммирующего блока, выход двадцать первого суммирующего блока соединен со вторым входом первого суммирующего блока.
Предложено разделить функции устройства на логические и демпфирующие: логические блоки формируют диаграмму; дополнительно введенные демпфирующие блоки обеспечивают высокое качество переходных процессов в устройстве. Это позволит реализовать предлагаемому устройству совместно с системой автоматического регулирования угла поворота исполнительного органа механизма высокую точность и быстродействие отработки заданной диаграммы перемещения.
Технический результат достигается за счет выполнения устройства одноконтурным и дополнительного введения четырех варьируемых параметров: постоянной времени отрицательной обратной связи по первой производной угла поворота исполнительного органа механизма; постоянной времени во второй степени отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота исполнительного органа механизма; постоянной времени в третьей степени отрицательной обратной связи по третьей производной угла поворота исполнительного органа механизма; постоянной времени в четвертой степени отрицательной обратной связи по четвертой производной угла поворота исполнительного органа механизма. Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствует необходимость настройки коэффициентов обратных связей.
Передаточная функция по каналу управления заявляемого устройства имеет вид
,
где .
Передаточная функция заявляемого устройства по каналу управления является эталонной, т.е. по каналу управления система имеет наилучшие динамические характеристики. При изменении угла поворота исполнительного органа механизма постоянные времени передаточной функции не изменяются, т.е. остаются неизменными динамические характеристики заявляемого устройства.
1
2
3
1*
1
1
2
3
1*
1
2
1*
1
2
3
1*
1
2
1*
1
2
3
1*
max
нач
кон
Оптимальная по быстродействию диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, сформирована следующим образом. На первом, пятом, седьмом и одиннадцатом этапах четвертая производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна максимально допустимому значению ; на втором, четвертом, восьмом и десятом этапах четвертая производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна максимально допустимому значению со знаком минус ; на третьем, шестом и девятом этапах четвертая производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна нулю. Длительность первого, второго, десятого и одиннадцатого этапов равна t; длительность третьего и девятого этапов равна t; длительность шестого этапа равна t; длительность четвертого, пятого, седьмого и восьмого этапов равна t. В момент времени t третья производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения ; в момент времени (2t+t+t+3t) третья производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения ; в момент времени (2t+t+t) третья производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения со знаком минус ; в момент времени (3t+2t+t+4t) третья производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения со знаком минус . На третьем, шестом и девятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна нулю. На третьем и девятом этапах вторая производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна максимально допустимому значению ; на шестом этапе вторая производная угловой скорости исполнительного органа механизма равна максимально допустимому значению со знаком минус . В момент времени (2t+t+t) первая производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения ; в момент времени (2t+t+t+3t) первая производная угловой скорости исполнительного органа механизма достигает максимального значения со знаком минус . В момент времени  угловая скорость исполнительного органа механизма достигает максимального значения ω. Угол поворота (перемещение) увеличивается от начального значения φ до конечного значения φ.
Для данной диаграммы справедливы соотношения:
;
;
;
3
1+
2
t=2·(tt);
Ц
1
2
3
1*
Т=4t+2t+t+4t;
;
;
;
.
Ц
где Т - длительность цикла.
Оптимальная по быстродействию диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, справедлива при выполнении условий:
;
.
Если первое из условий не выполняется, то необходимо перейти к оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях четвертой и по минимальному значению второй производных скорости.
Если второе из условий не выполняется, то необходимо перейти к оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях первой, второй и четвертой производных скорости.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости.
Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, содержит первый задатчик 1, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего блока 2, выход первого суммирующего блока 2 соединен с входом первого пропорционального блока 3, выход первого пропорционального блока 3 соединен с входом первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с первым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход двадцатого суммирующего блока 5 соединен с входом первого интегрального блока 6, выход первого интегрального блока 6 соединен с входом второго интегрального блока 7, выход второго интегрального блока 7 соединен с входом третьего интегрального блока 8, выход третьего интегрального блока 8 соединен с входом четвертого интегрального блока 9, выход четвертого интегрального блока 9 соединен с входом пятого интегрального блока 10, выход пятого интегрального блока 10 соединен с первым входом девятнадцатого суммирующего блока 11, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика 83, выход первого задатчика 1 соединен с первым входом второго суммирующего блока 14, с первым входом третьего суммирующего блока 18, с первым входом четвертого суммирующего блока 26, с первым входом пятого суммирующего блока 30 и с первым входом шестого суммирующего блока 37, выход второго задатчика 83 соединен с первым входом седьмого суммирующего блока 44, с первым входом восьмого суммирующего блока 49, с первым входом девятого суммирующего блока 56, с первым входом десятого суммирующего блока 61 и с первым входом одиннадцатого суммирующего блока 68, выход первого задатчика 1 соединен с первым входом двенадцатого суммирующего блока 12, выход второго задатчика 83 соединен со вторым входом двенадцатого суммирующего блока 12, выход двенадцатого суммирующего блока 12 соединен с входом двенадцатого блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, с входом тринадцатого блока 17, ограничивающего значение своего входного сигнала, и с входом блока 21, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, выход двенадцатого блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом второго суммирующего блока 14 и со вторым входом одиннадцатого суммирующего блока 68, выход тринадцатого блока 17, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом третьего суммирующего блока 18 и со вторым входом десятого суммирующего блока 61, выход блока 21, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, соединен с входом двенадцатого пропорционального блока 22, выход двенадцатого пропорционального блока 22 соединен с первым и вторым входами первого блока произведения 23, выход первого блока произведения 23 соединен с входом первого блока 24, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход первого блока 24, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом блока 25, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, выход блока 25, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, соединен с первым входом тринадцатого суммирующего блока 33 и с первым входом четырнадцатого суммирующего блока 40, выход двенадцатого пропорционального блока 22 соединен со вторым входом тринадцатого суммирующего блока 33 и со вторым входом четырнадцатого суммирующего блока 40, выход тринадцатого суммирующего блока 33 соединен с входом первого блока 34, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом пятнадцатого суммирующего блока 35, выход четырнадцатого суммирующего блока 40 соединен с входом второго блока 41, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен со вторым входом пятнадцатого суммирующего блока 35, выход пятнадцатого суммирующего блока 35 соединен с входом второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход которого соединен с первым и вторым входами второго блока произведения 42, выход второго блока произведения 42 соединен с первым входом третьего блока произведения 43, выход второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен со вторым входом третьего блока произведения 43, выход второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом тринадцатого пропорционального блока 47, с входом пятнадцатого пропорционального блока 59 и с входом семнадцатого пропорционального блока 71, выход второго блока произведения 42 соединен с входом четырнадцатого пропорционального блока 55, с входом шестнадцатого пропорционального блока 67 и с входом восемнадцатого пропорционального блока 79, выход третьего блока произведения 43 соединен с входом девятнадцатого пропорционального блока 82, выход тринадцатого пропорционального блока 47 соединен с первым входом шестнадцатого суммирующего блока 48, выход пятнадцатого пропорционального блока 59 соединен с первым входом семнадцатого суммирующего блока 60, выход семнадцатого пропорционального блока 71 соединен с первым входом восемнадцатого суммирующего блока 72, выход четырнадцатого пропорционального блока 55 соединен со вторым входом шестнадцатого суммирующего блока 48, выход шестнадцатого пропорционального блока 67 соединен со вторым входом семнадцатого суммирующего блока 60, выход восемнадцатого пропорционального блока 79 соединен со вторым входом восемнадцатого суммирующего блока 72, выход девятнадцатого пропорционального блока 82 соединен с третьим входом шестнадцатого суммирующего блока 48, с третьим входом семнадцатого суммирующего блока 60 и с третьим входом восемнадцатого суммирующего блока 72, выход шестнадцатого суммирующего блока 48 соединен с входом третьего блока 52, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход семнадцатого суммирующего блока 60 соединен с входом четвертого блока 64, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход восемнадцатого суммирующего блока 72 соединен с входом пятого блока 75, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход третьего блока 52, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцатого пропорционального блока 53, выход четвертого блока 64, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать первого пропорционального блока 65, выход пятого блока 75, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать второго пропорционального блока 76, выход двадцатого пропорционального блока 53 соединен с первым входом четвертого блока произведения 54, выход двадцать первого пропорционального блока 65 соединен с первым входом пятого блока произведения 66, выход двадцать второго пропорционального блока 76 соединен с первым входом шестого блока произведения 77, выход двенадцатого суммирующего блока 12 соединен с входом блока определения знака сигнала 29, выход блока определения знака сигнала 29 соединен со вторым входом четвертого блока произведения 54, со вторым входом пятого блока произведения 66 и со вторым входом шестого блока произведения 77, выход четвертого блока произведения 54 соединен со вторым входом четвертого суммирующего блока 26 и со вторым входом девятого суммирующего блока 56, выход пятого блока произведения 66 соединен со вторым входом пятого суммирующего блока 30 и со вторым входом восьмого суммирующего блока 49, выход шестого блока произведения 77 соединен со вторым входом шестого суммирующего блока 37 и со вторым входом седьмого суммирующего блока 44, выход второго суммирующего блока 14 соединен с входом второго пропорционального блока 15, выход третьего суммирующего блока 18 соединен с входом третьего пропорционального блока 19, выход четвертого суммирующего блока 26 соединен с входом четвертого пропорционального блока 27, выход пятого суммирующего блока 30 соединен с входом пятого пропорционального блока 31, выход шестого суммирующего блока 37 соединен с входом шестого пропорционального блока 38, выход седьмого суммирующего блока 44 соединен с входом седьмого пропорционального блока 45, выход восьмого суммирующего блока 49 соединен с входом восьмого пропорционального блока 50, выход девятого суммирующего блока 56 соединен с входом девятого пропорционального блока 57, выход десятого суммирующего блока 61 соединен с входом десятого пропорционального блока 62, выход одиннадцатого суммирующего блока 68 соединен с входом одиннадцатого пропорционального блока 69, выход второго пропорционального блока 15 соединен с входом второго блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход третьего пропорционального блока 19 соединен с входом третьего блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход четвертого пропорционального блока 27 соединен с входом четвертого блока 28, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход пятого пропорционального блока 31 соединен с входом пятого блока 32, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход шестого пропорционального блока 38 соединен с входом шестого блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход седьмого пропорционального блока 45 соединен с входом седьмого блока 46, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход восьмого пропорционального блока 50 соединен с входом восьмого блока 51, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход девятого пропорционального блока 57 соединен с входом девятого блока 58, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход десятого пропорционального блока 62 соединен с входом десятого блока 63, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход одиннадцатого пропорционального блока 69 соединен с входом одиннадцатого блока 70, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход второго блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен со вторым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход третьего блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с третьим входом двадцатого суммирующего блока 5, выход четвертого блока 28, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с четвертым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход пятого блока 32, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с пятым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход шестого блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с шестым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход седьмого блока 46, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с седьмым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход восьмого блока 51, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с восьмым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход девятого блока 58, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с девятым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход десятого блока 63, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с десятым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход одиннадцатого блока 70, ограничивающего значение своего входного сигнала, соединен с одиннадцатым входом двадцатого суммирующего блока 5, выход первого интегрального блока 6 соединен с входом двадцать третьего пропорционального блока 74, выход второго интегрального блока 7 соединен с входом двадцать четвертого пропорционального блока 78, выход третьего интегрального блока 8 соединен с входом двадцать пятого пропорционального блока 80, выход четвертого интегрального блока 9 соединен с входом двадцать шестого пропорционального блока 81, выход двадцать третьего пропорционального блока 74 соединен с первым входом двадцать первого суммирующего блока 73, выход двадцать четвертого пропорционального блока 78 соединен со вторым входом двадцать первого суммирующего блока 73, выход двадцать пятого пропорционального блока 80 соединен с третьим входом двадцать первого суммирующего блока 73, выход двадцать шестого пропорционального блока 81 соединен с четвертым входом двадцать первого суммирующего блока 73, выход девятнадцатого суммирующего блока 11 соединен с пятым входом двадцать первого суммирующего блока 73, выход двадцать первого суммирующего блока 73 соединен со вторым входом первого суммирующего блока 2.
кон
нач
кон
кон
нач
кон
нач
кон
нач
2
кон
нач
кон
кон
кон
кон
кон
нач
нач
нач
нач
нач
2
2
2
3
4
Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, работает следующим образом. Первый задатчик 1 формирует сигнал, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа механизма φ. Второй задатчик 83 формирует сигнал, равный начальному значению угла поворота исполнительного органа механизма φ. На входы первого суммирующего блока 2 подают сигнал с первого задатчика 1, равный конечному значению угла поворота исполнительного органа механизма φ, и сигналы отрицательных обратных связей: по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице; по частоте вращения исполнительного органа механизма с постоянной времени равной 4τ (реализует двадцать шестой пропорциональный блок 81); по первой производной частоты вращения исполнительного органа механизма с постоянной времени во второй степени равной 8τ (реализует двадцать пятый пропорциональный блок 80); по второй производной частоты вращения исполнительного органа механизма с постоянной времени в третьей степени равной 8τ (реализует двадцать четвертый пропорциональный блок 78); по третьей производной частоты вращения исполнительного органа механизма с постоянной времени в четвертой степени равной 4τ (реализует двадцать третий пропорциональный блок 74). Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход первого пропорционального блока 3. Первый пропорциональный блок 3 усиливает результирующий сигнал. Первый блок 4, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с первого пропорционального блока 3, до величины . На входы двенадцатого суммирующего блока 12 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ; со знаком минус со второго задатчика 83, равный величине φ. Двенадцатый блок 13, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с двенадцатого суммирующего блока 12, до величины . Тринадцатый блок 17, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с двенадцатого суммирующего блока 12, до величины . На вход блока 21, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, поступает сигнал с двенадцатого суммирующего блока 12, равный величине (φ-φ). С выхода блока 21, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, сигнал, равный величине |φ-φ|, поступает на вход двенадцатого пропорционального блока 22. С выхода двенадцатого пропорционального блока 22 сигнал, равный величине , поступает на первый и второй входы первого блока произведения 23. Выходной сигнал первого блока произведения 23, равный величине , поступает на вход первого блока 24, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. Выходной сигнал первого блока 24, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, равный величине , поступает на вход блока 25, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала. На входы тринадцатого суммирующего блока 33 подают сигналы: со знаком плюс с блока 25, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, равный величине ; со знаком плюс с двенадцатого пропорционального блока 22, равный величине . На входы четырнадцатого суммирующего блока 40 подают сигналы: со знаком минус с блока 25, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, равный величине ; со знаком плюс с двенадцатого пропорционального блока 22, равный величине . С выхода тринадцатого суммирующего блока 33 сигнал, равный величине , поступает на вход первого блока 34, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала. С выхода четырнадцатого суммирующего блока 40 сигнал, равный величине , поступает на вход второго блока 41, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала. На входы пятнадцатого суммирующего блока 35 подают сигналы: со знаком плюс с первого блока 34, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, равный величине ; со знаком плюс со второго блока 41, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, равный величине . С выхода пятнадцатого суммирующего блока 35 сигнал, равный величине , поступает на вход второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. С выхода второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, сигнал, равный величине , поступает на первый и второй входы второго блока произведения 42, на вход тринадцатого пропорционального блока 47, на вход пятнадцатого пропорционального блока 59 и на вход семнадцатого пропорционального блока 71. На входы третьего блока произведения 43 подают сигналы: со знаком плюс 5 со второго блока произведения 42, равный величине ; со знаком плюс со второго блока 36, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, равный величине t. С выхода второго блока произведения 42, сигнал, равный величине , поступает на вход четырнадцатого пропорционального блока 55, на вход шестнадцатого пропорционального блока 67 и на вход восемнадцатого пропорционального блока 79. С выхода третьего блока произведения 43, сигнал, равный величине , поступает на вход девятнадцатого пропорционального блока 82. На входы шестнадцатого суммирующего блока 48 подают сигналы: со знаком плюс с тринадцатого пропорционального блока 47, равный величине ; со знаком плюс с четырнадцатого пропорционального блока 55, равный величине ; со знаком плюс с девятнадцатого пропорционального блока 82, равный величине . На входы семнадцатого суммирующего блока 60 подают сигналы: со знаком плюс с пятнадцатого пропорционального блока 59, равный величине ; со знаком плюс с шестнадцатого пропорционального блока 67, равный величине ; со знаком плюс с девятнадцатого пропорционального блока 82, равный величине . На входы восемнадцатого суммирующего блока 72 подают сигналы: со знаком плюс с семнадцатого пропорционального блока 71, равный величине ; со знаком плюс с восемнадцатого пропорционального блока 79, равный величине ; со знаком плюс с девятнадцатого пропорционального блока 82, равный величине . С выхода шестнадцатого суммирующего блока 48 сигнал, равный величине , поступает на вход третьего блока 52, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. С выхода семнадцатого суммирующего блока 60 сигнал, равный величине , поступает на вход четвертого блока 64, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. С выхода восемнадцатого суммирующего блока 72 сигнал, равный величине , поступает на вход пятого блока 75, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. Выходной сигнал третьего блока 52, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, равный величине , поступает на вход двадцатого пропорционального блока 53. Выходной сигнал четвертого блока 64, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, равный величине , поступает на вход двадцать первого пропорционального блока 65. Выходной сигнал пятого блока 75, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, равный величине , поступает на вход двадцать второго пропорционального блока 76. Выходной сигнал двадцатого пропорционального блока 53, равный величине , поступает на первый вход четвертого блока произведения 54. Выходной сигнал двадцать первого пропорционального блока 65, равный величине , поступает на первый вход пятого блока произведения 66. Выходной сигнал двадцать второго пропорционального блока 76, равный величине , поступает на первый вход шестого блока произведения 77. На вход блока определения знака сигнала 29 поступает сигнал с выхода двенадцатого суммирующего блока 12, равный величине (φ-φ). С выхода блока определения знака сигнала 29 поступает сигнал, равный единице на второй вход четвертого блока произведения 54, на второй вход пятого блока произведения 66 и на второй вход шестого блока произведения 77. На входы второго суммирующего блока 14 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ со знаком минус с двенадцатого блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход второго пропорционального блока 15. Второй пропорциональный блок 15 усиливает результирующий сигнал. Второй блок 16, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий со второго пропорционального блока 15, до величины . На входы третьего суммирующего блока 18 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ со знаком минус с тринадцатого блока 17, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход третьего пропорционального блока 19. Третий пропорциональный блок 19 усиливает результирующий сигнал. Третий блок 20, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с третьего пропорционального блока 19, до величины . На входы четвертого суммирующего блока 26 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ со знаком минус с четвертого блока произведения 54, равный величине; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход четвертого пропорционального блока 27. Четвертый пропорциональный блок 27 усиливает результирующий сигнал. Четвертый блок 28, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с четвертого пропорционального блока 27, до величины . На входы пятого суммирующего блока 30 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ; со знаком минус с пятого блока произведения 66, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход пятого пропорционального блока 31. Пятый пропорциональный блок 31 усиливает результирующий сигнал. Пятый блок 32, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с пятого пропорционального блока 31, до величины . На входы шестого суммирующего блока 37 подают сигналы: со знаком плюс с первого задатчика 1, равный величине φ; со знаком минус с шестого блока произведения 77, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход шестого пропорционального блока 38. Шестой пропорциональный блок 38 усиливает результирующий сигнал. Шестой блок 39, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с шестого пропорционального блока 38, до величины . На входы седьмого суммирующего блока 44 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 83, равный величине φ со знаком плюс с шестого блока произведения 77, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход седьмого пропорционального блока 45. Седьмой пропорциональный блок 45 усиливает результирующий сигнал. Седьмой блок 46, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с седьмого пропорционального блока 45, до величины . На входы восьмого суммирующего блока 49 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 83, равный величине φ со знаком плюс с пятого блока произведения 66, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход восьмого пропорционального блока 50. Восьмой пропорциональный блок 50 усиливает результирующий сигнал. Восьмой блок 51, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с восьмого пропорционального блока 50, до величины . На входы девятого суммирующего блока 56 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 83, равный величине φ со знаком плюс с четвертого блока произведения 54, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход девятого пропорционального блока 57. Девятый пропорциональный блок 57 усиливает результирующий сигнал. Девятый блок 58, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с девятого пропорционального блока 57, до величины . На входы десятого суммирующего блока 61 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 83, равный величине φ со знаком плюс с тринадцатого блока 17, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход десятого пропорционального блока 62. Десятый пропорциональный блок 62 усиливает результирующий сигнал. Десятый блок 63, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с десятого пропорционального блока 62, до величины . На входы одиннадцатого суммирующего блока 68 подают сигналы: со знаком плюс со второго задатчика 83, равный величине φ; со знаком плюс с двенадцатого блока 13, ограничивающего значение своего входного сигнала, равный величине ; отрицательной обратной связи по углу поворота исполнительного органа механизма с коэффициентом равным единице. Алгебраическая сумма сигналов поступает на вход одиннадцатого пропорционального блока 69. Одиннадцатый пропорциональный блок 69 усиливает результирующий сигнал. Одиннадцатый блок 70, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с одиннадцатого пропорционального блока 69, до величины  на входы двадцатого суммирующего блока 5 подают сигналы: со знаком плюс с первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус со второго блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с третьего блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с четвертого блока 28, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с пятого блока 32, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с шестого блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с седьмого блока 46, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с восьмого блока 51, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с девятого блока 58, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком минус с десятого блока 63, ограничивающего значение своего входного сигнала; со знаком плюс с одиннадцатого блока 70, ограничивающего значение своего входного сигнала. На выходе двадцатого суммирующего блока 5 формируется зависимость четвертой производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени . Первый интегральный блок 6 интегрирует зависимость четвертой производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени и формирует зависимость третьей производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени . Второй интегральный блок 7 интегрирует зависимость третьей производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени и формирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени . Третий интегральный блок 8 интегрирует зависимость второй производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени и формирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени . Четвертый интегральный блок 9 интегрирует зависимость первой производной частоты вращения исполнительного органа механизма от времени и формирует зависимость частоты вращения исполнительного органа механизма от времени ω(t). Пятый интегральный блок 10 интегрирует зависимость частоты вращения исполнительного органа механизма от времени. На входы девятнадцатого суммирующего блока 11 подают сигналы: со знаком плюс с выхода пятого интегрального блока 10 и со знаком плюс со второго задатчика 83. На выходе девятнадцатого суммирующего блока 11 формируется зависимость угла поворота исполнительного органа механизма от времени φ(t).
кон
нач
1
2
кон
2
210
2
29
2
28
2
27
2
26
2
25
2
24
2
23
2
22
2
21
1
2
21
1
1
1
2
22
1
1
2
1
2
2
23
1
2
1
2
1*
1
2
1*
2
24
1
2
1*
1
2
1*
1
2
1*
2
25
1
2
1*
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
26
1
2
1*
3
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
27
1
2
1*
3
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
28
1
2
1*
3
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
29
1
2
1*
3
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
210
1
2
1*
3
1
2
1*
3
1
2
1*
3
2
кон
1
2
1*
3
1
2
1*
3
При увеличении угла поворота исполнительного органа механизма выполняется условие φ>φ. При этом в интервале времени 0<t<t угол поворота исполнительного органа механизма меньше конечного значения угла поворота φ<φ, поэтому выходной сигнал первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце десятого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал второго блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце девятого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал третьего блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце восьмого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал четвертого блока 28, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце седьмого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал пятого блока 32, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце шестого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал шестого блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце пятого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал седьмого блока 46, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце четвертого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал восьмого блока 51, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце третьего этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал девятого блока 58, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце второго этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал десятого блока 63, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; угол поворота исполнительного органа механизма меньше значения угла поворота в конце первого этапа φ<φ, поэтому выходной сигнал одиннадцатого блока 70, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=t φ=φ, поэтому сумма входных сигналов одиннадцатого суммирующего блока 68 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в одиннадцатом блоке 70, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени t<t<2t выходной сигнал одиннадцатого блока 70, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=2t φ=φ, поэтому сумма входных сигналов десятого суммирующего блока 61 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в десятом блоке 63, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени 2t<t<(2t+t) выходной сигнал десятого блока 63, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен нулю. В момент времени t=(2t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов девятого суммирующего блока 56 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в девятом блоке 58, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t)<t<(2t+t+t) выходной сигнал девятого блока 58, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(2t+t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов восьмого суммирующего блока 49 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в восьмом блоке 51, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t+t)<t<(2t+t+2t) выходной сигнал восьмого блока 51, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(2t+t+2t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов седьмого суммирующего блока 44 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в седьмом блоке 46, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t+2t)<t<(2t+t+2t+t) выходной сигнал седьмого блока 46, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен нулю. В момент времени t=(2t+t+2t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов шестого суммирующего блока 37 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в шестом блоке 39, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t+2t+t)<t<(2t+t+3t+t) выходной сигнал шестого блока 39, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(2t+t+3t+t) φ=φ , поэтому сумма входных сигналов пятого суммирующего блока 30 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в пятом блоке 32, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t+3t+t)<t<(2t+t+4t+t) выходной сигнал пятого блока 32, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал тридцать третьего суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(2t+t+4t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов четвертого суммирующего блока 26 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в четвертом блоке 28, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+t+4t+t)<t<(2t+2t+4t+t) выходной сигнал четвертого блока 28, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен нулю. В момент времени t=(2t+2t+4t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов третьего суммирующего блока 18 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение в третьем блоке 20, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (2t+2t+4t+t)<t<(3t+2t+4t+t) выходной сигнал третьего блока 20, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(3t+2t+4t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов второго суммирующего блока 14 меняет свой знак с плюса на минус и происходит переключение во втором блоке 16, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (3t+2t+4t+t)<t<(4t+2t+4t+t) выходной сигнал второго блока 16, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен ; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен . В момент времени t=(4t+2t+4t+t) φ=φ, поэтому сумма входных сигналов первого суммирующего блока 2 становится равной нулю и происходит переключение в первом блоке 4, ограничивающем значение своего входного сигнала. На интервале времени (4t+2t+4t+t)<t выходной сигнал первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала, равен нулю; выходной сигнал двадцатого суммирующего блока 5 равен нулю. Наличие отрицательных обратных связей по частоте вращения исполнительного органа механизма и ее первой, второй и третьей производным позволяет обеспечить переходный процесс на интервале времени (4t+2t+4t+t)<t с высокими динамическими характеристиками.
кон
нaч
кон
нач
В описании рассмотрен вариант, при котором увеличивается угол поворота исполнительного органа механизма (φ>φ). Заявляемое устройство обеспечивает формирование сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, и при уменьшении угла поворота исполнительного органа механизма (φ<φ).
Предлагаемое устройство качественно обеспечивает формирование сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости.
Точность формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости, определяется настройкой линейных блоков: пропорциональных, суммирующих и интегральных, а также блоков, ограничивающих значение своего входного сигнала.
Разработано, реализовано и экспериментально исследовано устройство на базе программируемого контроллера, формирующего сигнал, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничениях второй и четвертой производных скорости.