УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА МЕХАНИЗМА, УПРУГО СОЕДИНЕННОГО С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, С ОГРАНИЧЕНИЕМ ВТОРОЙ, ТРЕТЬЕЙ И ЧЕТВЕРТОЙ ПРОИЗВОДНЫХ СКОРОСТИ

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для формирования диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости.
Наиболее близким к заявляемому устройству для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости является устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее второй, третьей и четвертой производных (см. Пат. на полезную модель 34048. МПК 7 Н 02 Р 7/80. Устройство для формирования диаграмм изменения скорости исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением ее второй, третьей и четвертой производных/ Ю.П.Добробаба, В.А.Мурлина, Г.А.Кошкин, С.В.Добробаба, О.П.Соловей, А.В.Мартыненко// от 20.11.03, бюл. №32.), которое принимается за прототип.
Прототип содержит: первый задатчик, выход которого соединен с первым входом первого суммирующего блока, выход первого суммирующего блока соединен с входом первого пропорционального блока, выход которого 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 первым входом третьего суммирующего блока, выход которого соединен с входом третьего пропорционального блока, выход третьего пропорционального блока соединен с входом третьего 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 третьего суммирующего блока, выход третьего интегрального блока соединен с входом четвертого интегрального блока и со вторым входом второго суммирующего блока, четвертый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока первый блок произведения, первый 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 второго интегрального блока, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока, третий блок произведения, первый вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока, а выход которого соединен с пятым входом первого суммирующего блока, второй задатчик, выходной сигнал которого пропорционален
величине приращения заданного перемещения исполнительного органа механизма.
Существующий прототип не позволяет реализовать диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в формировании рациональной диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости, что позволяет совместно с системой автоматического регулирования положения электропривода достичь необходимой интенсивности перемещения, и как следствие, увеличить производительность промышленных установок, которым по техническим требованиям необходимо ограничение второй, третьей и четвертой производных скорости.
Техническим результатом от использования полезной модели является устройство, формирующее рациональную диаграмму перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости.
Указанный технический результата достигается тем, что в известное устройство введены пятый интегральный блок, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока, пятый пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом блока, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, а выход которого соединен с входом шестого пропорционального блока, первым и вторым входом пятого блока произведения, входом первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четвертый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом шестого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом пятого блока произведения, выход четвертого 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 пятого и шестого суммирующих блоков, выход первого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен со вторыми входами пятого и шестого суммирующих блоков, выход пятого суммирующего блока соединен с входом первого блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом седьмого суммирующего блока, выход шестого суммирующего блока соединен с входом второго блока, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход седьмого 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 также с входами седьмого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого, пятнадцатого, семнадцатого, девятнадцатого, двадцать второго пропорциональных блоков, выход шестого блока произведения соединен с входом седьмого блока произведения, с входами восьмого, десятого, двенадцатого, четырнадцатого, шестнадцатого, восемнадцатого, двадцатого, двадцать третьего, двадцать пятого пропорциональных блоков, выход третьего блока,
формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать шестого пропорционального блока, восьмой суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом восьмого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом седьмого пропорционального блока, выход восьмого суммирующего блока соединен с входом четвертого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, девятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом девятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом десятого пропорционального блока, выход девятого суммирующего блока соединен с входом пятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, десятый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом одиннадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого пропорционального блока, третий вход которого соединен с выходом седьмого блока произведения, выход десятого суммирующего блока соединен с входом шестого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, одиннадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого пропорционального блока, выход одиннадцатого суммирующего блока соединен с входом седьмого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, двенадцатый суммирующего блок, первый вход которого соединен с выходом пятнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого пропорционального блока, выход двенадцатого суммирующего блока соединен с входом восьмого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, тринадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом семнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом восемнадцатого пропорционального блока, выход тринадцатого суммирующего блока соединен с входом девятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четырнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом девятнадцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом двадцатого пропорционального блока, третий вход которого соединен с выходом двадцать первого пропорционального блока, выход четырнадцатого суммирующего блока соединен с входом десятого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, пятнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двадцать второго пропорционального блока, второй вход которого соединен c выходом двадцать третьего пропорционального блока, выход пятнадцатого суммирующего блока соединен с входом одиннадцатого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, шестнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двадцать четвертого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом двадцать пятого пропорционального блока, выход шестнадцатого суммирующего блока соединен с входом двенадцатого блока, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выходы третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого блоков, формирующих на выходе алгебраическую
сумму значений своих входных и опорных сигналов, соединены соответственно с входами двадцать шестого, двадцать седьмого, двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого, тридцать первого, тридцать второго, тридцать третьего, тридцать четвертого, тридцать пятого пропорциональных блоков, тридцать шестой пропорциональный блок, вход которого соединен с выходом второго задатчика, а выход которого соединен со вторым входом двадцать третьего суммирующего блока, выход двадцать третьего 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 шестнадцатого блока произведения, второй вход блока шестнадцатого произведения 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 семнадцатого блока. произведения, второй вход семнадцатого блока произведения соединен с выходом второго интегрального блока, выход шестнадцатого 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 семнадцатого блока произведения соединен с входами третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), и третьего блока. выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), восьмой блок произведения, первый вход которого соединен с выходом двадцать восьмого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), девятый 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 отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), десятый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцатого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), одиннадцатый 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 положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), двенадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцать второго пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), тринадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцать третьего пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом второго блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), четырнадцатый блок произведения, первый вход которого соединен с выходом
тридцать четвертого 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 блок произведения, первый вход которого соединен с выходом тридцать пятого пропорционального блока, второй вход которого соединен с выходом третьего блока, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), шестнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом восьмого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом девятого блока произведения, семнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом десятого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого блока произведения, восемнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого блока произведения, девятнадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом четырнадцатого блока произведения, второй вход которого соединен с выходом пятнадцатого блока произведения, двадцатый суммирующий блок, первый вход которого соединен с выходом шестнадцатого суммирующего блока, а второй вход которого соединен с выходом семнадцатого суммирующего блока, двадцать первый суммирующий блок, вход которого соединен с выходом восемнадцатого суммирующего блока, а второй вход которого соединен с выходом девятнадцатого суммирующего блока, выход двадцать шестого пропорционального блока соединен со вторым выходом первого блока произведения, выход двадцать седьмого блока произведения соединен со вторым входом второго блока произведения, выход двадцатого суммирующего блока соединен со вторым входом третьего блока произведения, выход двадцать первго суммирующего блока соединен со вторым входом четвертого блока произведения.
Перемещение электропривода осуществляют с рациональным законом при ограничениях второй, третьей и четвертой производных скорости, обусловленных технологическими требованиями промышленных установок.
Рациональный закон перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением второй, третьей н четвертой производных скорости состоит из двадцати семи этапов.
На фиг.1, фиг.2 представлена структурная схема устройства для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей н четвертой производных скорости.
(1)
(2)
(3)
(4)
Диаграмма перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости представлена на фиг.3, где соответственно приведены: зависимость угла поворота электропривода от времени φ(t), зависимость скорости электропривода от времени ω(t), зависимость первой производной скорости электропривода от времени ω(t), зависимость второй производной скорости электропривода от времени ω(t), зависимость третьей производной скорости исполнительного органа механизма oт времени ω(t), зависимость четвертой производной скорости исполнительного органа механизма от времени ω(t).
При движении вперед (назад) четвертая производная скорости исполнительного органа механизма на этапах первом, седьмом, десятом, двенадцатом, шестнадцатом,
3
3
восемнадцатом, двадцать первом, двадцать седьмом равна положительному (отрицательному) максимально допустимому значению ; на этапах третьем, пятом, восьмом, четырнадцатом, двадцатом, двадцать третьем, двадцать пятом равна отрицательному (положительному) максимально допустимому значению - . На втором, четвертом, шестом, девятом, одиннадцатом, тринадцатом, пятнадцатом,  семнадцатом, девятнадцатом, двадцать втором, двадцать четвертом, двадцать шестом этапах четвертая производная скорости равно нулю. Третья производная скорости исполнительного органа механизма на этапах четвертом, одиннадцатом, семнадцатом, двадцать четвертом равна нулю. Первая производная скорости исполнительного органа механизма на четырнадцатом этапе равна нулю. При этом скорость исполнительного органа механизма и ее первая производная не достигают своих максимально допустимых значений. Длительности первого, третьего, пятого, седьмого, восьмого, десятого, двенадцатого, шестнадцатого, восемнадцатого, двадцатого, двадцать первого, двадцать третьего, двадцать пятого, двадцать седьмого этапов равны . Длительности второго, четвертого, шестого, девятого, одиннадцатого, тринадцатого, - пятнадцатого, семнадцатого, девятнадцатого, двадцать второго, двадцать четвертого, двадцать шестого этапов равны . Длительность четырнадцатого этапа равна t. Величина t определяется из уравнения
зад
зад
3
зад
зад.min
зад.max
3
3max
, где φ - заданное значение угла поворота электропривода. При заданной интенсивности перемещения, величина которой зависит от , для получения заданного перемещения φ необходимо изменять длительность четырнадцатого этапа t. Заданное значение перемещения исполнительного органа механизма φ может принимать значения от минимального φ до максимального φ при этом длительность четырнадцатого этапа t принимает значения от нуля до максимального значения t.
Таким образом, заявляемое устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости обеспечивает необходимую интенсивность перемещения исполнительного органа механизма, что позволяет достичь максимальной производительности промышленных установок.
Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей 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 которого соединен с входом первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход первого блока 4, ограничивающего значение своего входного сигнала соединен с первым входом второго суммирующего блока 5, выход которого соединен с входом второго пропорционального блока 6, выход второго пропорционального блока 6 соединен с входом второго блока 7, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего суммирующего блока 8, выход которого соединен с входом третьего пропорционального блока 9, выход третьего пропорционального блока 9 соединен с входом третьего блока 10, ограничивающего значение своего входного сигнала, выход которого соединен с входом первого интегрального блока 11, выход первого интегрального блока 11 соединен с входом второго интегрального блока 12, выход второго интегрального блока 12 соединен с входом третьего интегрального блока 13 и со вторым входом третьего суммирующего блока 8, выход третьего интегрального блока 13 соединен с входом четвертого интегрального блока 14 и со вторым входом второго суммирующего блока 5, четвертый пропорциональный блок 16, вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 11, а выход которого соединен с третьим входом второго суммирующего блока 5, первый блок произведения 17, первый вход которого соединен с выходом первого интегрального блока 11, а выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего блока 2, второй блок произведения 18, первый вход которого соединен с выходом второго интегрального блока 12, а выход которого соединен с четвертым входом первого суммирующего блока 2, третий блок произведения 19, первый вход которого соединен с выходом третьего интегрального блока 13, а выход которого соединен с пятым входом первого суммирующего блока 2, второй задатчик 21, выходной сигнал которого пропорционален величине приращения заданного перемещения исполнительного органа механизма, пятый интегральный блок 15, вход которого соединен с выходом четвертого интегрального блока 14, а выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего блока 2, пятый пропорциональный блок 23, вход которого соединен с выходом блока 22, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, а выход которого соединен с входом шестого пропорционального блока 24, первым и вторым входом пятого блока произведения 25, входом первого блока 26, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четвертый суммирующий блок 27, первый вход которого соединен с выходом шестого пропорционального блока 24, второй вход которого соединен с выходом пятого блока произведения 25, выход четвертого суммирующего блока 27 соединен с входом блока 28, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, выход блока 28, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, соединен с первыми входами пятого и шестого суммирующих блоков 30, выход первого блока 26, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен со вторыми входами пятого и шестого суммирующих блоков, выход пятого суммирующего блока 29 соединен с входом первого блока 31, формирующего на выходе значение
корня третьей степени своего входного сигнала, выход которого соединен с первым входом седьмого суммирующего блока 33, выход шестого суммирующего блока 30 соединен с входом второго блока 32, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выход седьмого суммирующего блока 33 соединен с входом второго блока 34, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выход которого соединен с входом третьего блока 65, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, с первым и вторым входами шестого блока произведения 35, с первым входом седьмого блока произведения 36, а также с входами седьмого 37, девятого 39, одиннадцатого 41, тринадцатого 43, пятнадцатого 45, семнадцатого 47, девятнадцатого 49, двадцать второго 52 пропорциональных блоков, выход шестого блока произведения 35 соединен с входом седьмого блока произведения 36, с входами восьмого 38, десятого 40, двенадцатого 42, четырнадцатого 44, шестнадцатого 46, восемнадцатого 48, двадцатого 50, двадцать третьего 53, двадцать пятого пропорциональных блоков 55, выход третьего блока 65, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, соединен с входом двадцать шестого пропорционального блока 75, восьмой суммирующий блок 56, первый вход которого соединен с выходом восьмого пропорционального блока 38, второй вход которого соединен с выходом седьмого пропорционального блока 37, выход восьмого суммирующего блока 56 соединен с входом четвертого блока 66, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, девятый суммирующий блок 57, первый вход которого соединен с выходом девятого пропорционального блока 39, второй вход которого соединен с выходом десятого пропорционального блока 40, выход девятого суммирующего блока 57 соединен с входом пятого блока 67, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, десятый суммирующий блок 58. первый вход которого соединен с выходом одиннадцатого пропорционального блока 41, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого пропорционального блока 42, третий вход которого соединен с выходом седьмого блока произведения 36, выход десятого суммирующего блока соединен с входом шестого блока 68, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, одиннадцатый суммирующий блок 59, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого пропорционального блока 43, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого пропорционального блока 44, выход одиннадцатого суммирующего блока 59 соединен с входом седьмого блока 69. формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, двенадцатый суммирующего блок 60, первый вход которого соединен с выходом пятнадцатого пропорционального блока 45, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого пропорционального блока 46, выход двенадцатого суммирующего блока 61 соединен с входом восьмого блока 70, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, тринадцатый суммирующий блок 61, первый вход которого соединен с выходом семнадцатого пропорционального блока 47, второй вход которого соединен с выходом восемнадцатого пропорционального блока 48, выход тринадцатого суммирующего блока 61 соединен с входом девятого блока 71, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, четырнадцатый суммирующий блок 62, первый вход которого соединен с выходом девятнадцатого
пропорционального блока 49, второй вход которого соединен с выходом двадцатого пропорционального блока 50, третий вход которого соединен с выходом двадцать первого пропорционального блока 51, выход четырнадцатого суммирующего блока 62 соединен с входом десятого блока 72, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, пятнадцатый суммирующий блок 63, первый вход которого соединен с выходом двадцать второго пропорционального блока 52, второй вход которого соединен с выходом двадцать третьего пропорционального блока 53, выход пятнадцатого суммирующего блока 63 соединен с входом одиннадцатого блока 73, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, шестнадцатый суммирующий блок 64, первый вход которого соединен с выходом двадцать четвертого пропорционального блока 54, второй вход которого соединен с выходом двадцать пятого пропорционального блока 55, выход шестнадцатого суммирующего блока 64 соединен с входом двенадцатого блока 74, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, выходы третьего 65, четвертого 66, пятого 67, шестого 68, седьмого 69, восьмого 70. девятого 71, десятого 72, одиннадцатого 73, двенадцатого 74 блоков, формирующих на выходе алгебраическую сумму значений своих входных и опорных сигналов, соединены соответственно с входами двадцать шестого 75, двадцать седьмого 76, двадцать восьмого 77, двадцать девятого 78, тридцатого 79, тридцать первого 80, тридцать второго 81, тридцать третьего 82, тридцать четвертого 83, тридцать пятого пропорциональных 84 блоков, тридцать шестой пропорциональный блок 99, вход которого соединен с выходом второго задатчика 21, а выход которого соединен со вторым входом двадцать третьего суммирующего блока 100, выход двадцать третьего суммирующего блока 100 соединен с входом первого блока 101, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), и с входом первого блока 102, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице  (нулю), выход первого блока 101, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), соединен с первым входом шестнадцатого блока произведения 103, второй вход блока шестнадцатого произведения 103 соединен с выходом второго интегрального блока 12, выход первого блока 102, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), соединен с первым входом семнадцатого блока произведения 104, второй вход семнадцатого блока произведения соединен с выходом второго интегрального блока 12, выход шестнадцатого блока произведения 103 соединен с входами второго блока 105, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), и второго блока 106, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), выход семнадцатого блока произведения 104 соединен с входами третьего блока 107, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), и третьего блока 108, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), восьмой блок произведения 85, первый вход которого соединен с выходом двадцать восьмого пропорционального блока 77, второй вход которого соединен с выходом второго блока 105, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), девятый
блок произведения 89, первый вход которого соединен с выходом двадцать девятого пропорционального блока 78, второй вход которого соединен с выходом второго блока 106, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), десятый блок произведения 87, первый вход которого соединен с выходом тридцатого пропорционального блока 79, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 107, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), одиннадцатый блок произведения 88, первый вход которого соединен с выходом тридцать первого пропорционального блока 80, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 108, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), двенадцатый блок произведения 89, первый вход которого соединен с выходом тридцать второго пропорционального блока 81, второй вход которого соединен с выходом второго блока 105, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), тринадцатый блок произведения 90, первый вход которого соединен с выходом тридцать третьего пропорционального блока 82, второй вход которого соединен с выходом второго блока 106, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), четырнадцатый блок произведения 91, первый вход которого соединен с выходом тридцать четвертого пропорционального блока 83, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 107, выходной сигнал которого при подаче на его вход отрицательного (положительного) сигнала равен единице (нулю), пятнадцатый блок произведения 92, первый вход которого соединен с выходом тридцать пятого пропорционального блока 84, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 108, выходной сигнал которого при подаче на его вход положительного (отрицательного) сигнала равен единице (нулю), шестнадцатый суммирующий блок 93, первый вход которого соединен с выходом восьмого блока произведения 85, второй вход которого соединен с выходом девятого блока произведения 86, семнадцатый суммирующий блок 94, первый вход которого соединен с выходом десятого блока произведения 87, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого блока произведения 88, восемнадцатый суммирующий блок 95, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого блока произведения 89, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого блока произведения 90, девятнадцатый суммирующий блок 96, первый вход которого соединен с выходом четырнадцатого блока произведения 91, второй вход которого соединен с выходом пятнадцатого блока произведения 92, двадцатый суммирующий блок 97, первый вход которого соединен с выходом шестнадцатого суммирующего блока 93, а второй вход которого соединен с выходом семнадцатого суммирующего блока 94, двадцать первый суммирующий блок 98, вход которого соединен с выходом восемнадцатого суммирующего блока 95, а второй вход которого соединен с выходом девятнадцатого суммирующего блока 96, выход двадцать шестого пропорционального блока 75 соединен со вторым выходом первого блока произведения 17, выход двадцать седьмого блока произведения 76 соединен со вторым входом второго блока произведения 18, выход двадцатого суммирующего блока 97 соединен со вторым входом третьего блока произведения 19, выход двадцать первого суммирующего блока 98 соединен со вторым входом четвертого блока произведения 20.
Устройство для формирования диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости работает следующим образом.
На входы первого суммирующего блока 2 подаются сигнал с задатчика 1, пропорциональный величине заданного перемещения электропривода, и сигналы обратных отрицательных связей: по напряжению, пропорциональному углу поворота электропривода; по напряжению, пропорциональному скорости электропривода; по напряжению пропорциональному первой производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному второй производной скорости электропривода; по напряжению пропорциональному третьей производной скорости электропривода. Первый пропорциональный блок 3 усиливает сигнал, поступающий с выхода первого суммирующего блока 2. Первый блок 4, ограничивающий значение своего входного сигнала 4, ограничивает сигнал, поступающий с первого пропорционального блока 3. На входы второго суммирующего блока 5 подаются сигнал с первого блока ограничения 3 и сигналы отрицательных обратных связей: по напряжению, пропорциональному третьей производной скорости электропривода; по напряжению, пропорциональному второй производной скорости электропривода. Второй пропорциональный блок 6 усиливает суммарное напряжение, второй блок ограничения 7 ограничивает сигнал, поступающий со второго пропорционального блока 6. На входы третьего суммирующего блока 8 подаются сигнал со второго блока ограничения 7 и сигналы отрицательных обратных связей: по напряжению, пропорциональному третьей производной скорости электропривода; по напряжению, пропорциональному второй производной скорости электропривода. Третий пропорциональный блок 9 усиливает суммарное напряжение, третий блок ограничения 10 ограничивает сигнал, поступающий с третьего пропорционального блока 9. Выходной сигнал третьего блока ограничения 9, пропорциональный четвертой производной скорости электропривода, интегрируется первым интегральным блоком 11. Выходной сигнал первого интегрального блока 11, пропорциональный третьей производной скорости электропривода интегрируется вторым интегральным блоком 12. Выходной сигнал второго интегрального блока 12, пропорциональный второй производной скорости электропривода интегрируется третьим интегральным блоком 13. Выходной сигнал третьего интегрального блока 13, пропорциональный первой производной скорости электропривода интегрируется четвертым интегральным блоком 14. Выходной сигнал четвертого интегрального блока 14, пропорциональный скорости электропривода интегрируется пятым интегральным блоком 15. Выходной сигнал второго задатчика 21, пропорциональный величине приращения заданного перемещения исполнительного органа механизма поступает на вход блока 22, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала. Выходной сигнал блока 22, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала поступает на вход пятого пропорционального блока 23. Далее сигнал поступает на шестой пропорциональный блок 24, на первый и второй входы пятого блока произведения 25, на вход первого блока 26, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. Сигнал с шестого пропорционального блока 24 поступает на четвертый суммирующий блок 57, а на второй вход которого поступает сигнал с выхода пятого блока произведения 25, сигнал с выхода четвертого суммирующего блока 27 поступает на вход блока 28, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, выходной сигнал блока 28, формирующего на
выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, поступает на первый вход пятого 29 и шестого 30 суммирующих блоков, выходной сигнал первого блока 26, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, поступает на второй вход пятого 29 и шестого 30 суммирующих блоков, выходной сигнал пятого суммирующего блока 29 поступает на вход первого блока 31, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выходной сигнал которого поступает на первый вход седьмого суммирующего блока 33, выходной сигнал шестого суммирующего блока 30 поступает на вход второго блока 32, формирующего на выходе значение корня третьей степени своего входного сигнала, выходной сигнал которого поступает на второй вход седьмого суммирующего блока 33, выходной сигнал седьмого суммирующего блока 33 поступает на вход второго блока 34, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов. Выходной сигнал второго блока 34, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, поступает на первый и второй входы шестого блока произведения 35, на первый вход седьмого блока произведения 36, на вход третьего блока 65, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, на входы седьмого 37, девятого 39, одиннадцатого 41, тринадцатого 43, пятнадцатого 45, семнадцатого 47, девятнадцатого 49, двадцать второго 51 пропорциональных блоков, выход шестого блока произведения 35 соединен с входами восьмого 38, десятого 40, двенадцатого 42, четырнадцатого 44, шестнадцатого 46, восемнадцатого 48, двадцатого 50, двадцать третьего 52 пропорциональных блоков. Выходной сигнал с седьмого блока произведения 36 поступает на вход двадцать первого пропорционального блока 51. Седьмой 37, восьмой 38, девятый 39, десятый 40, одиннадцатый 41, двенадцатый 42, тринадцатый 43, четырнадцатый 44, пятнадцатый 45, шестнадцатый 46, семнадцатый 47, восемнадцатый 48, девятнадцатый 49, двадцатый 50, двадцать первый 51, двадцать второй 52 пропорциональные блоки выполняют функцию усиления входящего сигнала. Все следующие блоки произведения осуществляют операцию умножения сигналов, поступающих на их первый и второй входы. Далее сигнал поступает согласно описанным выше связям.
Таким образом, изменение сигнала со второго задатчика 21, выходной сигнал которого пропорционален величине приращения заданного перемещения электропривода, осуществляется регулированием коэффициентов отрицательных обратных связей по напряжениям, пропорциональным скорости электропривода, первой производной скорости электропривода, второй производной скорости электропривода, третьей производной скорости электропривода.
Знаки сигналов на выходах первого, второго и третьего суммирующих блоков, при подаче положительного сигнала с задатчика на первый вход первого суммирующего блока, на каждом из этапах движения представлены в таблице 1.
Таблица 1
Этапы
Суммарный сигнал на выходе первого суммирующего блока
Суммарный сигнал на выходе второго суммирующего блока
Суммарный сигнал на выходе третьего суммирующего блока
1
+
+
+
2
+
+
0
3
+
-
-
4
+
0
0
5
-
-
-
6
-
-
0
7
+
+
+
8
-
-
-
9
-
-
0
10
-
+
+
11
-
0
0
12
+
+
+
13
+
+
0
14
-
-
-
15
-
-
0
16
-
+
+
17
-
0
0
18
+
+
+
19
+
+
0
20
-
-
-
21
+
+
+
22
+
+
0
23
+
-
-
24
+
0
0
25
-
-
-
26
-
-
0
27
+
+
+
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
1
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
вх.min
вх
вх.max
3
3max
В моменты времени (2t+t+t), (3t+2t+t), (4t+2t+t), (6t+3t+2t), (7t+4t+2t), (10t+5t+3t), (11t+6t+3t), (12t+6t+3t). (14t+7t+4t), (15t+8t+4t), (16t+8t+4t) напряжение на входе первого блока ограничения равно нулю. В моменты времени (t+t), (2t+t), (5t+3t+t). (6t+3t+t), (9t+5t+2t), (10t+5t+2t), (13t+7t+3t), (14t+7t+3t) напряжение на входе второго блока ограничения равно нулю. В моменты времени. t(3t+t+t), (5t+2t+t), (7t+3t+2t), (9t+4t+2t), (11t+5t+3t), (13t+6t+3t), (15t+7t+4t) напрйжение на входе третьего блока ограничения равно нулю. При изменении входного напряжения в интервале V≤U≤U длительность четырнадцатого этапа изменяется соответственно 0≤t≤t.
Минимальное и максимальное значения входного напряжения определяются соответственно по формулам:
В зависимости от величины максимальных напряжений на выходе интегральных блоков, ограничивающего напряжения на выходе второго блока ограничения и от максимальных длительностей этапов технологического процесса определяются соответственно постоянные времени:
где .
1max
U - максимальное значение напряжения на выходе первого интегрального блока;
2max
U - максимальное значение напряжения на выходе второго интегрального блока;
3max
U - максимальное значение напряжения на выходе третьего интегрального блока;
4max
U - максимальное значение напряжения на выходе четвертого блока ограничения;
ωmах
U - максимальное значение напряжения на выходе четвертого интегрального блока;
φmах
U - максимальное значение напряжения на выходе пятого интегрального блока.
1
2
3
С увеличением коэффициента первого пропорционального блока К, коэффициента второго пропорционального блока К, коэффициента третьего пропорционального блока К повышается точность формирования рациональных диаграмм перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости.
Коэффициенты остальных пропорциональных блоков определяются соответственно по формулам:
Значения величин опорных сигналов блоков, формирующих на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов определяются соответственно по формулам:
Таким образом, точность формируемой диаграммы перемещения электропривода с упругим валопроводом с ограничением с ограничением второй, третьей и четвертой производных скорости определяется настройкой линейных блоков: пропорциональных и интегральных; а так же нелинейных блоков, ограничивающего значение своего входного сигнала, формирующего на выходе абсолютное значение своего входного сигнала, формирующего на выходе значение корня второй степени своего входного сигнала, формирующего на выходе алгебраическую сумму значений своего входного и опорного сигналов, произведения.