Системы непрерывного позиционирования

Непрерывное позиционирование реализуют следящие пневмоприводы. Блок-схема такого привода представлена на рис. 2.7.

Рис.2.7. Блок-схема следящего пневмопривода

Регулятор (Р), сравнивая текущее положение выходного звена (ВЗ) привода X, измеряемое датчиком обратной связи (ДОС), с заданным значением, управляет двигателем (Д), осуществляющем перемещение выходного звена так, чтобы величина рассогласования ε текущего и задаваемого положения выходного звена обратилась в ноль.

Среди следящих пневмоприводов можно выделить группы приводов с торможением выходного звена силами давления и приводов с дополнительными тормозными устройствами.

К первой группе относятся приводы, в которых для торможения при позиционировании выходного звена используются только силы, обусловленные давлением воздуха в полостях, а ко второй группе - приводы, в которых привлекаются некоторые дополнительные силы иной физической природы.

В качестве дополнительных тормозных устройств наиболее часто используют гидроцилиндры, фрикционные устройства торможения и самотормозящие механизмы.

На рис.2.8 представлена схема пневмопривода с тормозным гидроцилиндром.

Рис.2.8 Схема пневмопривода с тормозным гидроцилиндром

В нем для преодоления всех сил сопротивления используется энергия сжатого воздуха, а торможение и фиксация выходного звена осуществляется с помощью гидроцилиндра. При подаче сжатого воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра I поршень перемещает выходное звено привода и жестко связанный с ним поршень гидроцилиндра 2. Жидкость перетекает из одной полости гидроцилиндра в другую через открытый гидрораспредели­тель 3, При достижении выходным звеном привода заданной точки позиционирования устройство управления приводом подает команду закрытия гидрораспределителя 3, гидрораспределитель закры­вается, переток жидкости из полости в полость гидроцилиндра прекращается, что в силу несжимаемости жидкости обеспечивает быструю остановку выходного звена привода и его фиксацию в заданном положении. Емкость 4 служит для компенсации разности объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра 2.

На рис. 2.8 представлена схема пневмопривода с встроенным фрикционным устройством торможения поршня.

Рис. 2.8 Схема пневмопривода с встроенным

фрикционным устройством торможения поршня

В нем поршень пневмоцилиндра I содержит плунжеры 2 с фрик­ционными вкладышами 3, прижимаемыми к зеркалу цилиндра, При достижении поршнем заданного положения полости пневмоцилиндра соединяются с атмосферой, а в полости плунжеров подается сжатый воздух; сила прижатия вкладышей 3 возрастает. Это приводит к торможению и фиксации выходного звена привода, в заданном положении.

На рис. 2.9 представлена схема пневмопривода с самотормо­зящимся механизмом. В нем движение поршня и выходного звена привода под действием перепада давлений в полостях пневмо-цилиндра I возможно лишь в случае, когда электродвигатель 2 по сигналу устройства управления осуществляет вращение винта 3 в направлении, соответствующем перемещению поршня под действием сил давления.

Рис. 2.9 Схема пневмопривода с самотормо­зящимся механизмом

При достижении выходным звеном заданной точки позиционирования электродвигатель выключается, вращение винта прекращается, что приводит к остановке и фиксации выходного звена привода.

Использование в пневмоприводах дополнительных тормозных устройств позволяет повысить их жесткость, и на этой основе расширить функциональные и технологические характеристики. Однако при этом существенно возрастает их сложность, стоимость, трудоемкость регулировки и обслуживания.

Перспективным типом приводов роботов являются следящие пневмоприводы, в которых позиционирование выходного звена осуществляется за счет изменения сил, обусловленных давлением воздуха в полостях пневмодвигателей. На рис.2.10 представлена

Рис.2.10. Схема следящего пневмопривода с пропорциональным

управлением и распределительным устройством типа «сопло-заслонка»

В управляющее устройства привода УУ поступает сигнал U_вх, определяющий положение выходного звена привода и сигнал U_oc, определяющий его текущее положение. УУ посредством электромеханического преобразователя 2 отклоняет заслонку 3 на величину, зависящую от разности согналов U_вх и U_oc. Отклонение заслонки приводит к изменению проходных сечений каналов, полости пневмоцилиндра с атмосферой. В результате в полостях пневмоцилиндра создается разность давлений, обеспечивающая разгон либо торможение поршня и в конечном итоге его позиционирование в заданной точке, определяемой сигналом U_вх.

На. В нем устройство управления УУ переключает электро-пневмораспределитель в зависимости от знака разности входного сигнала U_вх и сигнала обратной связи U_ос.

ε=sign(U_{в х} – U_ос)

Рис. 2.11 Схема следящего пневмопривода с релейным

управлением и клапанным распределительным уст­ройством

Возникающий перепад давлений приводит к перемещению выходного звена в направлении, соответствующем уменьшению модуля раз­ности сигналов. В силу инерционности элементов привода выход­ное звено проходит заданное положение. Это приводит к изме­нению знака разности U_вх-U_ос. Клапан вновь переключается, поршень движется в обратном направлении. В результате возникаю¹ автоколебания - выходное звено привода колеблется около задан­ного положения с некоторой амплитудой А и частотой ω. Пневмоприводы такого типа называют автоколебательными. Очевидно, чем меньше амплитуда автоколебаний А, тем выше точность позиционирования. Амплитуда и частота автоколе­баний зависят от параметров привода и закона управления, реализуемого устройством управления. Амплитуда колебаний тем меньше, чем выше частота колебаний. Поэтому выбором параметров привода и закона управления стремятся увеличить частоту авто­колебаний ω. Если, однако, достичь требуемых значений ω и A не удается, может использоваться внешний источник (генератор) колебаний достаточно высокой частоты. Его сигнал в устройстве управления суммируют с сигналом рассогласования U_вх-U_ос и, пропуская через релейный элемент, получают широтно-импульсной модулированный сигнал, подаваемый на обмотку управления электроклапана. Пневмоприводы с таким типом управ­ления относятся к приводам с широтно-импульсной модуляцией.

Широтно-импульсная модуляция часто используется также в приводах с пропорциональным управлением для сглаживания "разрывных" нелинейностей типа сухого трения, релейных ста­тических характеристик распределительного устройства и др.

Наряду с рассмотренными устройствами управления в пневмоприводах могут реализовываться и другие законы управле­ния. Их синтез осуществляется методами теории автоматического управления.

При этом существенным является объем информации о теку­щем состоянии привода, получаемый устройством управления от датчиков обратной связи.

В пневмоприводах реализуют обратные связи по положению и скорости выходного звена, перепаду давлений в полостях, току в обмотке электромагнита распределительного устройства.

В качестве датчиков обратной связи используют соответст­венно потенциометры, вращающиеся трансформаторы, индукционные датчики положения и скорости, тахогенераторы, датчики давле­ния, токовые датчики.

Введение дополнительных обратных связей позволяет повы­сить точность функционирования, быстродействие привода, однако, вместе с этим приводит к усложнению конструкции, снижению надежности, росту стоимости, трудоемкости регулировки и эксплуатации привода. Поэтому, проектируя привод, стремятся обеспечить заданные показатели качества его функционирования, используя минимальное число обратных связей.

Следящие пневмоприводы могут использоваться как в работах с позиционной системой управления, так и в работах с контур­ной и адаптивной системами управления.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 571; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!